维修后的伺服器如果做带马达测试，成本很高。为解决这一问题，昌晖仪表分享自制模拟测试仪不用马达维修测试伺服器的模拟测试技术，希望对大家在维修闭环控制的驱动器时有所启发和帮助。

一、什么是驱动呢？
驱动就是变频器和伺服器的总称，也包括运动控制器。变频器和伺服器最大的区分就是开环控制和闭环控制，但变频器不也全部都是开环控制，很多变频器支持闭环控制，一些工程型变频器，闭环控制后，控制精度也很高。比如注塑机上的驱动变频器，实质上也是变频器，同样也采用闭环控制方式。很多进口品牌变频器和伺服控制器外观接口完全一样，以软件包功能来区分变频器和伺服器的功能。举两个品牌为例：先说lenze，比如93系列，矢量变频器，伺服控制器，定位控制器等等，外观几乎一摸一样；再说keb科比，比如市场上用得最多的F5系列，都自带了几个软件包，开环闭环程序一应俱全，用户只能从铭牌尾缀上去区分。


图1 美国ct艾默生sp系列变频伺服控制器
  
工业设备三大板块：控制、通讯和驱动。三大板块又是相互关联的，配合的。在实际维修中，驱动是出故障最多的一个板块。顾名思义，驱动，就是驱动马达的，马达虽然种类繁多，什么交流马达、直流马达、伺服马达、同步马达、线性马达等等。但马达的作用，就是把电力转换为动力的载体。电动机这东西原理其实没那么简单，要运动起来很容易，要停下来，断电就行！但要让它精确的起动和停止，就比较复杂了，除了电机本身的性能指标，就必须要用驱动器控制。

伺服器一般功率都不会太大，接口统一，适合于需要二次开发的场合去应用。伺服器一般需要匹配专用电机，必须闭环控制(测速反馈无法屏蔽)。这就引出一个问题：没有电机配对，第一时间就反馈报警，让维修变得十分棘手，更无法进行运动测试！运动控制器更麻烦，很多都走了通讯，有的连数字控制端口都没有(比如kuka机械臂驱动器)！！单台运动控制器维修，要做输出测试，几乎不可能。

用了反馈的闭环变频伺服器，要维修，两个问题必须得面对：
1、闭环控制的驱动器维修，或要有配套的电机，或要修改参数
先说配套的电机，像大功率的驱动设备，不可能拿电机给你匹配测试；修改参数，风险同样存在，有些品牌的控制器，用户程序逻辑关联复杂，明明只改动一个参数，后台就把所有的关联参数，给默认变动了，造成原数据无法恢复。

2、自己匹配各种电机
投入很大，但最直接，很多维修公司也的确这样做的。对于专修一二个品牌是可以的，但如果你什么品牌都维修，就不太现实了。那么，在维修闭环控制的驱动器方面，就没有别的办法了么？当然有办法，昌晖仪表的方法就是做一款模拟测试仪，专门对付这种闭环控制器。好处是不改任何参数，让控制器有输出，启动，正转，反转，加速，停止一应俱全，通道问题一览无余。缺点是无法测试过流过载问题，模拟吗，我们维修人员只能看清楚工作状态，不是实际带载。但根据昌晖仪表的经验，通过模拟测试的方法，成功率95%+应该有了。

图2 德国力士乐伺服控制器

二、驱动器维修的故障判断与测试技术
既然闭环控制器维修起来很麻烦，又是绕不开的坎。昌晖仪表作为这个靠这个行业吃饭的专业公司，就找办法来克服它嘛！举个例子，海天注塑机上的伺服驱动器，用的是德国keb科比的F5系列变频控制器。Keb作为注塑驱动的老大哥，产品不止在中国几大知名注塑设备上可见，在世界上很多注塑机品牌也用的是keb的产品。但keb有一个毛病，就是用户参数逻辑性太强，明明肆仟多条参数，出厂的时候，精简成用户可见的几十条参数(CP参数)，你在界面上改一个参数，背后互相关联的参数自动修改一大堆！作为没有经验的维修人员，当你喜滋滋的采用开环试机后，改回原参数再给用户的时候，奇怪的是用户多半都用不了了。昌晖仪表就修过不少兄弟同行试机后掉数据的案例，其实不止keb品牌，别的品牌也存在一样的问题。如果你把工控维修只是换换硬件，那证明有些学费还没交够。

于是昌晖仪表想办法做了个模拟测试仪，顺着这条思路研究别的品牌，得出的总结是：除了采用纯总线控制的控制器，几乎都可以集成出想要的测试模块，只不过成本有高有低，但是都可以做。除了做维修，用模拟测试仪判断现场是控制器还是马达问题，立竿见影。用模拟测试仪判断编码器断线，又准又快。
 
1、模拟测试的优缺点
优点：可以尽量不改动驱动器用户参数试机，让变频伺服器真正的有频率和电压输出。如果是运动控制器，只要用了数字启动端口就可以做测试。缺点：①没法匹配总线控制的控制器；②输出只能带灯泡，不能带电机，因此无法测试动态电流。但这就够了，毕竟报警过流过载的我们可以通过霍尔动态检测法，轻而易举就能找到故障点。

2、需要准确对接控制器的反馈方式
纵观市场上采用闭环控制的进口驱动器，大体可以分为两大类，解析器(旋转变压器)和编码器。欧洲品牌对旋变的运算解码技术成熟，喜欢默认旋变。美日的产品更倾向使用编码器。这两种用法各有所长，就稳定性来说，旋变当然更稳定。就使用场景来说，编码器更轻，也更容易安装。

3、驱动控制的接口
不管是欧美产品还是日韩产品，都采用DB15或DB9标准头，至于针孔的定位，可以参考模拟测试仪的产品手册。

4、现场故障判断的难度
作为工厂电工，现场故障判断是必须具备的。但现场判断也有不同的难度。比如伺服器过流过载或反馈报警：是马达的故障还是伺服器的故障？是编码器断线还是过负荷造成？在现场，一条编码器走线都够你忙活一上午了，弄不好就得拆机，相互调换……
 
三、把驱动器的维修简单化
严格来说，每一个品牌的变频器和伺服器都可以做模拟测试仪。品牌厂家最容易搞，但品牌肯定不会干这件事，自己的产品什么测试条件不具备呢。一些技术实力强悍的维修公司是具备模拟测试的，但那是不传之密，大家心照不宣的守口如瓶。如果说工控维修真的像传说中一样存在段位的话，除了理论基础，实操经验，PCB板件测绘，逻辑分析等软实力，维修测试同样非常重要。昌晖仪表把模拟测试方法用设备的方式做出来，目标，就是拉低一下工控维修的门槛。

考虑到市场上产品的型号兼容性和匹配度，这款测试装置，是可以匹配欧美大多数品牌的。自带解析器功能和增量编码器功能，常见品牌如：lenze伦茨伺服器，keb控制器，BAUMULLER鲍米勒控制器，lust路斯特伺服器，ct艾默生变频伺服器……经过一定的转换，实测都能匹配。只是不同品牌需要不同的数据线，大多不需要更改用户数据，有的也需要修改一些参数，匹配好后，直接启动就有输出。

模拟测试仪功能
1、解析器反馈方式。针对不同的品牌匹配不同的编码器线，编码器线一端和测试仪连接，一端连接变频伺服器编码器端口。带转速调整和正反转换向功能
2、编码器反馈方式。普通测试仪只支持增量式8线编码器，供电电压不限。(如绝对值，USB口编码器需要定制)。注意不同的品牌需要不同的编码器线。带转速调整和正反转换向功能。
3、0-10V的电压输出，可做外部模拟给定。
4、4-20mA电流输出，可做外部模拟给定。
5、脉冲输出，可以作为驱动脉冲给定转速。
6、编码器断线检测功能。现场很多编码器走线复杂，用断线检测功能，很快可以确定是不是有连线断路，非常省力省时。最多支持16线检测。
7、变频伺服器输出缺相检测。这个功能需要先启动控制器(有的品牌缺相无法启动)，连接假负载，然后切换到缺相检测功能，可以准确出u/v/w相的那个桥臂出了故障。
模拟测试仪：根据切换，可以旋转变压器反馈，增量反馈等大多数品牌，带编码器断线检出功能
假负载：可以假负载输出，判断缺相，关机自动放电等功能

用途和实例
例1：一台海天注塑机油压伺服无法启动，但无法确定是马达故障还是变频控制器问题，有模拟测试仪就可以很快判断出问题。过程如下：
①将马达线卸下，连上假负载(灯泡)。
②将反馈线和数字端子拔下。
③将测试仪的编码器线插接在x3a口，将数字端子插数字接口。这时只需要在模拟测试仪上转换外部/内部启动模式，拔动启动开关，加速解析器，变频伺服器如果正常，就应该有输出，灯泡随输出频率点亮。

例2：一台lenze9324ep定位伺服器，输出报警反馈故障。伦茨在纺织，机械行业的运用广泛，伦茨也是典型的，以软件区别用途品牌。以93系列的来说，ev就是普通的变频器，es是普通伺服器，ep是定位伺服器，ep系列是屏蔽不了闭环功能的，默认解析器反馈。将x7口连接编码器线，对应测试仪的DB9针插口。将数字端口对应x5的数字端口。设启动电源为外部供电，测试仪数据线自编程对应e4，启动对应28，gnd对应59。加载解析器，伺服器有输出灯泡点亮。既然反馈正常，有输出，证明输出通路大抵正常，故障要吗出在编码器，要吗出在驱动部分。接着测试输出相位。将测试仪速度稳定在300rpm，将输出测试切换到相位检测上，当测到w相上桥的时候，灯泡不亮，确定故障出在w相上桥。开机检测，发现上桥供电元件损坏，更换后输出正常。同样，测试仪也可以单独测试现在9400伺服系列。

例3：一台ct艾默生sp系列的变频伺服器，无显示，客户用在机床上面。Ct艾默生变频伺服器，sp系列是其高端产品，用途广泛，同样是用软件，包区分应用功能的品牌。要说电源问题其实很简单，但用户担心掉数据，说以前修过了数据就弄丢了，造成装机无法使用。本来问题不复杂，但客户这样一说，昌晖仪表也不打算带电机了，直接用测试仪测试。

从参数得知，这台Ct艾默生用的是增量编码器，默认接口是DB15针，找出对应的编码器线(这时要注意编码器供电电压，插在测试仪对应的DB口上)，将数字线(需要另做)连接到变频伺服器的数字端口上，确定为外部控制，先屏蔽  报警功能，在启动，确认无告警。加速编码器速度，伺服器输出频率电压，假负载灯泡点亮。

将速度定位到1500prm，运行一个小时，发给客户，装机完全正常。
现场测试实例

四、后记
模拟测试仪的开发，其实比较偶然，今年昌晖工程师有时间走了一下市场，发现很多维修公司，基本没有模拟测试的概念，一些不具备测试的驱动维修，就好像是赌运气的维修，自己也不知道好坏，便先发给客户(这也是没有办法的办法)。上半年去江苏做技术支援，和圈内朋友探讨过模拟测试，他们很感兴趣，给定了两个品牌的测试方案(维修量最大)，经过一段时间的筛选、对比，最终找出了兼容性比较好的备件，装配成功。

变频器伺服器的维修，不管什么品牌都可以找出适合的测试方法。就是走通讯的运动控制器，同样也可以拆分出来测试。昌晖仪表认为模拟测试这种办法，对工厂电工同样管用，可以轻易的判断一些现场故障，能节约一些时间，特别是有很多同型号控制器的场合。