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[摘 要]本文从igm焊接机器人系统控制原理出发，引出igm焊接机器人轴控制板错误故障的一般处理方法，为生产中快速解决故障打下基础。
[关键词]igm焊接机器人 轴控制板错误 总线通讯 参数文件
中图分类号：TP55 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0058-02
一、引言
Igm焊接机器人在轨道交通和工程机械领域有着广泛的应用，可实现各种材料的自动化焊接，在生产中担任着重要角色。Igm焊接机器人系统由机械手6轴及外部轴组成，外部轴数量根据配置不同有所差异，每个机器人轴或外部轴均由一个单独的伺服器驱动。机器人系统采用全数字化控制技术，包括系统各部分与控制柜和焊接电源之间的通讯皆为数字化控制，整个系统采用总线连接，控制系统采用PC（intel cpu）平台的工业计算机，示教编程采用窗口（windows）界面，编程简单，控制精度高。机械手采用高自由度的铰接轴和中空6轴设计，焊枪可达性高。
目前应用最多的机械手型号有Rti2000、Rti330及Rti370，其控制原理基本相同，在实际故障处理中，故障处理方法基本类似。
二、控制原理分析
根据igm焊接机器人控制原理图得知（见图1），机器人整体通讯分为6条总线，分别为机器人内部6轴的INTERBUS总线、外部轴通讯的HEDABUS总线、机器人与外围设备通讯的CANBUS总线、控制机器人安全的ESCBUS总线、RS232总线及RS422总线，这6条通讯总线由MFC多功能板控制协调处理。MFC多功能板插在计算机主板上，内部轴控制板与外部轴控制板叠加安装在MFC多功能板上。RDW控制板通过RS422串行总线与内部轴控制板进行通讯，用于实时监测机械手6个轴编码器的位置。控制机器人内部轴与外部轴运动的INTERBUS总线与HEDABUS总线都是采用串联控制形式，因此当通讯发生异常时，其故障提示总是从最近的运动轴报起。因此，判断具体故障点需要从最近的运动轴顺序进行排除。
机械手6轴中，1-2轴的伺服同型号，3-6轴的伺服同型号，相同型号的伺服可相互直接更换，伺服参数存于计算机硬盘参数文件中，每次开机时，由系统自动写入各轴伺服驱动器，参数写入流程如下图：
根据上述原理分析，当在INTERBUS总线通讯的任何一个部分发生错误时，都会出现轴控板错误的报警信息，同时，由于RDW控制板与内部轴控制板通讯，当RDW板损坏时也会引起轴控板错误报警。因此，通过上述分析可以得出引起报警的原因有（表1，图2）：
三、故障案例
设备在开机过程中，报“轴控板错误，轴ROB1AX1槽1伺服参数设定错误”的提示信息。按示教器上的确认键后，系统进入并显示“编程模式”（当前模式选择为自动模式，机器人必须在自动模式下才能正常给伺服上电，正常工作），系统无法正常上电，提示“驱动无法打开，因为操作模式不是自动”，机器人无法正常工作。关机断电重启后，故障依旧（图3）。
四、故障分析及处理
根据上述控制原理分析和故障报警信息提示，该故障是由于1轴的伺服参数未正确写入伺服驱动器引起，可能的故障原因有：1）、参数文件损坏或丢失，参数读取错误。2）、INTER BUS总线故障，导致参数无法传输。3）、伺服驱动器损坏，导致参数无法写入。本着先易后难的原则，处理方式如下：
1、 首先将1轴和2轴的伺服驱动器交换或更换新的伺服，观察故障是否转移，重新开机后发现故障依旧，报警信息与未更换伺服前一致。因此，可排除伺服驱动器本身故障。
2、检查由内部轴控制板---KPS600--1轴---2轴---3轴---4轴--5轴--6轴的inter bus总线通讯是否正常，由于报警位置在1轴，因此可先检查1轴之前的通讯线路，更换内部轴控制板到KPS600这根总线，更换后开机发现故障依然存在。接着更换KPS600至1轴的总线，更换后开机正常，设备可正常上电，故障排除。
五、结论
轴控制板错误报警是在实际应用中出现最多的报警，也是比较难处理的一个报警。故障点既有软件故障也有硬件故障，一般软件故障会在开机自检时报出，多为参数文件丢失导致，利用备份文件恢复即可。硬件故障则涉及的方面较多，需要一一排查。
有时在拍下急停开关时也会偶尔出现轴控制板错误的报警，但是解除急停后设备可正常上电。另外有时报轴控制板错误时，不会出现任何别的报警信息，报警信息只显示轴控板错误，设备无法上驱动。当出现此现象时，可尝试连续按示教器上的stop键或重启机器，观察报警信息是否出现变化，同时可查看主菜单下的历史信息库，看是否有具体的报警信息。
若出现某一个轴的伺服驱动器亮红灯，则可尝试屏蔽该轴，若屏蔽对应的轴后设备可正常上电，则大致确认是该轴的伺服驱动器或伺服电机损坏，后续可更换新的伺服验证故障。另外也可将相同型号的伺服交换，观察随着伺服的交换故障是否转移，若故障转移则说明此伺服驱动器已损坏。
若屏蔽相应的轴后故障信息没有任何变化，则可将机械手6个轴都屏蔽，屏蔽后若设备可正常上电，则说明故障在内部轴通讯上，比如内部轴编码器、RDW板、DSE-IBS板等故障，然后再更换相应的硬件以确定故障点。若屏蔽后故障依然没有解除，则故障可能在KPS600電源模块上，需要更换电源模块。
一般，设备长时间闲置后，容易出现总线通讯的故障，报警信息多为轴控制板错误，一般为总线接头氧化引起。因此，设备应当定时开机通电。另外，设备长时间闲置后再启用时，可先将所有总线进行插拔，或用酒精对总线接头进行清洗，以消除接头处的氧化层，保证通讯正常。若此方法无效，则需按上述方法进行排查。
[关键词]igm焊接机器人 轴控制板错误 总线通讯 参数文件
中图分类号：TP55 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0058-02
一、引言
Igm焊接机器人在轨道交通和工程机械领域有着广泛的应用，可实现各种材料的自动化焊接，在生产中担任着重要角色。Igm焊接机器人系统由机械手6轴及外部轴组成，外部轴数量根据配置不同有所差异，每个机器人轴或外部轴均由一个单独的伺服器驱动。机器人系统采用全数字化控制技术，包括系统各部分与控制柜和焊接电源之间的通讯皆为数字化控制，整个系统采用总线连接，控制系统采用PC（intel cpu）平台的工业计算机，示教编程采用窗口（windows）界面，编程简单，控制精度高。机械手采用高自由度的铰接轴和中空6轴设计，焊枪可达性高。
目前应用最多的机械手型号有Rti2000、Rti330及Rti370，其控制原理基本相同，在实际故障处理中，故障处理方法基本类似。
二、控制原理分析
根据igm焊接机器人控制原理图得知（见图1），机器人整体通讯分为6条总线，分别为机器人内部6轴的INTERBUS总线、外部轴通讯的HEDABUS总线、机器人与外围设备通讯的CANBUS总线、控制机器人安全的ESCBUS总线、RS232总线及RS422总线，这6条通讯总线由MFC多功能板控制协调处理。MFC多功能板插在计算机主板上，内部轴控制板与外部轴控制板叠加安装在MFC多功能板上。RDW控制板通过RS422串行总线与内部轴控制板进行通讯，用于实时监测机械手6个轴编码器的位置。控制机器人内部轴与外部轴运动的INTERBUS总线与HEDABUS总线都是采用串联控制形式，因此当通讯发生异常时，其故障提示总是从最近的运动轴报起。因此，判断具体故障点需要从最近的运动轴顺序进行排除。
机械手6轴中，1-2轴的伺服同型号，3-6轴的伺服同型号，相同型号的伺服可相互直接更换，伺服参数存于计算机硬盘参数文件中，每次开机时，由系统自动写入各轴伺服驱动器，参数写入流程如下图：
根据上述原理分析，当在INTERBUS总线通讯的任何一个部分发生错误时，都会出现轴控板错误的报警信息，同时，由于RDW控制板与内部轴控制板通讯，当RDW板损坏时也会引起轴控板错误报警。因此，通过上述分析可以得出引起报警的原因有（表1，图2）：
三、故障案例
设备在开机过程中，报“轴控板错误，轴ROB1AX1槽1伺服参数设定错误”的提示信息。按示教器上的确认键后，系统进入并显示“编程模式”（当前模式选择为自动模式，机器人必须在自动模式下才能正常给伺服上电，正常工作），系统无法正常上电，提示“驱动无法打开，因为操作模式不是自动”，机器人无法正常工作。关机断电重启后，故障依旧（图3）。
四、故障分析及处理
根据上述控制原理分析和故障报警信息提示，该故障是由于1轴的伺服参数未正确写入伺服驱动器引起，可能的故障原因有：1）、参数文件损坏或丢失，参数读取错误。2）、INTER BUS总线故障，导致参数无法传输。3）、伺服驱动器损坏，导致参数无法写入。本着先易后难的原则，处理方式如下：
1、 首先将1轴和2轴的伺服驱动器交换或更换新的伺服，观察故障是否转移，重新开机后发现故障依旧，报警信息与未更换伺服前一致。因此，可排除伺服驱动器本身故障。
2、检查由内部轴控制板---KPS600--1轴---2轴---3轴---4轴--5轴--6轴的inter bus总线通讯是否正常，由于报警位置在1轴，因此可先检查1轴之前的通讯线路，更换内部轴控制板到KPS600这根总线，更换后开机发现故障依然存在。接着更换KPS600至1轴的总线，更换后开机正常，设备可正常上电，故障排除。
五、结论
轴控制板错误报警是在实际应用中出现最多的报警，也是比较难处理的一个报警。故障点既有软件故障也有硬件故障，一般软件故障会在开机自检时报出，多为参数文件丢失导致，利用备份文件恢复即可。硬件故障则涉及的方面较多，需要一一排查。
有时在拍下急停开关时也会偶尔出现轴控制板错误的报警，但是解除急停后设备可正常上电。另外有时报轴控制板错误时，不会出现任何别的报警信息，报警信息只显示轴控板错误，设备无法上驱动。当出现此现象时，可尝试连续按示教器上的stop键或重启机器，观察报警信息是否出现变化，同时可查看主菜单下的历史信息库，看是否有具体的报警信息。
若出现某一个轴的伺服驱动器亮红灯，则可尝试屏蔽该轴，若屏蔽对应的轴后设备可正常上电，则大致确认是该轴的伺服驱动器或伺服电机损坏，后续可更换新的伺服验证故障。另外也可将相同型号的伺服交换，观察随着伺服的交换故障是否转移，若故障转移则说明此伺服驱动器已损坏。
若屏蔽相应的轴后故障信息没有任何变化，则可将机械手6个轴都屏蔽，屏蔽后若设备可正常上电，则说明故障在内部轴通讯上，比如内部轴编码器、RDW板、DSE-IBS板等故障，然后再更换相应的硬件以确定故障点。若屏蔽后故障依然没有解除，则故障可能在KPS600電源模块上，需要更换电源模块。
一般，设备长时间闲置后，容易出现总线通讯的故障，报警信息多为轴控制板错误，一般为总线接头氧化引起。因此，设备应当定时开机通电。另外，设备长时间闲置后再启用时，可先将所有总线进行插拔，或用酒精对总线接头进行清洗，以消除接头处的氧化层，保证通讯正常。若此方法无效，则需按上述方法进行排查。