6SC610系列模拟交流伺服系统的故障诊断与维修

1．6SC610系列伺服驱动系统的基本组成

SIEMENS 6SC610伺服驱动系统由伺服变压器、整流单元、滤波电容、直流电压控制、电源单元、调节器、功率单元等组件组成，各组件的功能如下。

(1)伺服变压器  将外部三相交流380V电压变为伺服驱动器的三相交流165V输入电压。

(2)整流模块(V12，V15，V25)  将三相交流165V输入电压变为直流210V直流母线电压。

(3)滤波电容器模块(C0)  进行直流母线的滤波和储存电动机制动时的回馈能量，根据驱动器配置的不同，电容器的数目与容量有所不同。

(4)直流母线电压控制模块(G10，G20)  当电动机制动、回馈能量超过电容器的负荷能力时，将引起直流母线电压的升高，通过直流电压控制组件，可以使多余的能量通过放电电阻释放。根据驱动器配置的不同，直流电压控制组件有两种规格：G10适用于峰值功率30kW，持续功率0.3kW以下驱动器，组件安装在电源模块GO板上；G20适用于峰值功率90kW，持续功率0.9kW以下驱动器，组件单独安装，在机箱中占据一个模块位置。

(5)电源模块(G0)  产生控制部件所需的各种辅助控制电压，并对各种电压信号进行监控；此外还负责与NC进行信号交换(如：使能信号、伺服准备好信号等)。

(6)调节器模块(N1，N2)  该模块主要完成驱动器的速度与电流调节。模块的转速给定指令来自CNC(±10V模拟量)；速度反馈信号来自伺服电动机内置式测速发电机；两者在速度调节器进行比较，构成速度闭环，并产生电流给定指令信号。电流调节器根据速度调节器的输出与功率模块检测的电流实际值，产生占空比可变的PWM控制信号，并根据转子位置检测器的位置，进行三相电流的分配。一个调节器模块最多可安装3个坐标轴的调节器组件，每个机箱中可安装两个调节器模块，因此，一个独立的进给驱动机箱最多可以控制6个伺服进给轴。

(7)功率模块(A**)  功率模块负责将来自调节器的PWM控制信号进行功率放大。根据伺服电动机的不同，功率模块分为3A、8A、20A、30A、40A、70A、90A等规格；在结构上又有单轴、双轴与三轴之分。

2．6SC610系列使用中应注意的问题

1)为减少开机瞬间对电网和驱动器的冲击，对功率较大的驱动器，在进线侧应采用浪涌电流限制器。

2)驱动器的控制端96具有外部电流极限控制功能，当使用该功能时，调节器模块内部的速度监控功能将被取消。在这种情况下，如遇到电动机堵转、电动机缺相等故障时，驱动器不再产生报警信号，因此在通常情况下，最好通过调节器设定使用内部电流极限控制功能。

3)驱动器具有停机“故障存储”功能，该功能是在关断主回路电源后，故障报警电路由外部电源供电，使故障信息保存的功能。使用该功能应注意两点：

①外加的+24V直流电压最好通过PLC进行控制，正常工作时，外部+24V不加入驱动器，当出现故障主回路停机时，再通过PLC加入。由于驱动器内有很大的滤波电容，在关机的数秒钟内，加入外部电源并不会导致故障信息的丢失。

②如控制需要，希望始终外加+24V直流电压时，这一电源的电压应在DCl8~22V的范围，如电压过高，容易造成驱动器内的器件功耗增加，使驱动器产生报警。

4)维修时应检查电气柜的通风状况，如发现风扇不转或风量明显减弱，应立即进行维修，以免散热不良造成功率器件的损坏。

3．6SC610系列常见故障及处理

6SC610伺服驱动器最常见的故障是电源模块与调节器模块的故障。

电源模块(G0)上设有4个故障指示灯，由下到上依次为V1、V2、V3、V4、各指示灯代表的含义如下：

V1：驱动器发生报警(∑故障)。

V2：驱动器±15V辅助电源故障。

V3：直流母线过电压。V4：驱动器端子63/64未加使能信号。

调节器模块中对于每一轴都设有4个故障指示灯，由上到下依次为V1(V5、V9)，V2

(V6、V10)，V3(V7、V11)，V4(V8，V12)。其中，V1、V2、V3、V4为第一轴；V5、

V6、V7、V8为第二轴；V9、V10、V11、V12为第三轴。各指示灯代表的含义如下：V1(V5、V9)：测速反馈报警。

V2(V6、V10)：速度调节器达到输出极限。

V3(V7、V11)：驱动器过载报警(I2t监控)。

V4(V8，V12)：伺服电动机过热。

当驱动器发生报警时，相应的报警指示灯亮，在不同的故障情况下，故障指示灯的显示及可能的原因见表5-25。

表5-25  6SC610伺服驱动器故障

 以上故障中，最常见的有以下几种：

1)速度调节器监控V2(V6、V10)指示灯亮。故障原因有：

①驱动器或电动机的三相电源线或电枢线相序错误，驱动器功率模块上的L1、L2、L3未与电动机的U、V、W端子一一对应。

②控制电缆连接不良。调节器模块到各功率板模块间的信号通过一副扁平电缆相连接，电缆一端50芯插头插在调节器模块的X211插座上，另一端16芯(或34芯)插头插在功率模块的X211插座上，当此电缆连接不良时，将产生“速度监控”报警。

③电动机反馈电缆和电动机电枢线连接错误，测速反馈电缆与功率模块、电动机必须一一对应。

④反馈电缆中的信号线断，这时将产生“速度监控”报警，同时电动机严重振荡。

2)运转过程中速度监控和I2t同时报警，V2(V6，V10)和V3(V7，V11)指示灯同时亮。可能的原因有：

1)功率模块与电动机不匹配，在功率模块驱动能力不足时，功率管长时间处于最大负载状态，导致I2t监控与速度监控报警。

2)功率模块和电动机的匹配正确，但负载转矩大于电动机的额定转矩，导致功率模块长时间都处于过载状态，导致I2t监控、速度监控和电动机过热报警，V4(V8，V12)指示灯亮。

3)由于机械部分的装配问题，导致电动机连续过载，引起I2t和速度监控报警。

判断电动机是否过载、机械部分是否调试得当，可采用以下方法：

用万用表的直流电压档，“+”表笔接测试孔，“—”表笔接调节器模块对应轴的W测试孔。在驱动器工作状态下测量电压值，这一电压值应在0~±10V范围，符号表示电流的方向，其中10V对应于调节器模块设定的电流量最大值Imax。

例如，电动机为1FT5072-0AC01(电动机额定电流Ie=15.6A)，功率模块选用A40(40/80A)，调节器模块设定的最大电流为Imax=54.4A，从W测试孔测得的电压值为2.8V，则通过下式可算出电动机实际工作电流为

驱动器在起动和制动过程中，将在最大电流Imax下进行起动和制动，在正常工作时计算电流不得大于电动机额定电流Ie，否则将产生I2t监控。