ABB 焊接机器人接地问题故障处理
2015-01-29 00:00:00   来源：中国机器人教育网的博客   评论：0 点击：

1.故障现象哈飞汽车工业集团焊接工厂轿车生产线采用ABCompactLogix L35E PLC、AB PanelviewPlus 2711触摸屏、ABB机器人和韩国朝兴焊机等设备，PLC 与机器人控制柜通过DeviceNet 网络进行数据交换。2012 年12月，车身主焊接线编号UB82 的ABB IRB6600 M2000 型焊接机器人（每套ABB 机器人由1台机器人本体和1个控制柜组成，IRB6600 是机器人本体型号，M2000是机器人控制柜型号）的焊接电缆和管路刮到了夹具，机器人本体上焊接变压器原边电缆接线盒根部被拉断放炮，导致机器人控制柜所在DeviceNet网络上所有站点全部损坏，包括5 台机器人的I/O CPU 板、1 个PLC DeviceNet 扫描器模块以及1台触摸屏。2.故障处理维修人员发现焊机电源没有跳闸，主线PLC 控制柜MAIN_A 的触摸屏不亮。打开控制柜检查，发现1 个24 V电源开关跳闸，触摸屏冒烟，DeviceNet扫描器模块（型号1769-SDN，版本2.2，以下简称SDN）显示92（网络断电），SDN 有明显糊味。拆下SDN发现内部有明显放炮痕迹，其外接的24 V 电源正常，SDN 与触摸屏使用同一个DC 24 V 电源。拆下故障SDN 下面DeviceNet网络的各个站点网络插头，用万用表测量各站点、网线和终端电阻，用摇表测量网线，均未发现问题。连上网线和任意一个站点，换上备件SDN（版本4.2）并下载网络配置文件后，SDN显示79 （传输信息失败），可能总线电缆、站点或波特率存在问题。采用另一个在用的SDN（版本2.2）进行试验，SDN仍然显示79，表明与SDN 版本无关。修改扫描器波特率与机器人网络设定波特率一致，SDN 仍然显示79。将此SDN网线插头插到旁边正常的SDN 上进行上述试验，均显示79，确认此SDN外部网络有问题，因此前已确认网线良好，故网络站点有可能部分或全部损坏。此网络上除了SDN 外只连接了5 个ABB 机器人，网线连接到机器人M2000型控制柜中A82 板的CAN2 插头，插头中24 V电源由机器人自身提供，不从网络取电源，对外只连接蓝色信号线、白色信号线、屏蔽线和黑色0 V 线（IRB6600M2000型机器人CAN2 插头的24 V 和0 V 线均可不接)。先更换A82板进行试验，每次只接1 台机器人，SDN均显示79，经过5 次试验，基本排除5 块A82 板问题。参照机器人控制柜硬件图纸，CAN2 信号线经过A82 板到达主机箱中IO CPU板（型号DSQC532A，3HAC18158-1），怀疑主机箱损坏。逐个更换5 个机器人主机箱并重做系统后SDN显示正常，至此彻底排除网络故障，确认5 台故障机器人的主机箱损坏。更换PLC 控制柜中烧坏的触摸屏，下载备份程序后，触摸屏工作正常。检修烧坏的触摸屏，发现电源电路部分损坏，24 V电源输入与SE端子之间过压保护用压敏电阻RV2 烧坏。因无备件，临时去掉RV2通电试验，确认可正常使用，换上参数相同的压敏电阻即可。由于焊接电缆被刮断，修改机器人运动轨迹，重新连接并绑扎电缆和管路，生产线恢复正常。3.总结为查清故障机器人主机箱内损坏情况，在暂时不用的生产线上，用1台完好的同型号机器人进行试验，最终确认5 个主机箱中负责通信的IO CPU 板损坏。结合图1分析总结故障原因。（1）公司厂房电网是三相四线制，PEN 线兼做工作零线和保护地线。（2）焊机控制箱到机器人焊钳上焊接变压器的原边有2 根电源线和1根保护地线，保护地线要连接到焊接变压器外壳，焊接控制箱处的绿色保护地线来自电源母排的PEN线，但实测故障机器人焊接变压器外壳与焊接控制箱保护地线不通，焊接变压器外壳与机器人外壳虽有机械连接但电阻较大。（3）主线PLC 控制柜内有保护地线N0，其铜质端子排接至电源母排的PEN 线，SDN 与触摸屏使用同一个24 V电源，SDN和触摸屏的无噪声/安全接地端子SE 均接了N0（PEN 线），成为很好的接地通路。（4）在损坏的SDN 内部，屏蔽线端子与SE 端子之间的压敏电阻RV3 烧坏，24 V 连接的二极管D3等烧坏。（5）在损坏的触摸屏内部，24 V 电源与SE 端子之间的压敏电阻RV2 烧坏，保险F1 完好。（6）故障机器人本体未进行单独的保护接地连接，现有地线来自所连接的控制柜，因此接地情况取决于控制柜。（7）故障机器人控制柜电源线中的N 线来自上级电源PEN线，但在控制柜中N线悬空未接，没有接柜体保护接地端子PE。但是参照机器人控制柜硬件图纸，控制柜保护接地端子PE应该接线。（8）在机器人控制柜内部A82 板上，用于连接DeviceNet 网线的CAN2 插座中的0 V 线、屏蔽线与控制柜体保护地PE是相通的，但与机器人电源线中的N 线（PEN 线）不通（由于N 线没有接柜体PE 端子）。焊接机器人拉断电缆时，AC 380 V焊接电源对机器人本体短路放炮。由于机器人本体和控制柜未进行保护接地，强电先从机器人本体到达机器人控制柜，再经过机器人A82板到达DeviceNet 网线中的屏蔽线和0 V 线，然后击穿主线PLC 控制柜内的SDN 和触摸屏的部分元件，从SDN和触摸屏的SE 端子到达N0（PEN 线），导致网络上所有站点和网络之外的触摸屏损坏。焊接电缆对机器人本体短路是故障直接原因，机器人本体不接地是导致故障扩大的主要原因。为避免类似情况再次发生，采取两项措施：①定期检查焊接机器人的焊接变压器原边电缆和各级插头，防止破损、裸露和接壳。②定期检查焊接机器人控制柜、机器人本体和焊接变压器外壳的保护接地情况，保证接地良好。