ABB工业机器人控制系统故障分析及排除方法

2020-01-19陶四美

中国设备工程 2020年22期

陶四美

（重庆五一高级技工学校，重庆 401320）

1 机器人技术概述

伺服电机安装在机器人主体中。主机和伺服模块是IRC5控制器的两个关键部分。主机包括主板和存储设备，主机完成对机器人功能的控制。驱动模块从主机接收命令以控制伺服电机的操作，然后机器人主体完成各种任务。所有机器人软件都安装在CF卡上，包括系统软件和应用程序软件。系统软件主要由引导系统（引导程序）和Windows操作系统组成。Windows操作系统是用于执行和操作整个机器人系统的平台。系统启动时，数据将从CF卡的内存加载到主板的RAM中。CF卡存储器安装在主机背面的左下角。示教盒和IRC5控制器是ABB工业机器人控制系统的核心。学习挂件用于处理与机器人系统的操作有关的许多功能（程序执行，滚动控制和机器人程序的修改）。示教器本身也是一台完整的计算机，通过集成的电缆和连接器连接到IRC5控制器。IRC5控制器主要由操作面板，主机，电源模块，整流器模块，I/O模块和伺服模块组成。IRC5控制器包含移动和控制机器人的所有必需功能。

2 ABB工业机器人控制系统功能

机器人控制系统的结构主要包括：一是主从控制。主从控制是机器人技术的重要特征。例如，弧焊机器人使用主从控制方法进行操作。我使用两台计算机。一台计算机是整个机器人系统的管理员，另一台计算机控制所有关节。地方价值控制；二是集中控制。集中控制属于原始的机器人控制结构，对计算机有更高的要求。集中控制可以降低公司的生产成本，但是由于运行效率低和故障率高，这种方法逐渐淘汰了现代工业，而第三种方法是分布式控制。分布式控制是一种广泛使用的方法，主要使用主控制计算机将整个机器人系统分为两个级别，主要是有效地管理整个主系统。而且下一级模块具有很多CPU。每个板均由处理器控制。

3 机器人技术控制系统软件架构

3．1 操作系统

要控制机械手系统，操作系统是关键。在实际操作中，操作系统的功能必须满足最佳条件，并与铸造行业的生产特点相结合，并且机器人平台使用WindowsCE作为操作系统平台。该系统的主要优点是实时性能好，资源共享少，可靠性高和兼容性好。集成的GUC多轴控制器是整个机器人控制系统的核心，机器人的主要功能是根据用户命令输出控制信号，以便机器人可以沿着预定路径完成工作。

3．2 软件技术和功能要求

在实施机器人控制系统之前，有必要根据机器人应用程序的要求弄清机器人的操作过程和设计要求。根据机器人在铸造生产领域的应用需求，需要机器人控制器软件来执行以下功能。一种是控制机器人动作的重复定位精度，以使控制在±0.5mm之内。避免在机器人操作期间过度运动。特别地，驱动速度不能低于当前水平。第二是控制系统必须实时满足要求。第三是手动操作系统和自动机器人操作系统软件必须确保程序的独立性。

根据铸造机器人的应用需求，机器人控制系统是模块化设计方法，即复位模块（机器人在完成工作后根据设计水平和基本设置保持固定位置），系统文件管理模块（主要是操作员）（所有的文件）。工作文件），操作状态监视模块（显示和监视操作员当前的操作状态），吊坠示教模块，控制系统设计模块，系统备份和恢复模块等，以及其他模块，用于存储和读取特定的连接接口程序。完成。

4 ABB机器人控制系统特殊故障排除实例

4．1 故障实例一

首先，根据主机的状态LED判断主机的硬件是否正常。电源指示灯常亮，表示主机电源正常。主板上的状态指示灯先以红色闪烁，然后再更改绿色指示灯闪烁，最后绿色指示灯始终亮着，表示计算机主板没有问题。使用便携式计算机连接到控制器的主计算机，网络端口指示灯正常闪烁，便携式计算机设置为在单击“在线”和“连接”后浏览Internet时自动搜索URL。一键”，硬件已连接，但显示屏显示“在服务器端口上找不到控制器”，并且主机的硬件也被认为是正常的，基本上可以认为是软件故障。如前所述，驱动程序主机计算机软件安装在CF卡上。如何确定软件或CF卡是否有缺陷？这是另一个问题。首先，查看启动LED指示灯。通常，在启动过程中，LED指示灯会闪烁，并在启动完成后熄灭。如果在启动过程中指示灯不闪烁，则可能是软件或存储卡故障。

下一步是确定软件是否已损坏或CF卡是否已损坏。检查CF卡上的文件。可以正常读取CF卡上的文件，表明CF卡完好无损。问题应该出在系统的启动软件（启动程序）上。系统启动软件的损坏将导致系统无法正常启动。作为用户，通常无法安装系统软件。请与制造商的服务人员联系。制造商的维修人员回答说，包含软件的CF卡需要更换。这张CF卡的价格将近7000元。如果您从制造商那里购买CF卡，一方面，这将需要时间，另一方面，您将需要支付一定的费用。为了寻找一种无需花钱就能快速修复的方法，该公司的另一个部门拥有一个相同型号的机器人。该完整机器人的CF卡被认为可用于制作系统。CF卡分为驱动器C和驱动器D.其中驱动器C是系统驱动器。

在该工业自动化培训中心的ABB工业机器人，型号为IRB1600。在系统启动期间，“Connect-ingtoberobotController”消息出现在编程单元的界面上。该消息的含义是：“正在连接到机器人控制器”，系统启动已停留在该接口上，将无法继续运行。根据以上对故障现象的描述，可以知道编程单元在启动过程中无法与机器人控制器主机通信，从而导致系统无法进入正常的启动界面视窗。发生故障的组件包括示教器，主机和示教器与主机之间的通信电缆。首先，检查学习挂件，并反复观察学习挂件启动时出现的信息。学习挂件可以正常显示自测信息和通讯URL，从而可以初步消除学习挂件本身的问题。其次，检查通信电缆，使用万用表一个接一个地测量电缆的每个插针，并且所有连接都完好无损，因此可以卸下通信电缆。通过初步分析和检查，可以判断出故障是在主机上发生的。主机故障可能是软件故障或硬件故障。如何判断是软件故障还是硬件故障是一个难题。

4．2 故障实例二

某汽车工业集团使用ABB焊接机器人实现PLC和机器人控制柜，并通过Device Net网络交替数据以执行ABB焊接机器人的自动控制。但是，由于ABB焊接机器人的焊接电缆，管道和配件在主体的主焊接线上被划伤，因此机器人主体和焊接变压器之间的根部连接断开并着火了，这损坏了Device Net网站上的所有内容。土地。机械手I/0包括5个CPU板，1个PLC设备网络扫描仪模块和1个触摸屏。如果ABB焊接机器人出现接地故障，则现场的所有机器人都容易出现问题，这可能会造成严重的经济损失。

ABB焊接机器人具有3种接地类型。第一个是工作接地，即系统接地。为了有效提高ABB焊接机器人的工作效率，有必要根据电力系统的正常运行条件在网络中的某个点接地。例如，将三相系统中的中性点接地可以确保更稳定的电网，减少与地面的绝缘，并在发生放电或接地时确保对继电器的有效保护。第二种保护接地也称为安全接地。对于具有潜在安全风险的人员或设备，应验证金属外壳和配电单元的绝缘，因为如果绝缘损坏，则设备将发生故障。第三种是防雷连接。在夏天，雷电会入侵并导致设备故障。因此，需要大电流进入地面以减少雷电期间的电涌。为了达到较高的防雷等级，必须在使用避雷针，避雷电缆，避雷针等设备中发挥重要作用。

处理：作为维修人员，在处理ABB焊接机器人的连接问题时，必须正确确定焊接机的触发状态。但是，结果表明，PLC控制柜触摸屏未显示在主线上。打开控制柜的电源后，24V电源开关将引起错误，导致其冒烟并散发出明显的气味。查找发电厂之间的问题。您可以使用另一台扫描仪检查扫描仪是否仍在运行，这表明扫描仪本身是正常的。您可以使用扫描仪网络电缆插头和旁边的普通扫描仪检查扫描仪是否仍然无法正常工作。

这表示外部网络有问题。但是，由于网络已连接到其他5个基于扫描仪的ABB焊接机器人，因此机器人控制柜中的所有网络电缆和连接插头都必须向机器人主体提供所需的电源而不是通过网络获得所需的能量。电源供应。为了进行测试，在工作人员更改A82版本并一次只连接一个机器人之后，扫描仪似乎能够正常显示，而ABB焊接机器人的故障主要是由于主机箱损坏造成的。据信这需要PLC控制。及时更换烧毁的机柜屏幕，再次下载备份程序，科学合理地安装触摸屏。后来，发现触摸屏显示正常，并且在检查触摸屏时，发现部分触摸屏电路损坏。同时，由于压敏电阻在24V电源和输入端子之间燃烧，因此只能移除压敏电阻，可以进行点火实验，并可以使用单独的控制柜显示通常。用相同的参数替换电阻。但是，由于刮擦了焊接电缆，ABB焊接机器人的路径将移动，因此您只需倒回电缆即可使ABB机器人正常工作。

为了进一步确定损坏的ABB机械手的主机箱是否损坏，需要在生产线上使用相同类型的ABB机械手测试负责通讯主机箱的CPU板。事故。由于汽车加工公司使用的电网属于三相四线制，因此PEN线具有中性和保护性接地的主要功能。焊接时，PEN线有两条电源线，位于机器人焊枪和焊接变压器之间以保护地面。因此，必须将保护性接地线连接到焊接变压器外壳，如果将ABB焊接机器人变压器外壳和焊接控制盒连接到电源总线的PEN线，则可以通过测量ABB焊接机器人变压器外壳和焊接控制盒的控制来确认焊接。所有相同的端子，电源总线PEN线和触摸屏电源都是24V电源，即使在主接地PLC控制箱上放置了保护性接地线，在这种情况下，扫描仪和触摸屏安全电子设备也都连接到隐藏的电缆上。如果形成路径，则扫描仪内部屏蔽电缆端子之间的压敏电阻将被烧毁，并且24V连接二极管将被烧毁，这可能会导致接地故障。根据触摸屏损坏的测试结果，可以理解在24V电源和端子之间存在压敏电阻。即使发生接地故障，保险也始终是完整的，使您能够发挥作用。

但是，ABB焊接机器人的主体未单独连接至保护性接地，所有接地线均已连接至控制柜。

结果，控制柜的接地变得越来越清晰。控制柜的电源线和发生故障的机器人电源的PEN线已相互连接，但控制柜的内部N线已悬空且未连接至控制柜的保护接地端子，该保护接地端子为机柜的保护接地端子。如果将机器人控制柜的A82版本连接到网络总线，则可以看到ABB焊接机器人连接到控制柜的保护接地，而不是机器人电源线。如果由于与附件的碰撞而导致电缆断裂，则ABB焊接机器人主体中短路的可能性会大大增加，但ABB焊接机器人主体位于机器人主体中，因为它无法通过控制柜进行保护性接地。根据该操作，强电流有效地流过机器人控制柜，然后通过控制柜的扫描装置和触摸屏软件损坏触摸屏的所有位置。

通常，ABB焊接机器人接地问题的根本原因是体内短路。但是，故障传播问题中最重要的因素是机器人主体未接地。为了有效避免ABB焊接机器人的接地问题，有必要定期检查控制柜ABB焊接机器人的焊接变压器的焊接侧的电缆和插头，以免ABB焊接机器人进水。必须彻底检查机器人的焊接和接地变压器，以确保接地控制的效果。