安川變頻器通信故障判斷解決

摘 要：文章介紹變頻器在使用過程中發(fā)生通信故障的原因及常規(guī)解決方法，詳細(xì)敘述了安川616G5變頻器在港口門機(jī)使用中發(fā)生的通信故障的故障定位和故障排除方法。

關(guān)鍵詞：通信故障；安川變頻器；故障排除

1 前言

安川變頻器是日本著名的變頻器品牌，同時(shí)在世界變頻器品牌中占有重要地位，尤其是在中國市場占有率較高，廣泛應(yīng)用于電梯類負(fù)載、紡織類負(fù)載、風(fēng)機(jī)類負(fù)載、壓縮機(jī)類負(fù)載、門機(jī)類負(fù)載等機(jī)械應(yīng)用場合。安川通用型變頻器型號(hào)種類繁多，主要有電壓矢量控制方式和電流矢量控制方式，以優(yōu)越性能著稱的安川變頻器得到了業(yè)界的一致認(rèn)可和好評(píng)。

但是在安川變頻器的使用過程中，還是會(huì)遇到一些故障，實(shí)際運(yùn)行中，由于復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境影響，通常會(huì)導(dǎo)致變頻器發(fā)生過電流故障、欠電壓故障、短路故障、過熱故障、開關(guān)電源損、接地故障等硬件故障。本文將主要通過安川變頻器，介紹變頻器通信故障的判斷及解決方案。

2 通訊故障對(duì)策

所有變頻器都具有通信功能，通常包括RS232串行通訊方式、RS422通信方式、RS485串行通訊方式和總線方式幾種，并組成一主一從或一主多從的通信控制系統(tǒng)，通過PC、PLC或DCS為主的上位機(jī)，通過軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的實(shí)時(shí)控制，完成自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制或是更加復(fù)雜的運(yùn)行控制。因此變頻器的通訊故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行影響極大，一旦通訊故障發(fā)生，其涉及的方面也會(huì)很廣。

變頻器的通訊故障通常集中在以下幾個(gè)方面，即硬件接線連接錯(cuò)誤、硬件通訊卡不能正常工作、軟件通訊協(xié)議錯(cuò)誤、控制總線軟件配置錯(cuò)誤，以及其他錯(cuò)誤，例如EMC干擾等。

通常，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，主要檢查并檢測以下幾個(gè)方面。

首先，通訊接口的硬件接線連接和設(shè)置

硬件是通訊建立的基礎(chǔ)，因此實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行過程中，變頻器通訊故障的很大一部分來自于硬件故障，主要是連線錯(cuò)誤和EMC干擾問題。其中防止EMC電磁干擾故障最為重要，所謂EMC即電磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility），是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力[1]。從中可以總結(jié)出EMC主要是指兩個(gè)方面的要求，一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指設(shè)備對(duì)其所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定的抗擾度，即電磁敏感性[2]。

因此，變頻器出現(xiàn)通訊故障時(shí)首先檢查通訊接口的連接配線，主要檢查以下幾個(gè)方面：首先，網(wǎng)絡(luò)中變頻器的地線GND是否連在一起；其次，網(wǎng)絡(luò)中變頻器PE（Protecting Earthing）端是否就近單點(diǎn)接地；第三，如果采用以RS485串行通訊為基礎(chǔ)的通信控制系統(tǒng)，則要檢查RS485通訊應(yīng)該采用屏蔽電纜方式，且還需要注意屏蔽電纜應(yīng)該采用單端接地方式，屏蔽電纜的地線和RS485通訊模塊的外殼PE應(yīng)該連接在一起。

若經(jīng)過檢查以上標(biāo)準(zhǔn)連接配線后仍然存在通訊故障，這樣就應(yīng)當(dāng)采取以下措施：首先，RS485通訊模塊要采用隔離方式；其次，如果檢查排除后發(fā)現(xiàn)故障是由于外界干擾經(jīng)過GND線進(jìn)入變頻器內(nèi)部或其外部設(shè)備，從而導(dǎo)致不能正常工作時(shí)，此時(shí)應(yīng)該斷開連接變頻器的GND線。

其次，軟件通訊協(xié)議參數(shù)設(shè)置。常規(guī)變頻器通訊有三種：通過RS232連接變頻器與上位機(jī)；使用RS232接口，同時(shí)經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)變頻器與上位機(jī)的連接；通過RS485連接變頻器與上位機(jī)。因此需要根據(jù)不同的通訊方式設(shè)置相應(yīng)的通訊參數(shù)。

第三，通訊軟件的配置。實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)中，很多變頻器都是使用總線連接方式，因此，總線上通訊軟件的配置是檢查通訊故障的關(guān)鍵，因此一定要將通訊軟件故障排除，這樣才能消除通信故障的隱患。

3 安川變頻器通訊故障定位與解決

Memobus是安川內(nèi)部的用于PLC的工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，適用于該公司下屬產(chǎn)品間的通信。Memobus通訊是由一臺(tái)主站上位機(jī)與N個(gè)從站主機(jī)連接（最多31個(gè)）。每個(gè)從站都有一個(gè)各自的地址碼，當(dāng)主站與從站之間進(jìn)行串行通訊時(shí)，主站使用系統(tǒng)指定的地址把信號(hào)傳送到指定的從站，從站接受到指令后執(zhí)行其預(yù)定功能，并向主站發(fā)送響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行應(yīng)答。通過這種方法，主站能夠讀寫從站寄存器的內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)集中監(jiān)控。Memobus在主站上位機(jī)和從站主機(jī)之間有兩種通信模式，RTU（Remote Terminal Unit 遠(yuǎn)程終端單元）模式和ASCII模式。RTU模式具有模塊化結(jié)構(gòu)，格式緊湊， ASCII模式可讀性更高，因此，當(dāng)主站從站通訊距離較長，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，要求數(shù)據(jù)傳輸相對(duì)較快時(shí)，選擇RTU模式。

Memobus通訊通常包括以下幾種操作功能：通過上位機(jī)監(jiān)視實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；設(shè)定和監(jiān)視參數(shù)及其變化；簡單故障復(fù)位功能；采用多功能方式輸入指令功能。

變頻器對(duì)Memobus通訊是否正確具有自我測試的功能，可以自己診斷串行通信I/F回路動(dòng)作的功能是否正常，而此過程也非常簡單，只需連接好發(fā)送端子和接收端子即可，這時(shí)變頻器形成回路接受自己發(fā)出的數(shù)據(jù)，這樣即可判斷是否通信正常。

如果變頻器通訊正常，則操作面板顯示“PASS”，若異常，則顯示“CE”，即Memobus通訊故障，需按故障定位進(jìn)行排除，具體操作流程如下：

①CE Memobus Com Err。表示Memobus出錯(cuò)，即在一次正常接收控制數(shù)據(jù)信號(hào)后，以后就不能正常接收信號(hào)。出現(xiàn)這種故障時(shí)應(yīng)首先檢查通信機(jī)器是否故障，通訊信號(hào)是否異常。

②BUS Option Com Err。表示選擇件通信出錯(cuò)，設(shè)定從選擇卡輸入運(yùn)行指令或頻率指令、控制模式檢出通信出錯(cuò)。出現(xiàn)這種故障時(shí)也應(yīng)首先檢查通信機(jī)器是否故障，通訊信號(hào)是否異常。

③E-15 SI-F/G Com Err。表示SI-F/G通信出錯(cuò)檢出中，設(shè)定從選擇卡輸入運(yùn)行指令或頻率指令，且在E-15的動(dòng)作選擇里，選擇了繼線運(yùn)行時(shí)，檢出通信出錯(cuò)。出現(xiàn)這種故障應(yīng)檢查通訊信號(hào)是否異常。

④E-10 SI-F/G CPU down。SI-F/G選擇件，SI-F/G選擇件動(dòng)作不良。出現(xiàn)這種故障可能是由于數(shù)字式操作器的端子接觸不良，此時(shí)應(yīng)該寫下數(shù)字式操作器并重新安裝，也可能是變頻器控制回路不良，此時(shí)應(yīng)該更換變頻器。

⑤CPF00 CPF。表示數(shù)字式操作其通信故障1，即使接通電源5s后也不能和數(shù)字式操作器通信，出現(xiàn)這種故障可能是由于數(shù)字式操作器的端子接觸不良，此時(shí)應(yīng)該寫下數(shù)字式操作器并重新安裝，也可能是變頻器控制回路不良，此時(shí)應(yīng)該更換變頻器。如果上述兩種情況仍不能排除故障，則是因?yàn)镃PU外部RAM不良，此時(shí)應(yīng)該調(diào)試電源開關(guān)，如果因?yàn)榭刂苹芈窊p壞，則應(yīng)即使更換變頻器。

⑥CPF01。表示數(shù)字式操作器通信故障2，和數(shù)字式操作器通信開始后，發(fā)生2s以上的通信故障。出現(xiàn)這種故障可能是由于數(shù)字式操作器的端子接觸不良，此時(shí)應(yīng)該寫下數(shù)字式操作器并重新安裝，也可能是變頻器控制回路不良，此時(shí)應(yīng)該更換變頻器[3]。

4 結(jié)束語

欲使變頻器工作在良好的狀態(tài)，需要高技術(shù)的安裝人員和高技術(shù)的操作人員進(jìn)行正確的安裝、調(diào)整和規(guī)范性的操作，還要有高水平的變頻器、電動(dòng)機(jī)與機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與維修人員。因此變頻器的日常檢查、定期檢查、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障、及時(shí)地進(jìn)行維修就顯得尤為重要。

安川變頻器是一種特定性很強(qiáng)的變頻器，適用于門機(jī)使用，其中Memobus又是安川變頻器的通用通信系統(tǒng)，是上位機(jī)與變頻器通信的橋梁。通過本文介紹的通信故障判斷與解決方案基本可以解決安川變頻器的通信故障，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與變頻器良好通信，使港口門機(jī)安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李方園.變頻器故障排除DIY[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]張選正，史步海.變頻器故障診斷與維修[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[3]Varispeed G7使用說明書[Z].安川電機(jī)（上海）有限公司，2009.