AGV故障诊断手册Word下载.docx
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⏹AGV手动运行故障
⏹AGV在自动运行中的一般故障
⏹AGV在自动合装过程中的故障
2.AGV控制系统回顾
2.1AGV控制系统结构回顾
AGV控制系统主要由VCU300,MCU50这两种控制器作为主要的控制器。
结构简图见图2.1。
图2.1系统机构图
VCU300作为AGV的主控制器,外设有VGA接口,LAN接口,COM串口和键盘接口,分别满足显示屏,网络,手控盒,RFID读码器以及键盘等外设对接口的需要。
在VCU300内部还有使用104总线CAN通讯卡,以实现中心处理单元与各信号采集单元间的数据交换。
MCU50作为下层的运动控制单元,是基于CAN总线通讯方式的分布式运动控制器,具有2路增量式编码器信号的反馈输入,通过对伺服驱动器的调节,来达到对AGV车体运动的精确控制。
另外MCU50还集成了4路模拟信号输入、2路模拟信号输出、16路数字信号输入和8路数字信号输出,可满足多种传感器及外设信号的输入输出需要。
VCU300,MCU50通过工业控制总线CAN总线通信,保证车体内部各控制器的协调关系,已完成VCU300对AGV的精准控制。
MCU50通过PWM输出控制相应伺服放大器,以编码器反馈信号完成对轮系电机的闭环控制。
同时,对应I/O输入输出完成对车体信号的采集,以及继电器的输出控制。
2.2AGV控制系统的自动保护功能
MCU50的ALL-OK信号保护功能
MCU50是一个由新松公司自行研制开发的基于CAN的专用模块,它集闭环运动控制、数字输入、数字输出、模拟输入等功能于一身,具有很高的性能。
在运动控制方面,MCU50不仅提供了两个增量式编码器接口,两个PWM控制输出,以及内同嵌的PID调节器,同时对伺服轴位置超差、伺服轴速度失控、CAN通讯心跳异常等故障提供了保护。
当发生以上这些故障时,MCU50会自动将其ALL-OK信号置为OFF。
由于在AGV的控制系统中,车体主控制器VCU300、各个MCU50模块的ALL-OK信号以及控制系统的E-STOP均串接在一起,最终控制各个电机及抱闸的供电,所以,一但本MCU50的ALL-OK信号为OFF,整个车体的动力电源就会失去,从而实现对车体的保护。
请参见“MCU50技术资料”中的相关介绍。
2.3在动态合装段中停车的处理
在AGV动态合装过程中,整个AGV系统与车身吊链之间具有安全的互锁信号。
互锁信号可以保证在动态合装过程中吊链与AGV之间的运行同步,顺利完成整个合装过程。
2.3.1合装段的操作者暂停停车
在合装过程中,如果操作者人为按下Run-stop按钮,AGV系统软件将通过控制台互锁信号通知吊链停止运行,这样,正在跟踪的AGV也将同时停止运行,等待吊链重新运转。
这种停车方式停车是在发出停车要求后通过停掉吊链系统后,AGV作为被动方停车,停车过程缓慢安全,避免急速停车造成不必要的危险和危害。
恢复:
按下“启动”按钮
2.3.2合装段的E-stop停车
在合装过程中,当出现紧急以外的情况时,操作者可以通过按下急停按钮停车,此时AGV的轮系供电立即被切断。
同时,AGV将上报给控制台急停信号,控制台通过互锁信号停止正在运行的吊链。
这种停车方式快速,可以满足紧急情况时停车的快速性要求,由于AGV停车后,控制台的互锁信号才起作用,吊链的停止会有1秒左右的延时,但是提升机顶部的滑台活动余量可以满足延时所造成的距离要求,因而这种停车方式可以满足紧急情况下的AGV合装停止。
1、发车点到跟踪开始前:
松开“急停”——按下“复位”按钮——按下“F5”清除事件——控制台“恢复”
2、跟踪过程中:
松开“急停”——按下“复位”按钮——控制台“恢复”
3、脱离跟踪到发车点:
松开“急停”——按下“复位”按钮——按下“F5”清除事件
2.3.3合装段的故障停车
在合装过程中,当AGV出现故障,如导航丢失,跟踪信号丢失,通信失败等等时,AGV将进行停车保护处理,与此同时,控制台将通过互锁信号停止正在运行的吊链,同时发出报警,通知维护人员进行处理,以恢复AGV合装的正常运行。
1、能在线快速处理的故障,将故障处理后恢复
2、需离线处理的故障:
将小车开离环线,撤销登陆,恢复生产线
2.3.4合装段的合装超时停车
在合装过程中,如果操作者由于某种情况未能及时的完成合装操作,AGV即将到达合装结束节点时,AGV会发出警告通知操作者合装超时,同时上报控制台合装超时信号,并通过互锁信号停止吊链运行,直到合装完成,操作人员进行复位操作之后,继续运行。
合装完成后自动恢复
1.AGV启动故障
3.1AGV启动过程
AGV启动过程如下:
⏹VCU300控制器上电
⏹VCU300启动WindowsCE操作系统
⏹VCU300启动引导代理程序(BootLoad)
⏹引导代理程序BootLoad运行AGV控制软件(Carryboy)
3.2启动引导代理程序介绍
启动引导代理程序是WindowsCE系统启动后运行的第一个程序,它具有三个功能:
⏹自动运行AGV主控制程序Carryboy
⏹根据用户的选择,运行AGV辅助诊断程序;
⏹接受来自AGV文件管理机(可以是控制台/笔记本电脑等)的文件上传、下载指令,对VCU300内部的软件进行管理及更新;
当启动引导代理程序启动之后,如果在10秒之内没有接到操作者的任何输入,它将自动启动AGV运行主程序。
如果操作者希望对AGV的I/O系统进行低层的诊断、或是希望对VCU300控制器软件进行更新,应在此之前在操作面板上选择相应的功能。
3.3AGV主控制软件Carryboy的启动过程
AGV主控制程序的启动主要是调入系统运行所需的各种参数及数据。
在启动过程中,AGV操作面板上显示当前的启动过程。
如果在启动过程中发现程序停止在某一阶段,维修人可以根据所停止的阶段推断出发生了何种故障。
当Carryboy的启动过程正确完成后,AGV操作面板上即可进入主控制画面。
正常情况下,Carryboy的启动可以正常完成;
但如果控制系统的软件、硬件出现故障,启动过程就可能中途停止。
以下具体介绍几种典型的启动故障:
3.31.1参数文件装入错误
参数装入错误主要是指系统参数文件、用户参数文件、工作地图文件等参数文件格式错误或文件读取错误。
正常情况下,这种文件装入错误的情形在普通使用程中不会出现,因为在AGV提交给用户使用这前,所有这些参数文件都已由SIASUN技术人员调整完毕。
仅在以下两种情况下可能出现这种故障:
⏹刚刚由用户修改了某些系统文件,如用户自行更改并下载了AGV系统工作地图文件,如果更改的文件有错误,就会出现文件装入错误的情况:
将正常的系统文件重新下载到VCU300控制器中。
⏹VCU300内部发生硬件故障,导致文件系统工作异常:
更换VCU300控制器。
3.31.2CAN设备初始化失败
在启动过程中CAN设备初始化失败,一般是由于CAN通讯失败引起的。
请关于具体如何诊断引起该故障的原因,请参见“CAN通讯故障诊断”。
3.31.3AGV车体伺服轴初始化失败
在AGV启动过程中,VCU300需要向控制车体各运动轴的MCU50运动控制器发出初始化指令,并等待来自MCU50的应答信息。
如果VCU300未能接到来MCU50的应答,则会报车体伺服轴初始化失败。
正常初始化的MCU50单元,其状态指示灯应呈现1秒间隔的ON/OFF状态,而未成功初始化的MCU50单元则呈现3秒OFF后3秒快速闪烁状态。
因此可以根据各MCU50模块的指示灯状态来判断是哪些单元初始化失败。
车体伺服轴初始化失败可能由以下几种原因造成:
⏹MCU50模块的CAN地址设置错误(参见“AGV系统CAN结点编址表”)及“MCU50说明书”;
⏹MCU50与VCU300的CAN通讯电缆故障,或CAN通讯终端电阻有误:
排除CAN线故障。
⏹MCU50本身故障:
更换MCU50。
请注意,车体伺服轴初始化的过程并不涉及对各运动轴的实际动作控制,所以,车体运动轴的硬件故障(如伺服放大器故障)并不会引起本伺服轴初始化失败。
3.31.4舵角校正失败
每次AGV启动时,都要重新校正各个转舵机构的舵角,以便各个车轮的初始方向正直,保证运行时车体各种运动的精度。
舵角校正过程必须在驱动系统上电的情况下进行,这要求所有急停开关处于松开的状态,并且保险杠处于未压缩状态。
如果有急停开关被按下(或保险杠被压缩),则舵角校正不会开始,直到所有急停开关松开,保险杠不被压缩。
在舵角校正开始之后,操作者不应按下急停开关,否则舵角校正将暂停,直到所有急停开关松开。
正常情况下,初始的舵角找零的过程可以自动完成并退出。
但当控制系统的部件发生故障时,就可能出现舵角校正不能自动结束的情形。
以下是可能导致舵角校正不能自动结束的几种原因:
⏹舵轴驱动控制回路中的某些部件发生故障,如,PWM故障、编码器故障、舵电机故障、MCU50运动控制器故障等;
相关的诊断方法,请参见这些部件的具体故障诊断方法:
更换故障部件
⏹舵角校正辅助开关(或相关线缆)发生故障;
4.AGV一般设备故障的诊断
AGV一般故障指的是那些当AGV启动完成后,某些设备不能正常工作,影响系统的正常运行,需要维护人员进行及时地诊断处理。
故障诊断的手段包括:
车体软件界面中的查看功能以及测试功能;
VCU300,MCU50上的状态指示灯;
车体软件系统提供的辅助工具Tools;
电气维护常用工具,如万用表等。
4.1车体供电系统故障诊断
车体整个电源系统主要由XTB端子(电池端)、XTS端子(伺服电源端)、XTC端子(控制电源端1)、XTD端子(控制器及传感器电源端1)、XTA端子(控制电源端2)、XTE(控制器电源端2)以及若干相应保险管构成。
基本供电主要由电池提供,电池提供48V直流电源,通过直流电源转换器DC-DC1~DC-DC4可转换成24V、12V和5V,保证车体各部件的电源需求。
更多有关电源系统连接方式的细节,请参看电气原理图电源系统部分。
图4.1AGV电源系统结构图
通常电源系统故障主要由于相应的保险管或电源转换器损坏导致,各个保险损坏后的现象如下:
⏹车体主保险损坏:
开机后整个车体无法启动,各部件没有电源供电,用万用表测量XTB端子,没有正确的电压值。
⏹伺服保险管损坏:
车体其他部件供电正常,松开急停按钮,对应的伺服放大器电源指示灯熄灭(没有红灯或绿灯指示),用万用表测量XTS端子电压值正常(48V)。
⏹电源转换器DC-DC1损坏:
车体开机后,风扇转动,各控制器及传感器没有相应,用万用表测量XTC端子供电正常(48V),XTD端子没有正确的电压值。
⏹电源转换器DC-DC2损坏:
车体开机后,控制器及传感器供电指示灯正常,车体显示屏无显示,无线电台无电源指示,用万用表测量,显示屏无12V供电,无线电台无5V供电。
4.2车体主控制器VCU300故障诊断
车体主控制器VCU300是整个车体的控制中枢,它具有两个CAN接口,两个COM串行接口,一个以太网接口和一个液晶显示接口。
此外,它上面还有一些LED状态指示灯,可帮助维修人员判断VCU300当前的工作状态。
如果VCU300发生故障,可能会导致以下现象:
⏹AGV上电后不能正常启动到运行主画面
正常情况下,AGV上电后约50秒左右VCU300会完成正常的启动操作,在LCD显示器上显示正常的AGV运行主画面。
如果AGV上电3分钟后仍未能正常启动(包括屏幕仍为黑色、反复重新启动、一直停在某一启动画面、ALL-OK未能点亮),则很有可能是VCU300内部发生了故障
⏹运行过程中频繁出现控制器死机、重启动等现象
如果AGV的主控制器VCU300发生了故障,必须更换成完好的VCU300才能使AGV正常工作。
值得注意的是,尽管所有VCU300的硬件是一样的,但其中的软件及设置却彼此各不相同。
根据各个工程的工作现场的情况的不同,在使用新的VCU300之前,应调整以下各个软件及参数:
1.VCU300本机的IP地址及掩码设置;
2.AGV控制软件系统参数
3.AGV控制软件用户参数;
4.AGV工作现场地图文件;
5.AGV动态合装相关参数;
4.3基本数字I/O故障的诊断
由于AGV在运动中总会处于震动和颠簸状态,车载控制系统中的线缆接头、插头、电路板内部的接插件就有可能会出现松动和接触不良。
经验显示,AGV系统的各种故障当中,因接插件松动而导致的故障占到AGV全部故障的80%左右。
而在AGV控制系统中,数字I/O连接又占到各种连线中的很大比例,所以,对数字I/O故障的诊断是AGV故障诊断过程中的一个重要环节。
车体主控制器VCU300主要是通过MCU50多功能模块实现对各个I/O点进行状态读取和输出控制。
SIASUN的AGV控制系统对数字I/O故障诊断提供了两个方面的支持:
AGV车载控制软件通过LCD屏幕提供了对控制系统内许多I/O点的状态显示功能
MCU50多功能模块上的LED指示灯提供了对几乎所有I/O点的底层状态显示,I/O请详见图纸。
数字I/O地址对照表列出了AGV系统中全部的I/O点的连接关系,维修人员可借助图纸,结合以上两种手段,快速、准确地判断各个I/O点是否正常。
4.4CAN通讯系统故障诊断
说明:
在AGV控制系统中,车体主控制器VCU300与运动控制器MCU50、导航传感器以及CANOpen绝对编码器等CAN设备均是通过CAN总线进行通讯的。
通过使用CAN总线通讯,AGV控制系统可以有效地减少电缆及接头的数量,提高了系统的集成度,降低了因接触不良引起各种故障的机会。
故障表现:
-CAN通讯中断,可能会导致AGV系统启动失败,而在运动中偶尔发生的CAN通讯故障,可能导航运行中的车体因CAN通讯中断而突然自动停车。
可能的故障原因:
⏹CAN单元结点地址设置错误
这种情况一般出现在系统搭建阶段,或是在刚刚更换了CAN单元设备的情况下。
如果系统已正常工作了一段时间后,再出现CAN设备初始化故障,这种情况下基本可排除CAN结点设置错误的可能;
CAN总线终端电阻连接错误
在AGV控制系统中,VCU300单元的CAN接口内部安装了120Ω终端电阻,而CAN总线的另一个终端电阻是接在导航传感器内。
⏹CAN通讯电缆故障或接头接触不良
已经正常运行过一段时间的AGV如果出现CAN设备初始化故障,则首先要考虑是否是电缆接触故障。
因为AGV车体的颠簸可能会引起电缆接头松动
⏹CAN设备故障
如果已排除上述几种故障的可能性,而仍然发生CAN设备初始化失败,则很可能是某些CAN设备发生了故障。
这些设备包括VCU300主控制器、MCU50模块、CANOpen绝对编码器单元等。
维修人员可以根据这些设备各自的诊断方法来逐一排除。
4.5手控盒设备故障诊断
AGV手控盒是通过VCU300的串行端口与之相连的。
故障现象:
AGV手控盒故障,可能导致AGV在手动运行方式下无法移动AGV车体,或是手动控制功能异常。
诊断方法:
1.将AGV置于静态观察方式,选择观察“手动控制盒”
2.按动手控盒上的各个按键,查看操作面板上键码的变化是否与按键相一致。
如不一致,说明手控盒功能有误,这时可以采用替换手控盒的办法测试手控盒自身是否有故障。
4.6液晶显示器故障诊断
液晶显示器由电源转换器DC-DC2提供12V直流电源供电,通过视频电缆与VCU300的VGA端口相连,完成信号的传输显示。
AGV开机后无显示画面。
诊断方法:
关机,检查视频电缆是否连接牢固。
1.关机,断开显示屏供电插头,检查显示屏供电接线是否正确。
2.开机,测量显示屏供电电压是否正确(包括极性和电压幅值)。
3.在VCU300工作正常的情况下,如果以上检查均正确,可采用更换显示屏的方法进一步确认是否显示屏已损坏。
4.7保险杠故障诊断
车体保险杠主要安装在车体两侧,由其内部的若干带有常开触点的金属条装置组成。
AGV停车,无法自动或手动行走,在所有急停按钮松开的情况下,界面显示急停按下。
1.检查侧保险杠是否出于压缩状态,内部金属条是否有损坏变形情况。
2.检查保险杠、急停按钮及安全继电器链路接线是否完好(接线方式请参看电气原理图)。
4.8磁导航传感器及其接口模块的故障诊断
AGV的导航传感器输出并行的开关量信号,用来指示是否发现导航带,以及导航带的位置偏差。
AGV控制系统中,导航传感器通过CAN总线发送到VCU300车体主控制器。
-在手动方式下使用“自动对齐”功能,却不能将AGV移动到地标点处;
-在自动方式下,AGV偏离导航线或报“导航失败”错误而停车
诊断步骤:
1.将该AGV导航传感器上方的盖板打开,以便观察导航传感器的工作状态;
4.9地标传感器的故障诊断
磁地标传感器用来检测埋在地面下的磁性地标,以便AGV能够精确地停止在站点位置。
磁地标传感器上带有状态指示灯,当发现地下的磁性地标时,传感器上的红色状态批示灯就会变亮。
同时,可以在AGV的LCD显示屏上观察磁地标传感器的状态,并根据显示的状态判断磁地标传感器是否发生了故障。
-在手动方式下使用“自动对齐”功能,却不能将AGV放置到地标点处;
-在自动方式下,AGV频繁出现“地标校正失败”现象
1.将该AGV地标传感器上方的盖板打开,以便观察磁地标传感器LED指示灯状态;
2.操作AGV进入“手动”方式,以便从LCD屏幕上观察地标传感器信号状态;
3.取一条有效的磁地标带,放置于地标传感器正下方的地面上,观察地标传感器上的信号指示灯是否有变化。
如果指示灯能够正确指示是否有地标带,说明地标传感器工作正常,否则说明地标传感器有故障,需要更换;
4.如地标传感器本身工作正常,但AGV操作面板上的显示屏上地标传感器状态却不正确,说明很有可能是相应的数字输入点(或与其相关的线缆接线)有问题。
4.10车轮电机抱闸的故障诊断
正常情况下,车轮电机的抱闸受车载软件的控制,仅在需要车轮运动的时候打开,平时处于关闭状态。
车轮抱闸属于失电关闭型抱闸,当车体电源关闭时,车轮电机抱闸也被关闭。
电机抱闸是由VCU300主控制器通过MCU50上的输出点来进行控制的。
单个抱闸的故障,可能会引起相应的电机无法正常转动,对于单驱动轮结构的车体,可能会导致车体运动缓慢甚至不能运动;
而对于多驱动轮结构的AGV车体,可能会导致运动异常,如运行脱轨、原地打转等。
安全提醒:
当怀疑车轮电机抱闸发生故障时,要注意避免让电机执行超过3秒以上的运动!
这样可能引起电机过热损伤,同时可能最终导航抱闸失效引起车体失控!
1.将AGV移动到安全、宽敞的空间,同时使AGV车轮脱离地面;
2.将覆盖在车体轮电机上的盖板拆下,以便观察和触及电机抱闸;
3.先将AGV进入手动控制方式,然后用手轻放到电机抱闸外壳上,稍微轻按一下手控盒的“前进”按钮,然后迅速松开按钮;
4.如果能清晰地听见电机抱闸先打开-再关闭的声音,并在手上感觉到抱闸两次开闭引起的震动,则说明抱闸工作正常;
否则说明抱闸有故障。
5.可从观察对应于该抱闸的MCU50控制点的输出状态,据此分析是否是有关的控制输出点及其连线发生了故障。
4.11车轮电机增量式编码器故障诊断
AGV车轮的驱动、舵都带有增量式光电编码器,它们可以记录各电机的当前位置,供MCU50进行位置控制。
光电编码器是否正常工作,直接决定了相应的电机的工作状态。
车轮的驱动、舵电机的编码器损坏,会导致相应电机轴的位置闭环控制失败。
由于MCU50具有失速保护功能,在大多数情况下,编码器损坏会引起MCU50关闭ALL-OK信号,致使AGV停止运动。
1.在AGV主菜面下,选择“手动方式”进入手动方式,然后打开“动态观察”,选择观察;
2.再次按F2键选择“动态观察”进入动态观察画面;
3.选择“2.电机与伺服轴”进入车轮单元选择画面;
4.选择希望观察的车轮单元。
这里屏幕上显示该驱动轴的主要参数。
1.进入手动方式,选择动态观察所要诊断的车轮伺服轴(方法参见“动态观察伺服轴”)
2.观察该轴的位置误差值,如
3.按下手控盒上的前进/后退按键,这时该电机的抱闸会自动打开,该轴的“理想位置”应该发生变化;
4.正常情况下,这时该车轮应该发生相应的转动,并应能从屏幕上看到该轴的“实际位置”也在发生相应的变化,并且位置误差值也应很小;
如果车轮发生了转动,而该轴的“实际位置”没有变化,或变化情况与车轮的实际情况不符,则说明该增量式编码器或与其相关的电缆发生了故障;
5.如果这时车轮只运动了很少的距离就停止运动,而且整个车体的ALL-OK信号失去,请仔细观察
6.如果并没有发生任何运动,说明该电机轴的控制回路中存在故障。
为了进一步断定是否的编码器故障引起,可以尝试用力沿车轮前后方向扳动驱动轮,同时观察屏幕上“实际位置”是否发生相应的微小变化,如果“实际位置”的变化与车轮的运动相符,仍可断定该增量式编码器工作正常。
否则,可
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