Představte si balicí linku, která se několikrát za směnu zastaví. Pokaždé, měnič zobrazí alarm kodéru, operátor stiskne reset a výroba se obnoví. Testy motoru v pořádku. Disk testuje v pořádku. Firmware byl aktualizován. Poté technik při restartu rukou ohne motorový kabel a na povel se objeví alarm.
Tento vzor je běžný u pohyblivých os. Sestava kabelu servomotoru přenáší vysokoproudé PWM napájení a signály zpětné vazby na úrovni milivoltů po stejné trase, často uvnitř vlečného řetězu vedle měničů a stykačů. Když degraduje, zřídka selže čistě. Občas selhává, což z něj dělá jednu z nejobtížněji dohledatelných závad.
Tento článek pojednává o šesti příčinách chyb servokóderu a poruch měniče, které problémy s kabely nejčastěji způsobují, jak potvrdit každou z nich a jak tomu zabránit prostřednictvím výběru, směrování, instalace a akceptačních kontrol.
Rychlá diagnostika: Příznak až pravděpodobná příčina kabelu
|
Co vidíš |
Nejpravděpodobnější příčina |
První kontrola |
|
Alarm při zrychlení nebo při určitých rychlostech |
Ukončení štítu nebo přeslech |
Lepení stínění na svorce pohonu a konektoru |
|
Alarm se změní, když se kabelu dotknete nebo jej posunete |
Zlomené jádro nebo uvolněný konektor |
Flex test po celou dobu jízdy |
|
Alarm v opakovatelné poloze osy |
Únava při ohýbání |
Zkontrolujte kabel v tomto bodě řetězu |
|
Alarm se objevil po změně parametrů měniče |
Přeslechy (např. vyšší nosná frekvence) |
Směrování a kontinuita štítu |
|
„Chyba v komunikaci“ z dlouhodobého hlediska |
Pokles napájecího napětí kodéru |
Změřte napájení na konci motoru pod zatížením |
|
Alarmy po mytí nebo vystavení chladící kapalině |
Vniknutí vlhkosti do konektoru |
Čepy, těsnění, spojovací kroužek |
Pokud je alarm stabilní a opakovatelný bez ohledu na pohyb kabelu, je třeba mít podezření na nastavení kodéru nebo měniče před kabelem.
Špatné ukončení štítu
Stínění funguje pouze tehdy, je-li připojeno po celém svém obvodu (360 stupňů) k zadní části konektoru a ke svorce EMC nebo stínící desce měniče. Stínění stočené do dlouhého "pigtail" drátu přidává indukčnost. Při vysokých frekvencích PWM přepínání přestane odvádět hluk do země a nechá tento šum vstoupit do párů kodéru.
Jak to poznat:alarmy kodéru během zrychlování nebo zpomalování, kolísání polohy při určitých rychlostech a chyby, které zmizí, když se kabel dotknete nebo přemístíte.
Časté chyby sestavy:volně složený oplet, fóliové stínění bez kontaktu s drenážním drátem nebo příliš krátké stínění.
Jak tomu zabránit:
Zakončete stínění pomocí 360stupňové svorky na měniči podle instalační příručky výrobce měniče.
Při objednávání sestavy kabelu servomotoru se zeptejte, jak je stínění zakončeno na konektoru, nejen zda existuje stínění.
Vyhněte se prodlužování stínění samostatným vodičem pro pohodlí během instalace.
Přeslechy napájení a signálu
Silové vodiče motoru vedou rychle spínané PWM napětí se strmými hranami. Vodiče kodéru přenášejí diferenciální nebo digitální data nízké úrovně. Pokud sdílejí kabel bez řádného oddělení nebo vedou paralelně na dlouhé vzdálenosti ve stejném žlabu, kapacitní a indukční vazba vnáší šum do zpětnovazebních linek.
Jak to poznat:příznaky, které se zvyšují se zatížením motoru nebo spínací frekvencí, nebo které se objevují hned po zvýšení nosné frekvence měniče.
Jak tomu zabránit:
Použijte sestavu kabelu servomotoru, která udržuje napájecí a signálové skupiny oddělené uvnitř pláště, s jednotlivě stíněnými páry signálů a celkovým stíněním.
Ve skříni veďte výstupní kabely měniče mimo kabely zpětné vazby. Tam, kde se musí překročit, překročit pod úhlem 90 stupňů. AKabelový svazek rozvodné skříněže svazky výstupní kabeláže pohonu spolu s kabeláží zpětné vazby jsou častým skrytým zdrojem hluku.
Dodržujte rozteče požadované pokyny výrobce měniče. Požadavky na rozestupy se u jednotlivých produktů liší, proto použijte spíše jejich údaj než orientační pravidlo.
Nesvazujte výstup motoru a kabely kodéru dohromady do stejné smyčky.
Nesprávné uzemnění
Problémy s uzemněním přicházejí ve dvou formách: chybějící a nezamýšlené spoje. Poddimenzovaný nebo chybějící PE vodič zanechává svodový proud bez čisté zpětné cesty. Stínění připojené na nesprávném místě nebo přes špatné uzemnění může vytvořit zemní smyčku, která vstřikuje hluk místo toho, aby jej odstraňovala.
Jak tomu zabránit:
Dodržujte přesně pokyny výrobce měniče pro uzemnění a připojení stínění.
Použijte PE vodič dimenzovaný na silové vodiče, jak je uvedeno v dokumentaci motoru a měniče.
Připevněte montážní desku, měnič a svorky stínění pomocí krátkých nízkoimpedančních připojení ke stejné referenci.
Změřte PE připojení po instalaci místo toho, abyste předpokládali, že je dobré.
Kabel nemůže opravit špatné uzemnění skříně, ale sestava kabelu servomotoru se správně dimenzovaným PE vodičem a nízkoimpedančním připojením stínění dává systému slušnou šanci, že bude fungovat tak, jak byl navržen.
Únava z ohýbání a zlomená jádra
Měď tvrdne při každém ohybovém cyklu. Nakonec se přetrhne jeden pramen, pak druhý a vodič se přerušovaně otevře. V páru kodéru se to projeví jako náhodný alarm, často v určitém bodě pohybu osy.
Životnost kabelu ve vlečném řetězu závisí na splétání vodiče, materiálu pláště, konstrukci kabelu, poloměru ohybu, délce dráhy, rychlosti a zrychlení. Kabel vyrobený pro pevnou instalaci selže na začátku řetězce.
Jak tomu zabránit:
Vyberte si flexibilní sestavu kabelu servomotoru pro jakoukoli pohyblivou osu. Jmenovitý počet ohybových cyklů naleznete v datovém listua testovací podmínky za tím(poloměr ohybu, pojezd, rychlost).
Hledejte vodiče s jemným lankem. Podle IEC 60228 jsou lanka třídy 5 (flexibilní) a třída 6 (extra flexibilní) lanka třídy používané pro pohyblivé aplikace.
Instalujte při minimálním poloměru ohybu uvedeného v datovém listu nebo nad ním. U kabelů s řetězovou jmenovitou je to často specifikováno jako násobek vnějšího průměru, běžně v rozsahu zhruba 7,5× až 10×. Vždy používejte číslo v datovém listu vašeho kabelu.
Nepřeplňujte vlečný řetěz. Kabely by měly ležet naplocho a měly by se volně pohybovat, aniž by se kroutily, skládaly na sebe nebo se navzájem drtily.
Upevněte kabel správně na obou koncích řetězu tak, aby ohybová zóna byla tam, kde se kabel má ohýbat.
Vady zalisování konektoru a pronikání vlhkosti
Konektor je často částí sestavy kabelu servomotoru, která je nejvíce náchylná k poruchám. Špatně zalisovaný kontakt může projít kontrolou kontinuity na pracovním stole a poté se otevřít při vibracích. Poškozené těsnění nebo nesprávně utažený spojkový kroužek umožňuje, aby se chladicí kapalina, olejová mlha nebo oplachová voda dostávaly ke kontaktům, kde se koroze hromadí pomalu, dokud se signál nezhorší.
Jak to poznat:zelené nebo bílé usazeniny na kolících kodéru, změněné barvy napájecích kontaktů a konektorů, které se cítí uvolněné nebo je lze otočit rukou.
Jak tomu zabránit:
Přizpůsobte ochranu konektoru (třída IP podle IEC 60529) skutečnému prostředí: chladicí kapalině, olejové mlze nebo oplachování.
Utáhněte spojovací kroužky podle specifikace výrobce a kontrolujte je během plánované údržby.
Použijte odlehčení tahu a vyhněte se zavěšení kabelu na konektor.
Zeptejte se svého dodavatele, jak se lisy kontrolují a ověřují.
Neodpovídající průřez drátu nebo délka kabelu
Dlouhé kabely znamenají větší pokles napětí a mnoho kodérů má malou zásobu. Mnoho inkrementálních enkodérů specifikuje napájení 5 V ± 5 % (4,75 až 5,25 V). Vždy potvrďte rozsah v datovém listu vašeho kodéru.
Zpracovaný příklad (ilustrativní):kabel o délce 30 m s přívodním a zpětným vodičem 0,25 mm². Měděný odpor je asi 0,0175 Ω·mm²/m, takže každý vodič měří asi 2,1 Ω a kruhový obvod je asi 4,2 Ω. Při proudu enkodéru 150 mA je pokles asi 0,63 V. Napájení 5,0 V na měniči se změní na zhruba 4,37 V na enkodéru, což je pod minimem 4,75 V. Výsledkem může být alarm, který vypadá jako chyba komunikace.
Jak tomu zabránit:
Zkontrolujte odběr proudu kodéru a minimální napájecí napětí a poté vypočítejte pokles pro skutečnou délku kabelu.
Pokud je pokles příliš velký, použijte větší vodiče, paralelní vodiče pro napájení a zpátečku nebo měnič se snímacími vedeními.
Zkontrolujte maximální délku kabelu a průřez vodiče v dokumentaci měniče a motoru.
Nevybírejte sestavu kabelu servomotoru pouze na typu konektoru. Délka a rozchod způsobují problémy, které se často objevují až po uvedení do provozu.
Na straně napájení se poddimenzované vodiče zahřívají a zvyšují ztráty a dlouhé délky zvyšují kapacitu a namáhání motoru odraženými vlnami.
Jak se problémy s kabely projevují jako poruchy disku
Encoder alarms are the most common symptom, but cable problems can also trigger drive-side faults:
Nadproud nebo zemní spojení:poškozená izolace, vlhkost v konektoru nebo zkrat vodiče ke stínění nebo PE.
Přepětí nebo namáhání izolace motoru:u dlouhých motorových kabelů mohou odrazy napětí na svorkách motoru zvýšit špičkové napětí. Výrobci měničů specifikují maximální délky kabelů a někteří doporučují výstupní tlumivky nebo dv/dt filtry za nimi.
Nevysvětlitelné obtěžující výlety:vysoký svodový proud z dlouhých kabelů s vysokou kapacitou nebo ze špatné zemní cesty.
Pokud se objeví chyba měniče bez alarmu kodéru, před výměnou hardwaru zkontrolujte izolační stav a délku kabelu podle dokumentace měniče.
Prevence chyb souvisejících s kabely: Kontrolní seznam na straně uživatele
Vybrat
Potvrďte typ kodéru (přírůstkový, sin/cos nebo sériový, jako je EnDat, BiSS nebo Hiperface). Požadovaná konstrukce kabelu a diagnostika se liší podle typu.
Přizpůsobte velikost a délku vodiče údajům měniče a motoru.
Vyberte si ohebný kabel pro jakoukoli pohyblivou osu a utěsněné konektory pro skutečné prostředí.
Trasa
Oddělená kabeláž pro napájení motoru a zpětnou vazbu ve skříních a přihrádkách.
Kabely zpětné vazby udržujte v dostatečné vzdálenosti od stykačů a jiných spínacích zdrojů.
Instalovat
Zakončete štíty pomocí 360stupňových svorek, respektujte poloměr ohybu a nepřeplňujte řetězy.
Zdokumentujte instalovaný typ kabelu, délku a vedení pro budoucí řešení problémů.
Přijmout
Při příjmu ověřte záznamy dodavatele.
Při uvádění do provozu proveďte test flexe podél celého pohybu osy a zaznamenejte čítače chyb kodéru, pokud je měnič poskytuje.
Stejná logika platí i mimo připojení motoru. Dobře vyrobenýPrůmyslový kabelový svazeka správně naplánovaný kabelový svazek rozvodné skříně se řídí stejnými principy oddělení, správného zakončení a odlehčení tahu. Když je kabelová práce považována za inženýrství spíše než za nákup komodit, občasné poruchy znatelně ustupují.
Na co se zeptat dodavatele, než přijmete kabel
Sestava kabelu servomotoru, která projde pouze kontrolou kontinuity, byla ověřena proti nejméně důležitým poruchovým režimům. Zeptejte se na následující a zeptejte se, jaké hodnoty byly použity:
Kontrola spojitosti a mapování pinů:potvrzuje otevření, zkraty a správné zapojení.
Izolační odpor:mezi vodiči a mezi vodiči a stíněním.
Odolné napětí (hi-pot):potvrzuje integritu izolace při definovaném napětí a době trvání.
Zkouška tahem na krimpovaných kontaktech:ukazuje, jak kontakty a odlehčení tahu mechanicky drží.
Údaje o zkoušce ohybu nebo jmenovité cykly ohybu:s uvedenými zkušebními podmínkami.
Výkres zakončení stínění a specifikace vodičů.
Dodavatelé by měli být schopni uvést hodnoty a metodu vzorkování. Pokud nemohou, považujte kabel za neověřený.
Kontrolní seznam pro odstraňování problémů pro techniky údržby
Před výměnou kabelu nebo výměnou disku:
Zkontrolujte spojovací kroužky, těsnění, čepy a zadní skořepiny z hlediska koroze, uvolnění nebo poškození.
Když je disk v bezpečném stavu, jemně posuňte kabel po celé jeho dráze a sledujte stav alarmu.
Zkontrolujte, zda je stínění připojeno ke svorce měniče a konektoru, a změřte PE spojení.
Zkontrolujte oddělení mezi napájecím a zpětnovazebním kabelem motoru a dalšími zdroji hluku, včetně kabeláže skříně.
Hledejte zkroucený nebo rozdrcený kabel a přeplněné řetězy.
na konci motoru za provozních podmínek.
Pokud chyba následuje po kabelu, vyměňte sestavu kabelu servomotoru za sestavu určenou pro danou aplikaci a ponechejte si vadnou pro analýzu.
Pokud výměna selže během několika týdnů ve vlečném řetězu, příčinou je obvykle specifikace nebo instalace, nikoli jednotlivý kabel.
FAQ
Otázka: Jak poznám, že chybu kodéru způsobuje sestava kabelu servomotoru?
A: Nejsilnějším vodítkem je přerušovanost. Pokud se alarm změní, když pohnete nebo se dotknete kabelu, objeví se v opakovatelné poloze osy nebo následuje kabel, když jej přehodíte na jinou osu, pravděpodobnou příčinou je kabel. Stabilní, opakovatelný alarm je častěji problémem kodéru nebo parametru, i když zcela přerušený vodič může také způsobit stabilní poruchu, proto zkontrolujte kontinuitu a napájecí napětí.
Otázka: Jak dlouho vydrží kabel serva v tažném řetězu?
A: Neplatí žádné jednotné číslo. Životnost závisí na konstrukci, poloměru ohybu, pohybu, rychlosti a prostředí. Používejte flex cykly stanovené výrobcem za uvedených testovacích podmínek a ujistěte se, že je vaše instalace shoduje.
Otázka: Mohu prodloužit kabel serva spojkou nebo druhým kabelem?
Odpověď: Nedoporučuje se. Další připojení zvyšují přechodový odpor, mohou přerušit kontinuitu stínění a zvýšit pokles napětí na napájení kodéru. Jediný kabel vyrobený na požadovanou délku je spolehlivější. Pokud je prodloužení nevyhnutelné, zkontrolujte nejprve pokyny výrobce jednotky.
Otázka: Musí být kabely kodéru stíněné odděleně od napájecích kabelů?
Odpověď: Ve většině servo aplikací ano. Samostatné stíněné signálové páry, celkové stínění a oddělení od silových vodičů jsou standardní praxí. Postupujte podle instalační příručky výrobce vašeho disku.
Otázka: Má délka kabelu vliv na alarmy kodéru?
A: Ano. Delší kabely zvyšují úbytek napětí na zdroji kodéru a mohou snížit kvalitu signálu. Zkontrolujte maximální délku pro váš typ kodéru a vypočítejte napájecí napětí na konci motoru.
Většina chyb kodéru a závad měniče, které jsou přičítány „šumu“, má původ v několika rozhodnutích týkajících se kabelů: zakončení stínění, oddělení, uzemnění, hodnocení pružnosti, kvalita konektoru a délka a tloušťka. Zadejtesestava kabelu servomotoruse stejnou péčí jako motor a pohon jej nainstalujte podle pravidel výrobce a ověřte při převzetí. Přerušované alarmy se pak stávají mnohem méně běžnými.
Pošlete nám svůj neúspěšný kabel k analýze
Pokud máte poruchu nebo máte podezření na sestavu kabelu servomotoru, zašlete ji našemu technickému týmu. Prozkoumáme zakončení stínění, vodiče a konektory a podělíme se o to, co najdeme.