光伏磨边倒角机伺服故障对策

杜保国 冯捷逾 牛爱芳

摘 要：磨边倒角机设备改造后，伺服电机在查找原点时无效造成越过原点报警，分析原因并进行对策解决。

关键词：伺服查找原点 报警 对策

1 引言

安彩高科光伏新材料磨边倒角机采用德国的ISMOTION伺服控制系统，备件老化严重且备件工厂关闭无法采购，2021年改造完成了9台倒角机，改造后无规律出现查找原点时，直接越过原点超限报警，对正常生产造成较大影响，必须对策解决。

2 磨边机设备伺服工作原理

2.1设备简介：

磨边机改造后采用独立的控制系统，其中PLC采用OMRON公司的CP系列，型号为CP1H-X40DT-D，具有4轴脉冲输出功能，通过直接脉冲输出到伺服驱动器，由两侧的倒角检测开关分别触发控制固定侧和移动侧的X轴和Y轴伺服电机，由精密滚珠丝杆进给，实现倒角功能。伺服控制系统为松下A6系列，其中伺服驱动器为MDDLN55SE，伺服电机为MSMF102L1G6M。

2.1倒角原理：

倒角动作原理：首先两侧伺服通过触摸屏操作或按钮操作找到X、Y轴伺服原点，原点使用的接近开关检测，启动设备，此时4个伺服轴按照触摸屏设定的位置定位到倒前角的位置，当倒角检测开关上升沿触发时，进行倒前角，随后X轴加速前进，Y轴后退到倒后角位置，倒角开关下升沿触发时，进行倒后角，完成后X、Y轴都回到绝对位置0，为了防止累计误差，下一步程序重新自动执行查找原点动作，一般情况此时就在原点，两侧X、Y轴离开原点再等待查找原点，找到后X、Y轴前进到倒前角位置，等待下一个产品。

3.故障現象与对策方法

3.1 故障现象：设备改造运行一段时间后，在设备运行中，一侧X轴伺服机构越过原点，达到硬极限报警过负荷停机，起初频次不高，4个小时左右出现一次，复位后能正常开机，通过观察记录现象，发现每次都是在倒完后角位置后，查找原点时出现故障。随后频次增加，通过安装视频监控查看，在倒完后角X、Y轴都回绝对位置0时，故障侧X轴原点接近开关指示灯已经亮，但机构没有停止后反向运动到离开原点再回来查找原点，而是继续前进越位，直到过负荷报警停机。

3.2 对策方法：

通过故障现象分析，怀疑是故障侧X轴原点接近开关没有检测到接近体，调近接近开关与检测接近体的距离，但问题仍然存在。通过持续观察，接近开关指示灯亮，也有故障产生，分析可能没有输出信号，但通过测量接近开关指示灯亮时有高电平，PLC输入点也有指示，尝试更换了相同的接近开关和从接近开关到控制柜的4芯电缆，运行一段时间后故障没有解决。基本的检测手段和处理方法无法解决问题，于是通过查看程序，分析原点接近开关信号异常的原因，原程序增加了监控程序，如图：

正常情况下，每一个产品两侧接近开关I0.00和I0.02分别触发的D242和D244的值应该完全相同，但是从监控程序中发现，经过加工一定数量产品后，两侧原点开关信号上升沿次数不同，其中D242的值大于D244的值，经过多次测试，都是这样的结果，分析I0.0信号有闪烁的现象。问题找到了，下一步就是如何解决。首先怀疑信号干扰问题，将接近开关信号线更换为带屏蔽层的电缆，并将屏蔽层接地，故障没有得到改善，但故障产生的频次有所减少，于是将进控制柜的电源重新单独穿金属管并良好地线，伺服驱动器的地线，变频器和电机的地线检查处理，并没有彻底解决故障出现;考虑从程序上增加一个过滤，因程序原点信号没有独立的设定，只能将0通道过滤，影响其他输入信号，所以尝试其他方法;观察接近体为铝材料制作，矩形形状且边部倒角45°，估计会影响开关效果，但不能确定，尝试用铁材料临时测试，效果不明显;通过修改程序增加延时，让倒角机构停稳后再去执行查找原点，也没有达到预期效果;通过上述方法问题都没有彻底解决，分析查找原点的设定方法，上传PLC设定，在PLC设置脉冲输出选项时，主要选择以下选项：

其中，侦测模式使用的“方法2” 选项，在不使用原点接近输入信号的情况下，接受原点输入信号。仅原点搜索接近速度可作为原点搜索速度。查找操作使用的“反转1”选项，当以原点搜索方向移动的过程中接收到限位输入信号时，方向反转。操作模式使用的“模式 0” 选项，连接到不具有定位完成信号的步进电机时，使用该模式。PLC程序中，查找原点使用了“原点搜索ORG”指令，通过倒角原理，在倒完后角后回到定义的原点再执行查找原点，如果此时接近开关信号闪烁，就会造成此次故障。如果将倒完后角不回到绝对位置0，而是接近原点位置，这样再去查找原点，即减少了动作时间，也提高了查找原点的可靠性。

通过修改程序数据设定，将MOVL #0 D1804改为将MOVL #200 D1804，就是倒完后角停在离原点开关200mm的位置，在这个位置再去查找原点，即使接近开关信号有闪烁，但位置精度在工艺可以接受范围内，经过反复测试，没有再出现过此故障现象。梯形图如下：

于是对其他设备都按照这个方法进行了修改，解决了设备频繁停机的故障。

4. 结束语

这次故障较为特殊，主要原因是利旧设备改造不完善，存在设计的缺陷，通过观察分析原因，使用改变动作时序解决异常故障，也作为类似设备问题的参考。

参考文献

[1]OMRON公司的《SYSMAC CP系列 CP1H CPU单元 编程手册》

[2]OMRON公司的《SYSMAC CP系列 CP1H CPU单元 操作手册》