伺服驱动PCU CRC故障分析与处理

林超青

昌河飞机工业（集团）有限责任公司 江西景德镇 333002

1 序言

FOREST LINE S240机床配置FIDIA C20数控系统和西门子611D伺服驱动。机床在使用过程中频繁发生Drive 1 PCU CRC Error报警（见图1）。更换驱动后，有时机床能够正常起动及执行程序，按下急停按钮后数控系统下电，然后解除急停，但重新上电后Drive 1 PCU CRC报警依旧频繁出现。更换驱动电源模块后出现Drive 1 DCS CRC Error报警（DCS是Distribute Control System的缩写，即分布式控制系统），机床无法运行。

图1 Drive 1 PCU CRC Error报警

2 Drive 1 PCU CRC Error报警的原因分析及处理

CRC即循环冗余校验，主要用来检测或校验数据传输或保存后可能出现的错误。机床出现Drive 1 PCU CRC Error报警，主要原因是数据在传输链路上出现错误。根据该机床的系统及驱动配置情况，问题可能发生在数控系统或驱动系统方面，或两者都有问题。

2.1 机床伺服驱动故障的可能性

西门子611D伺服驱动（见图2）主要由电源模块和驱动模块构成，驱动模块由功率单元和轴控制板组成，驱动系统与数控系统以及驱动之间是通过数据总线进行数据传输和控制的。根据西门子611D伺服驱动的构成可以看出，如果电源模块、驱动模块的功率单元和轴控制板、数据总线出现故障，都有可能导致Drive 1 PCU CRC Error报警。

图2 西门子611D伺服驱动

（1）数据总线出现故障的可能性 驱动系统与数控系统以及驱动之间是通过数据总线（见图3）进行数据传输和控制的，如果数据总线出现故障或接触不良，数据传输受到干扰，就有可能导致在链路上传输的数据出错，从而出现循环冗余校验错误。

图3 数据总线

检查数据总线的外观，没有发现破损、折叠或其他问题。重新安装数据总线，故障依然没有得到解决。为彻底验证数据总线的可靠性，把此套总线安装到别的机床上进行测试，被测机床能够正常稳定运行，因此总线故障导致循环冗余校验错误的可能性可以被排除。

（2）驱动模块出现故障的可能性 由于故障报警信息比较明确，直接指明是Drive 1 PCU CRC Error，即驱动1出现问题，所以更换一块新的轴控制板。通电测试，此时机床能够正常运行。但是按下急停按钮重新上电后，机床又一次出现Drive 1 PCU CRC Error报警。

为检测新轴控制板的好坏，把驱动1的轴控制板与驱动2的轴控制板交换，发现依然是Drive 1 PCU CRC Error报警，所以新轴控制板损坏的可能性被排除。

驱动1更换功率单元后，故障没有排除，依旧是Drive 1 PCU CRC Error报警。为彻底验证驱动出现问题的可能性，把驱动单元全部送检。检测结果表明，驱动模块都能正常工作，因此驱动模块故障的可能性可以被排除。

（3）电源模块出现故障的可能性 伺服驱动的5V、12V和600V直流控制电源都是由电源模块进行整流后提供的，如果5V和12V直流控制电源出错或不稳定，就可能导致轴控制板供电电源不稳定和接收数据出错。

检查电源模块外观，没有发现明显的烧损迹象。测量电源模块的5V和12V直流电压，没有发现异常情况。对电源模块的接头重新安装，通电测试，故障依然出现。为彻底验证电源模块是否出现故障，更换了一个新的电源模块。更换新的电源模块后通电测试，机床能够正常运行。但是按下急停按钮后重新上电，机床还是出现Drive 1 DCS CRC Error报警（见图4）。

图4 机床Drive 1 DCS CRC Error报警

为了验证电源模块损坏的可能性，把两个电源模块安装到其他机床进行测试。测试结果发现，S240机床的原有模块和新电源模块都是正常的，因此电源模块故障的可能性可以被排除。

由于驱动模块及电源模块故障的可能性被排除，根据机床的系统配置情况，导致Drive 1 PCU CRC Error报警的原因可能就是数控系统方面。

2.2 数控系统出现故障的可能性

FIDIA C20系统采用的PC嵌入式架构（见图5），其CPU和运动控制板（SSB板）均安插在通用计算机的PCI插槽上，数控系统的CPU与运动控制板SSB是通过计算机主板的内部总线进行通信。数控系统的PCI插槽、SSB和CPU板有故障都可能导致Drive 1 PCU CRC Error报警，因为它们都处于数据传输链路上。

图5 FIDIA C20系统PC嵌入式架构

（1）PCI插槽有问题的可能性 把计算机主板的PCI插槽和SSB、CPU板针脚进行清洁，并把SSB和CPU板的插槽位置调换到其他插槽，重新上电测试，机床能够起动运行，随即出现故障，现象依旧，因此PCI插槽的可能性可以被排除。

（2）运动控制板有问题的可能性 运动控制板（SSB板）与驱动直接通过总线连接，处于数据传输链路的关键节点，如果运动控制板（SSB板）出现问题，就会出现数据传输错误，导致循环冗余校验故障。

更换新的运动控制板（SSB板）后，机床仍然只能短暂运行，又出现同样的报警情况。把该运动控制板（SSB板）安装到别的机床上进行检测，发现SSB板能正常工作，所以SSB板故障的可能性可以被排除。

（3）CPU板存在故障 CPU板是处理数据信息和发出数据指令的核心部件，处于数据传输链路的核心节点，如果CPU板出现问题，就会发出错误指令或数据传输错误，导致循环冗余校验错误。

更换新的CPU板后机床能够正常运行，故障排除，因此出现Drive 1 PCU CRC Error报警的根本原因是CPU板性能状态下降，时好时坏，致使数控系统出现循环冗余校验错误。

3 结束语

对于一些电气故障，有时虽然报警信息指向比较明确，但是进行故障排查时，要从系统架构原理进行分析，分别对可能性进行排查，才能最终找到故障原因，排除故障，取得比较好的效果。