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科姆龙变频器E-20故障的“真相”

时间:2013-04-29 来源:工控博客 编辑:旷野之雪 点击:次 字体设置:
  一台科姆龙KV1900型11kW变频器,上电后显示E-20故障代码,意为“键盘通信故障”,说明书中给出的故障原因与处理法,见表一。表一 常见故障代码及对策
E-20 键盘通信故障 1、连接键盘和控制板的电路出现故障;
2、端子连接松动;
1、寻求服务;
 
2、检查并重新连接;
 
该机型主板MCU芯片与操作显示面板的通讯电路,如图1所示。
主板MCU芯片至面板MCU芯片的信号传输电路
图1 主板MCU芯片至面板MCU芯片的信号传输电路
从主板MUC芯片的14、15脚输出的串行通信信号,经反相器U5缓冲后,由CN1端子进入面板,面板MCU外围信号传输电路,同图1电路一样,省略未画。主板MCU和面板MCU之间,未加装RS485通讯模块。
该例故障表现,令人首先想到的是,MCU芯片外围反相器电路损坏,或主板MCU芯片工作条件不具备(或已损坏),无法与面板MCU进行正常的通信,故上电后,面板MCU判断通信异常,而报出E-20故障代码。
事前测量过控制端子的24V辅助电源电压,实测值为28V多,偏高。至测量反相器U5引脚电压时,测得+5V供电,低于4V。又测量了其它IC供电引脚的+5V电压,都低于4V。因为操作面板尚显示正常,没有想到+5V电压偏低,先是怀疑万表是否有问题,测量9V电源电压,测量值是准确的,于是判断该例故障可能是由+5V电压偏低所引起。
心中一下子起了许多联想,勾起了对往昔多例故障检修场景的回忆。先想到当年检修丹佛斯VLT2800(2900)小功率(3kW)机型时,当电压检测信号U采>>2.2V时,上电即跳Err-37,意为控制卡与BMC之间通讯故障,但此现象的实质是:不是控制卡与BMC通讯中断才跳Err-37,而是检测控制电路检测到Ud实在 “高得吓人”,故强制中断了控制卡与BMC之间的通讯,再跳Err-37
予以警告!
又想到当年检修东元7200GA-30kW变频器开关电源故障,当+5V降为+4.7V,此时屏显及其它操作均正常。但若使变频器进入启动状态,则出现继电器哒哒跳动,间或出现“直流电压低”、“CPU与操作面板通讯中断”等故障警示,使操作失败。此时的“CPU与操作面板通讯中断”警示,其实是反映了MCU芯片的供电条件不满足,无法实施与面板的正常通信任务,并非是通讯电路本身有了故障!
回过头来看,主板MCU与面板MCU的正常通讯,需满足以下三个条件:
1、主板MCU电路和面板MCU电路均处于正常工作状态;
2、相关通信电路(如RS385通信模块)正常;
3、主板与面板的通讯电缆连接正常,无断线故障;
4、主板MCU电路和面板MCU电路的供电电源正常,这也是保障二者通信正常的前提条件。
当电源——电路正常工作的首要条件——不正常后,哪怕所有电路均是好的,可不,主板与面板的通信,真的就会不正常了。任意电路的故障状态,先检测其电源的好坏,往往是正确的和事半功倍的。
本例故障,还有一个特点,在供电电压低于4V时,面板MCU仍具有一定的监测和报警工作能力,尚能示以E-20的报警,并非因供电电压低落而彻底“罢工”,如前所述两例故障,当变频器做出通信异常的警示时,并非为MCU芯片和通信电路本身产生了故障,而是供电电源异常,无法满足正常通讯的条件!通讯异常故障报警的背后,是主板MCU或面板MCU觉察到供电异常,所给出的警示。但此时说是通信异常,也不算错,因为正常通讯的条件已不满足。
有了这个思路,先不必理会MCU芯片及外围电路,将检修重点转移至开关是电源电路上来。
本例机型的开关电源电路如图2所示。测量开关变压器T1的二次侧各路输入直流电压,除+8V(由后续电路稳压,得到+5V)偏低以外(实测为5V左右),其它各路输出电压均偏高。
变频器开关电源电路
图2 KV1900型11kW机型的开关电源电路
又一下联想到检修其它变频器开关电源时,遇到的类似情况(在些就不举例了),电路的稳压环节是起作用的,故障根源在于+8V电源电路本身,或负载电路的问题(过载)。检测滤波电容C41(2200uF16V时),发觉该电容引脚松动,似乎有虚焊故障。检查,果然如此。将电容从线路板上焊下,其中一只引脚有氧化现象。处理后进行焊接,50W电烙换头一接触到焊盘上,就显得“力不从心”,不能很好的溶化焊锡。该引脚焊盘与大面积地铜箔层相连,有很强的散热能力,而C41电容的引脚长度又偏短,几乎与板面持平,费了好大劲儿,才焊接完毕。
又由此猜想到,E-20故障,可能是该型变频器的通病:焊盘有较强的散热能力,电容引脚又“要命”地短。线路板在“波峰焊”或其它什么焊时,其它小体种贴片元件,均能焊接良好。不可能单独升温和加长焊接时间,来对付C41的焊接,因而埋下了E-20的故障隐患吧。
上电试机,操作与运行正常。
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