6RA26系列直流伺服系统的故障诊断与维修——西门子数控系统
1．6RA26**系列直流伺服驱动器简介
6RA26**系列直流伺服驱动器主回路采用晶闸管三相全控反并联桥式整流电路，逻辑无环流双闭环调速，电流环为内环，速度环为外环。系统速度环与电流环均采用P、I独立可调的比例一积分(P1)调节器，改变比例系数P不会影响积分常数I，反之亦然，为系统调整提供了方便。
为了提高系统的可靠性，该系列驱动器主要采取了以下措施：
1)晶闸管采用了填充式双脉冲触发信号电路，可以有效防止“逆变颠覆”。
2)驱动器除常规的保护外，还设置了相序保护与欠压保护两种保护措施，提高了可靠性。
3)通过电流给定的静态“颤动偏置”，以及采用比例系数较大(P>5)的电流调节器，提高了系统的快速性。
4)电流调节器引入了电流自适应控制，且比例系数与积分常数独立调节，使系统在轻载情况下仍然能运行平稳，增加了系统的调速范围。
5)系统的速度调节器引入了加速度调节环节，可以有效防止超调。
在结构上，数控机床常用的6RA26**系列直流伺服驱动器由以下控制板组成：
1)调节器板A2，它包括了速度调节器、电流调节器、触发脉冲控制、速度/电流反馈信号的输入回路等。
2)电源与触发控制板A3，它包括了驱动器的直流控制电源、触发同步信号、锯齿波与触发脉冲控制、调节器封锁等部分的控制线路。
3)触发脉冲变压器板A4，它安装有12只触发脉冲变压器以及相应的阻容吸收元器件。
4)功率板，主要安装有12只晶闸管(6对)与相应的阻容吸收元器件。
5)在与1GS系列他励直流伺服电动机配套时，驱动器还可以增加励磁控制与调节板A01、A02。
6)在大功率的伺服驱动器上还安装有带有加速度调节器的速度给定积分控制板A1，通过加速度调节器的调节，可以改变速度给定信号的斜坡上升时间。
以上各控制板被分别安装在可以180°翻转的机架上，控制板上安装有带刻度的可调电位器与状态指示灯，为维修带来了方便。
2．6RA26**系列直流伺服驱动器的状态指示
SIEMENS 6RA26**系列直流伺服驱动器设有不同的状态指示灯，其含义如下：
(1)故障指示灯V79 故障指示灯V79安装于电源与触发控制板A3上，当指示灯亮时代表驱动器存在故障，其可能的原因有：
1)电源相序接反。
2)电源缺相或相位不正确。
3)电源电压低于额定值的80％。
(2)200ms延时封锁指示灯V78 200ms延时封锁指示灯V78安装干电源与触发控制板A3上，当指示灯亮时代表驱动器处于“停止”状态，可能的原因有：
1)电枢回路或励磁(1GS系列他励直流伺服电动机)回路断线。
2)速度反馈信号断线。
3)测速发电机不良。
4)励磁电流太小(1GS系列他励直流伺服电动机)。
5)驱动器的控制端63未加入使能信号。
6)驱动器的控制端64未加入使能信号。
(3)调节器释放状态指示灯V103 调节器释放状态指示灯V103安装于电源与触发控制板A3上，当指示灯亮时代表驱动器处于“封锁”状态，可能的原因是驱动器的控制端64未加入使能信号。
(4)正组工作状态指示灯V56 调节器正组工作状态指示灯V56安装于调节器板A2上，当指示灯亮时代表驱动器主回路SCR的正组处在工作状态。坐标轴静止时，由于闭环调节作用，正组工作状态指示灯V56与下述的反组工作状态指示灯V55交替闪烁。
(5)反组工作状态指示灯V55 调节器反组工作状态指示灯V55安装于调节器板A2上，当指示灯亮时代表驱动器主回路SCR的反组处在工作状态。与上述正组工作状态指示灯V56一样，坐标轴静止时，与正组工作状态指示灯V56交替闪烁。
当伺服驱动器使用A1速度给定积分控制板时，该板上还安装有以下状态指示灯。
(6)速度达到指示灯V6 当实际伺服电动机转速与给定转速相等时，指示灯亮；同时，伺服驱动器内部速度到达继电器动作，驱动器输出速度到达触点信号。在加减速过程中，由于实际转速与给定速度不同，指示灯不亮，速度到达信号为“0”。
(7)驱动器过电流指示灯V7 此指示灯指示驱动器过电流，当驱动器在加减速时，即使驱动器输出电流大于给定电流，指示灯亦不亮。但当加减速过程结束，并经200ms延时后，若实际输出电流仍然大于给定电流，则指示灯亮，驱动器内部继电器动作，并输出过电流触点信号。
(8)实际速度低于给定速度指示灯(欠速)V8 指示灯V8指示驱动器处在欠速状态，当驱动器在运行过程中，由于某种原因，使电动机实际转速低于给定速度时，指示灯亮，且驱动器内部继电器动作，并输出驱动器“欠速”触点信号。
3．6RA26**系列直流伺服驱动器的常见故障
6RA26**系列直流伺服驱动器出现故障时，如故障指示灯亮，可以根据上述的指示灯V79、V78、V103状态，判别故障原因。对于指示灯未指示的故障，常见的故障及产生故障可能的原因如下。
(1)电动机转速过高 产生电动机转速过高的原因主要有以下几种：
1)电动机电枢极性接反，使速度环变成了正反馈。
2)测速发电机极性接反，使速度环变成了正反馈。
3)他励伺服电动机的励磁回路的输入电压过低，如：励磁控制回路的电压调节过低或励磁回路断线。
4)速度给定输入电压过高。
(2)电动机运转不稳，速度时快时慢
1)伺服单元参数调整不当，调节器未达到最佳工作状态。
2)由于干扰、连接不良引起的速度反馈信号不稳定。
3)测速发电机安装不良，或测速发电机与电动机轴的联结不良。
4)伺服电动机的碳刷磨损。
5)电枢绕组局部短路或对地短路。
6)速度给定输入电压受到干扰或连接不良。
(3)电动机起动时间太长或达不到额定转速。
1)伺服单元的给定滤波器参数调整不当。
2)伺服单元的励磁回路参数调整不当，励磁电流过低。
3)电流极限调节过低。
(4)输出转矩达不到额定值
1)伺服单元的电流极限调节过低。
2)速度调节器的输出限幅值调整不当。
3)伺服单元的励磁回路参数调整不当。
4)伺服电动机制动器未完全松开。
5)电枢线连接不良，接触电阻太大。
(5)伺服电动机发热
1)伺服单元的电流极限调节过高。
2)伺服单元的励磁回路参数调整不当，励磁电流过高。
3)伺服电动机制动器未完全松开。
4)绕组局部短路或对地短路。
4．6RA26**系列直流伺服驱动器的检测与调整
6RA26**系列直流伺服驱动器设计有较多的调整电位器，用于调节伺服驱动器参数与动、静态性能，这些电位器的作用与通常情况下的调整值见5-23。
除以上调整电位器外，为了维修方便，6RA26**系列直流伺服驱动器还设有调整、设定与检测端，其含义见表5-24。
表5-23 6RA26**系列直流伺服驱动器电位器调整表
|
代 号 |
作 用 |
安装位置 |
通常调整值 |
|
R149 |
电流显示增益 |
A2 |
5刻度 |
|
R85 |
最大电流给定值 |
A2 |
9刻度 |
|
R218 |
电流限幅值调节1 |
A2 |
9刻度 |
|
R225 |
电流限幅值调节2 |
A2 |
0刻度 |
|
R41 |
速度调节器积分时间 |
A2 |
5刻度 |
|
R27 |
速度调节器比例增益 |
A2 |
5刻度 |
|
R28 |
速度反馈增益 |
A2 |
6刻度 |
|
R31 |
速度调节器零点漂移调节 |
A2 |
5刻度 |
|
R126 |
电流调节器积分时间 |
A2 |
4刻度 |
|
R110 |
电流调节器比例增益 |
A2 |
4刻度 |
|
R179 |
最低转速调节 |
A2 |
0刻度 |
|
R231 |
加速度调节器零点漂移调节 |
A1 |
5刻度 |
|
R8 |
加速度调节器加速时间调节 |
A1 |
0刻度 |
|
R192 |
最大显示电流调节 |
A1 |
8.5刻度 |
|
R62 |
速度显示增益调节 |
A1 |
5刻度 |
|
R279 |
实际速度显示值调节 |
A1 |
0费度 |
|
R4 |
弱磁调速转换点调节 |
A01 |
6刻度 |
|
R10 |
励磁调节器比例增益 |
A01 |
2刻度 |
|
R13 |
最小励磁电流调节 |
A01 |
9刻度 |
|
R77 |
最大励磁电流调节 |
A01 |
2刻度 |
表5-24 6RA26**系列直流伺服驱动器的调整与设定
|
|
代 号 |
作 用 |
安装位置 |
通常调整值 |
|
|
R5、R6、R7 |
电源频率调整 |
A3 |
50Hz时取消 |
|
V-W设定端 |
电源频率调整 |
A01 |
50Hz时短接 | |
|
设 |
CE-CF设定端 |
电源频率调整 |
A2 |
50Hz时断开 |
|
定 |
AA-AB设定端 |
励磁电压调节 |
A02 |
220V时短接 |
|
端 |
AC-AB设定端 |
励磁电压调节 |
A02 |
220V时断开 |
|
V-W设定端 |
驱动器准备好/故障信号转换 |
A3 |
根据需要选择 | |
|
SI转换开关 |
速度/电流调节器转换 |
A2 |
设定速度调节器 | |
|
|
端子26、28、30 |
驱动器控制电源输入 |
A3 |
380V(与IU、1V、1W同相位) |
|
端子1U、1V、lW |
主回路电源输入 |
功率板 |
380V(与26、28、30同相位) | |
|
端子31、32 |
励磁电源输入 |
A2 |
380V或220V | |
|
检 |
端子10 |
驱动器内部-24V检测端 |
A3 |
-24V |
|
测 |
端子7 |
驱动器内部+24V检测端 |
A3 |
+24V |
|
端 |
端子15 |
驱动器内部0V检测端 |
A3 |
0V |
|
|
端子44 |
驱动器内部-15V检测端 |
A3 |
-15V |
|
端子45 |
驱动器内部+15V检测端 |
A3 |
+15V | |
|
端子71 |
驱动器内部0V检测端 |
A3 |
0V |
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