Представете си линия за опаковане, която спира няколко пъти на смяна. Всеки път, когато устройството показва аларма на енкодера, операторът натиска нулиране и производството се възобновява. Тестовете на двигателя са добри. Тестовете за шофиране са добри. Фърмуерът е актуализиран. След това техник огъва кабела на двигателя на ръка по време на рестартиране и алармата се появява веднага.
Този модел е често срещан при движещи се оси. Кабелният комплект на серво мотора пренася високотокова ШИМ мощност и сигнали за обратна връзка на ниво миливолт по същия маршрут, често вътре във верига за плъзгане до инвертори и контактори. Когато се влоши, рядко се проваля чисто. Отказва периодично, което го прави една от най-трудните за проследяване грешки.
Тази статия обхваща шестте причини за грешки на серво енкодера и неизправности на задвижването, които най-често причиняват проблеми с кабела, как да потвърдите всяка от тях и как да ги предотвратите чрез проверки за избор, маршрутизиране, инсталиране и приемане.
Бърза диагностика: Симптом към вероятна кабелна причина
|
Това, което виждате |
Най-вероятната причина |
Първа проверка |
|
Аларма по време на ускорение или при определени скорости |
Прекратяване на екрана или пресичане |
Свързване на екран при скобата и конектора на задвижването |
|
Алармата се променя, когато докоснете или преместите кабела |
Счупено ядро или разхлабен конектор |
Тест за огъване по целия ход |
|
Аларма при повтаряща се позиция на оста |
Умора при огъване |
Проверете кабела в тази точка на веригата |
|
Аларма се появи след промяна на параметрите на задвижването |
Смущения (напр. по-висока носеща честота) |
Маршрутизиране и непрекъснатост на щита |
|
„Комуникационна грешка“ в дългосрочен план |
Падане на захранващото напрежение на енкодера |
Измерете захранването в края на двигателя под товар |
|
Аларми след промиване или излагане на охлаждаща течност |
Попадане на влага в съединителя |
Щифтове, уплътнения, съединителен пръстен |
Ако алармата е стабилна и се повтаря независимо от движението на кабела, подозирайте настройките на енкодера или устройството преди кабела.
Лошо завършване на щита
Екранът работи само ако е свързан по цялата си обиколка (360 градуса) към задната обвивка на съединителя и към EMC скобата или екраниращата плоча на устройството. Екран, усукан в дълга жица тип "свическа опашка", добавя индуктивност. При високите честоти на ШИМ превключване, той спира източването на шум към земята и позволява този шум да се сдвои в двойките енкодери.
Как да го разпознаете:аларми на енкодера по време на ускорение или забавяне, трептене на позицията при определени скорости и грешки, които изчезват, когато кабелът се докосне или премести.
Често срещани грешки при монтажа:оплетка, прегъната назад, екран от фолио без контакт с дренажен проводник или екран, подрязан твърде късо.
Как да го предотвратим:
Завършете щита с 360-градусова скоба на устройството, като следвате ръководството за монтаж на производителя на устройството.
Когато поръчвате комплект кабели за серво мотор, попитайте как е завършен екранът на конектора, а не само дали има екран.
Избягвайте разширяването на екрана с отделен проводник за удобство по време на монтажа.
Захранване и пресичане на сигнала
Силовите проводници на двигателя носят бързо превключващо се ШИМ напрежение със стръмни ръбове. Проводниците на енкодера носят диференциални или цифрови данни с ниско ниво. Ако споделят кабел без правилно разделяне или вървят успоредно на дълги разстояния в една и съща тава, капацитивното и индуктивното свързване инжектират шум в линиите за обратна връзка.
Как да го разпознаете:симптоми, които нарастват с натоварването на двигателя или честотата на превключване, или които се появяват веднага след повишаване на носещата честота на задвижването.
Как да го предотвратим:
Използвайте комплект кабели за серво мотор, който държи захранващите и сигналните групи разделени вътре в кожуха, с индивидуално екранирани сигнални двойки и цялостен екран.
В шкафа прокарайте изходното окабеляване далеч от окабеляването за обратна връзка. Там, където трябва да пресекат, пресечете под 90 градуса. АКабелна система за разпределителен шкафче пакетите задвижват изходното окабеляване заедно с окабеляването за обратна връзка е често срещан скрит източник на шум.
Спазвайте разстоянието, изисквано от указанията на производителя на устройството. Изискванията за разстояние варират в зависимост от продукта, така че използвайте тяхната фигура, а не правило.
Не свързвайте кабелите на изхода на двигателя и кабелите на енкодера заедно в един и същ стан.
Неправилно заземяване
Проблемите със заземяването се появяват в две форми: липсващи връзки и непреднамерени. Малък или липсващ PE проводник оставя ток на утечка без чист обратен път. Екран, свързан в грешна точка или през лошо заземяване, може да създаде заземяващ контур, който инжектира шум, вместо да го премахва.
Как да го предотвратим:
Следвайте точно инструкциите на производителя за заземяване и екраниране.
Използвайте PE проводник с размер на захранващите проводници, както е посочено в документацията на двигателя и задвижването.
Свържете монтажната плоча, задвижването и скобите на екрана с къси връзки с нисък импеданс към една и съща справка.
Измерете PE връзката след инсталирането, вместо да приемате, че е добра.
Кабелът не може да поправи лошото заземяване на шкафа, но кабелен монтаж на серво мотор с правилно оразмерен PE проводник и екранирана връзка с нисък импеданс дава добър шанс на системата да работи, както е проектирано.
Умора при огъване и счупени сърцевини
Медта се втвърдява при всеки цикъл на огъване. В крайна сметка една нишка се скъсва, след това друга и проводникът периодично се отваря. В двойка енкодери това се показва като произволна аларма, често в определена точка от движението на оста.
Животът на кабела в плъзгаща се верига зависи от навиването на проводника, материала на обвивката, конструкцията на кабела, радиуса на огъване, дължината на движение, скоростта и ускорението. Кабел, направен за фиксирана инсталация, ще се повреди рано във веригата.
Как да го предотвратим:
Изберете кабелен монтаж на серво мотор с гъвкав клас за всяка движеща се ос. Проверете листа с данни за номиналния брой цикли на огъванеи тестовите условия зад него(радиус на огъване, ход, скорост).
Потърсете проводници с фини нишки. Съгласно IEC 60228, клас 5 (гъвкаво) и клас 6 (допълнително гъвкаво) навиване са класовете, използвани за преместващи приложения.
Инсталирайте на или над минималния радиус на огъване на листа с данни. За верижни кабели това често се определя като кратно на външния диаметър, обикновено в диапазона от приблизително 7,5 × до 10 ×. Винаги използвайте фигурата в листа с данни на вашия кабел.
Не препълвайте влачещата верига. Кабелите трябва да лежат плоски и да се движат свободно, без да се усукват, подреждат или притискат един към друг.
Фиксирайте кабела правилно в двата края на веригата, така че зоната на огъване да е мястото, където кабелът е проектиран да се огъва.
Дефекти при кримпване на конектора и навлизане на влага
Конекторът често е най-склонната към повреда част от кабелния комплект на серво мотора. Лошо гофриран контакт може да премине проверка за непрекъснатост на пейката и след това да се отвори при вибрации. Повредено уплътнение или неправилно затегнат съединителен пръстен позволява на охлаждащата течност, маслената мъгла или водата за промиване да достигне до контактите, където корозията се натрупва бавно, докато сигналът се влоши.
Как да го разпознаете:зелени или бели отлагания върху щифтовете на енкодера, обезцветени захранващи контакти и конектори, които се чувстват разхлабени или могат да се завъртят на ръка.
Как да го предотвратим:
Съобразете защитата на съединителя от проникване (IP рейтинг по IEC 60529) с реалната среда: охлаждаща течност, маслена мъгла или промиване.
Затегнете съединителните пръстени според спецификацията на производителя и ги проверете по време на плановата поддръжка.
Използвайте облекчаване на напрежението и избягвайте да окачвате тежестта на кабела върху конектора.
Попитайте вашия доставчик как кримпванията се контролират и проверяват.
Несъответствие на габарита на кабела или дължината на кабела
Дългите кабели означават по-голям спад на напрежението и много енкодери имат малък резерв на захранване. Много инкрементални енкодери определят захранване от 5 V ±5% (4,75 до 5,25 V). Винаги потвърждавайте диапазона в листа с данни на вашия енкодер.
Работен пример (илюстративен):30 m кабел с 0,25 mm² захранващ и връщащ проводник. Съпротивлението на медта е около 0,0175 Ω·mm²/m, така че всеки проводник измерва около 2,1 Ω, а двупосочното пътуване е около 4,2 Ω. При ток на енкодера от 150 mA, спадът е около 0,63 V. Захранване от 5,0 V в устройството става приблизително 4,37 V в енкодера, което е под минимума от 4,75 V. Резултатът може да бъде аларма, която изглежда като грешка в комуникацията.
Как да го предотвратим:
Проверете потреблението на ток на енкодера и минималното захранващо напрежение, след което изчислете спада за реалната дължина на кабела.
Използвайте по-големи проводници, успоредни проводници за подаване и връщане или задвижване със сензорни линии, ако падането е твърде голямо.
Проверете максималната дължина на кабела и напречното сечение на проводника в документацията на задвижването и двигателя.
Не избирайте кабелен комплект на серво мотор само по типа конектор. Дължината и габаритът причиняват проблеми, които често се появяват едва след пускане в експлоатация.
От страна на мощността, проводниците с по-малък размер се нагряват и добавят загуби, а дългите дължини увеличават капацитета и напрежението на отразената вълна в двигателя.
Как проблемите с кабелите се проявяват като неизправности на устройството
Алармите на енкодера са най-честият симптом, но проблемите с кабела могат също да предизвикат неизправности от страната на устройството:
Свръхток или заземяване:повредена изолация, влага в конектора или късо съединение на проводник с екран или PE.
Пренапрежение или напрежение на изолацията на двигателя:при дълги кабели на двигателя отраженията на напрежението в клемите на двигателя могат да повишат пиковото напрежение. Производителите на устройства определят максималните дължини на кабела, а някои препоръчват изходни реактори или dv/dt филтри извън тях.
Необясними неприятни пътувания:висок ток на утечка от дълги кабели с висок капацитет или от лош заземен път.
Ако се появи повреда на устройството без аларма за енкодер, проверете състоянието на изолацията и дължината на кабела спрямо документацията на устройството, преди да смените хардуера.
Предотвратяване на повреди, свързани с кабела: Контролен списък от страна на потребителя
Изберете
Потвърдете типа на енкодера (инкрементален, sin/cos или сериен като EnDat, BiSS или Hiperface). Необходимата кабелна конструкция и диагностика се различават според типа.
Съпоставете размера и дължината на проводника с данните за задвижването и двигателя.
Изберете гъвкав кабел за всяка движеща се ос и запечатани конектори за действителната среда.
Маршрут
Отделно захранване на двигателя и кабели за обратна връзка в шкафове и тави.
Дръжте кабелите за обратна връзка далеч от контактори и други комутационни източници.
Инсталирайте
Завършете екраните с 360-градусови скоби, спазвайте радиуса на огъване и не препълвайте веригите.
Документирайте типа, дължината и маршрута на инсталирания кабел за бъдещо отстраняване на неизправности.
Приеми
Проверете записите на доставчика при получаване.
Изпълнете тест за огъване по протежение на целия ход на оста при пускане в експлоатация и запишете броячи на грешки на енкодера, ако задвижването ги предоставя.
Същата логика важи и извън връзката на двигателя. Добре направенИндустриален кабелен снопи правилно планираният кабелен сноп на разпределителния шкаф следва същите принципи на разделяне, правилно завършване и облекчаване на напрежението. Когато кабелната работа се третира като инженерство, а не като закупуване на стоки, периодичните повреди намаляват значително.
Какво да попитате доставчик, преди да приемете кабел
Кабелен възел на серво мотор, който преминава само проверка за непрекъснатост, е проверен спрямо най-малко важните режими на отказ. Поискайте следното и попитайте какви стойности са използвани:
Проверка на непрекъснатост и pin-mapping:потвърждава отваряне, късо съединение и правилно окабеляване.
Изолационно съпротивление:между проводници и между проводници и екран.
Устойчиво напрежение (hi-pot):потвърждава целостта на изолацията при определено напрежение и продължителност.
Тест за издърпване на гофрирани контакти:показва как контактите и облекчаването на напрежението издържат механично.
Данни от теста за огъване или номинални цикли на огъване:с посочените условия на изпитване.
Чертеж на края на екрана и спецификация на проводника.
Доставчиците трябва да могат да посочват стойностите и метода на вземане на проби. Ако не могат, третирайте кабела като непроверен.
Контролен списък за отстраняване на неизправности за инженери по поддръжката
Преди да смените кабел или да смените устройството:
Проверете съединителните пръстени, уплътненията, щифтовете и задните черупки за корозия, хлабавост или повреда.
Когато устройството е в безопасно състояние, внимателно преместете кабела по целия му път, докато наблюдавате състоянието на алармата.
Уверете се, че екранът е свързан към задвижващата скоба и конектора и измерете PE връзката.
Проверете разделянето между захранващите кабели на двигателя и кабелите за обратна връзка и други източници на шум, включително окабеляването на шкафа.
Потърсете усукан или смачкан кабел и препълнени вериги.
в края на двигателя при работни условия.
Ако повредата следва кабела, сменете кабелния модул на серво мотора с такъв, предназначен за приложението, и запазете повредения за анализ.
Ако подмяната се провали в рамките на седмици във веригата за плъзгане, причината обикновено е спецификация или инсталация, а не отделният кабел.
ЧЗВ
Въпрос: Как да разбера дали кабелен монтаж на серво мотор причинява грешката на моя енкодер?
О: Най-силната следа е прекъсването. Ако алармата се промени, когато преместите или докоснете кабела, възникне при повтаряща се позиция на ос или следва кабела, когато го смените с друга ос, вероятната причина е кабелът. Стабилната, повтаряща се аларма е по-често проблем с енкодер или параметър, въпреки че напълно счупен проводник също може да доведе до стабилна повреда, така че проверете непрекъснатостта и захранващото напрежение.
Въпрос: Колко дълго издържа един серво кабел в плъзгаща се верига?
О: Не се прилага едно число. Животът зависи от конструкцията, радиуса на огъване, пътуването, скоростта и околната среда. Използвайте номиналните цикли на огъване на производителя при посочени условия на изпитване и се уверете, че вашата инсталация им съответства.
Въпрос: Мога ли да удължа серво кабел със съединител или втори кабел?
О: Не се препоръчва. Допълнителните връзки добавят контактно съпротивление, могат да нарушат непрекъснатостта на екрана и да увеличат спада на напрежението в захранването на енкодера. Единичен кабел, направен с необходимата дължина, е по-надежден. Ако удължаването е неизбежно, първо проверете указанията на производителя на устройството.
Въпрос: Трябва ли кабелите на енкодера да бъдат екранирани отделно от захранващите кабели?
О: В повечето серво приложения, да. Стандартна практика са отделни екранирани сигнални двойки, цялостен екран и отделяне от захранващи проводници. Следвайте ръководството за инсталиране на производителя на устройството.
Въпрос: Влияе ли дължината на кабела върху алармите на енкодера?
A: Да. По-дългите кабели повишават спада на напрежението в захранването на енкодера и могат да влошат качеството на сигнала. Проверете максималната дължина за вашия тип енкодер и изчислете захранващото напрежение в края на двигателя.
Повечето грешки на енкодера и неизправности в задвижването, дължащи се на „шума“, се връщат към шепа кабелни решения: завършване на екрана, разделяне, заземяване, гъвкавост, качество на конектора и дължина и габарит. Посочетекабелен монтаж на серво моторсъс същата грижа като двигателя и задвижването, монтирайте го според правилата на производителя и го проверете при приемане. Тогава периодичните аларми стават много по-рядко срещани.
Изпратете ни вашия повреден кабел за анализ
Ако имате повреден или съмнителен кабелен комплект на серво мотор, изпратете го на нашия инженерен екип. Ще разгледаме края на екрана, проводниците и съединителите и ще споделим какво ще открием.