編碼器故障排查分析

杜勝利　劉華琳　代曉亮

摘 要：黃驊港三期裝船機編碼器采用的是絕對值多圈光柵編碼器，其與PLC之間的通訊采用Devicenet通訊，Devicenet是一種簡單的網絡解決方案，它在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了配線和安裝工業自動化設備的成本和時間，是一種低成本的通訊總線。但是自從設備調試以來，三期編碼器故障一直不斷，給安全生產帶來不便。

關鍵詞：編碼器；故障原因；問題探討

編碼器故障現象就是當編碼器發生故障以后，現場編碼器指示燈會由綠色變為紅色，電氣室里的編碼器通訊模塊也亮紅燈，顯示“Bus off”；故障以后相應的編碼器數據不再發生變化（故障時顯示多少就停留在多少），由于系統內部數據聯鎖保護，編碼器故障后的單機只能在一定限制區域內活動（活動范圍取決于故障時編碼器數據值），要想全范圍活動必須對相應的數據聯鎖保護進行程序短封處理。

1 引起編碼器故障的主要原因

經過現場排查，斷定引起三期裝船機編碼器故障的原因為Devicenet通訊干擾及組態不當造成；許多引起DeviceNet系統不正常而需要修復的是Bus Off，該信息顯示在作為掃描器設備的DNB上，并且網絡各設備的紅燈亮起。這是因為每個設備有一個錯誤累積計數器，這個計數器累積的CAN的網絡錯誤，同時信息發送完好時，又會減少錯誤累積數，如果這個錯誤計數器在短時間內增加得很快，設備將認為網絡是不穩定的并關閉自己，由于這種傳遞，好的設備也跟著關閉。

通常引起Bus Off的原因有：

設備錯誤的波特率。

來自于有缺陷的設備的垃圾數據包。

在上電或下電時有問題的設備引起CAN錯誤。

終端電阻太大或是太小。

電源上升時間太慢。

網絡電纜靠近高壓線。

支線電纜超過6米。

主干線電纜超過限定長度。

要想修復Bus Off，用網絡監測設備、通信量分析軟件、在RSNet Worx組態軟件對網絡設備復位操作或者編程MSG指令對網絡設備復位，都不能解決問題，原因是系統Bus Off已令網上所有設備失去通信，無法連接至每臺電腦，以致無法實施操作，網絡重上電是唯一的辦法，只有重上電才能清除掃描器內錯誤累積數。

2 經驗分享

根據以上理論及一些現場經驗，技術人員對三期編碼器問題進行了仔細排查，并做了大量改造工作，最終取得了可喜效果，跟大家分享一下經驗：

2.1 聯軸節問題：經現仔細觀察，確認編碼器聯軸節聯接正常，編碼器的軸轉動正常，排除了編碼器軸不轉動的聯接問題。

2.2 軸對中問題：經現場仔細觀察，編碼器軸與傳動軸對中，并且編碼器聯軸節有一定的偏差余量，編碼器軸的活動范圍在偏差范圍之內，排除了兩軸對中問題及由此引起的編碼器故障。

2.3 編碼器自身問題：對“故障”編碼器與運行正常編碼器進行了對調，原來報“故障”的編碼器又好了，不再報編碼器故障；為此排除了編碼器本身故障的可能性。

2.4 掃描器模塊自身問題：對“好”“壞”編碼器通訊模塊（Devicenet模塊）進行了互換，原來報“故障”的模塊不再出現故障，而原來工作正常的模塊卻報出了“故障”。為此排除了編碼器通訊模塊本身故障的可能。

2.5 對通訊接頭進行了更換處理，排除了通訊接頭故障的可能。

2.6 回路電阻問題：對回路電阻進行了測量，單個電阻測量為120-123Ω之間，兩個電阻并聯，回路總電阻值為61Ω左右，理論值為60Ω，回路電阻值正常。

2.7 回路電壓問題：對電源回路電壓進行測量，遠端電源電壓23v，正常工作需要值為不低于15v，電源電壓正常。

2.8 Devicenet重新組態：對編碼器進行了重新組態，排除了組態問題。

2.9 波特率設置：掃描器設置125kb，編碼器設置50kb，對編碼器波特率重新設置，統一設置為125kb，改完后故障率大大降低。

2.10 屏蔽干擾問題：對編碼器部分線路（主要是離動力電纜比較近的那部分）進行重新敷設并加裝屏蔽，效果比較明顯，編碼器故障率降低了很多。

2.11 接線問題：對編碼器進線進行處理，由粗線改為細線（粗細

線之間用用端子排連接），效果比較明顯，9、10、11號裝船機編碼器故障基本上不出，但8號裝船機還是比較頻繁。

2.12 對SL8編碼器電纜進行重新敷設并屏蔽。

2.13 對編碼器屏蔽線進行一端接地。

2.14 在RSLOGIX5000中重新組態Devicenet模塊，調其數據輸入輸出數據表的尺寸（輸入數據尺寸由原來默認的的124位調整為10位，輸出數據尺寸由原來默認的123位調整為10位，狀態位由原來的默認的32位調整為10位。

3 問題探討

經過以上排查調整，編碼器運行正常不再出現故障。分析這次排查經過主要發現以下問題：

3.1 編碼器線與動力回路線混著走，干擾比較大；重新走線、屏蔽解決問題。

3.2 編碼器線屏蔽線未接地；確保屏蔽線有且只有一端接地。

3.3 編碼器波特率設置與DEVICENET掃描器波特率設置不一致；應根據實際情況設置一致波特率。

3.4 通訊對線路質量要求比較高，而編碼器處接線空間比較小，接頭易受擠壓，所以對接線質量要求比較高。

3.5 DEVICENET掃描器配置地址列表過多，過多的冗余會加長掃描周期，影響通訊質量；冗余量根據實際情況不要設置過大。