AGV故障诊断手册.docx
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AGV故障诊断手册
AGV故障诊断手册
1.AGV故障诊断概述
1.1编写本手册的目的
编写本手册的目的是介绍和描述AGV使用过程中可能出现的故障，并对这些故障的排查、诊断提供一套快速的诊断流程，以便于AGV维修人员能够快速、准确地查明故障的原因，并在最短时间内将故障排除。
1.2AGV故障诊断手段
同其它的控制系统故障诊断一样，AGV的故障诊断必须借助于硬件诊断工具如万用表等。
除此之外，SIASUN的AGV控制系统的软件也提供了一些故障诊断功能。
这些功能包括：
✓一个专门用于对低层数字I/O、模拟量输入及以太网络通讯状态进行测试、诊断的工具软件CE-Tool。
它可以在VCU300启动时由操作员选择运行。
✓AGV运行主控制软件本身具有较强的故障检测能力，能够主动发现AGV运行中发生的多种错误，并采取一定的保护措施防止事故的发生。
同时，车载软件具有对多种设备的状态进行动态观察的能力，帮助维修人员查明故障位置。
✓对于运行过程中出现的故障，一般来说AGV会将错误状态通过无线通讯传送给控制台，并由控制台在屏幕上提示所出现的故障；
✓AGV所使用的一些主要部件，如VCU300主控制器、MCU50运动控制器等均具有LED指示灯，可以显示当前的工作状态，方便维修人员迅速对故障原因作出判断
✓VCU300主控制器的软件具有自动运行记录（黑匣子），在实际运行中，可以通过一定方式将自动运行记录导出到控制台计算机或其它计算机机中。
必要时，现场维修人员可将导出的黑匣子文件通过互联网发送到SIASUN公司技术支持部门，SIASUN的技术人员就可以根据黑匣子的内容分析判断故障的原因；
1.3常见故障的分类
从故障产生的原因来看，AGV的故障可分为机械故障、电气故障、软件故障等。
本手册主要分析AGV电气、软件等方面的故障，有关机械方面的故障分析请参见《机械维护手册》。
在AGV运行中，有以下几种原因可能导航AGV工作发生故障：
⏹AGV控制系统部件如电机、传感器等失效或损坏
⏹AGV电缆或接头等由于接触不良、线路磨损等造成的故障
⏹由于工作环境不正常引起的干扰，如地面有油污杂物造成车体运行打滑，无线通讯受到干扰而引起通讯中断等
在本文中，将按照故障可能发生的阶段，将AGV故障分为以下几类：
⏹AGV启动故障
⏹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。
恢复：
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。
恢复：
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。
恢复：
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120?
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
说明：
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
说明：
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。
故障表现：
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
说明：
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。
故障现象：
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。
诊断方法：
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
说明：
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。
故障表现：
-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
说明：
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。
故障表现：
-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
诊断步骤：
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
说明：
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。
故障表现：
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!
诊断步骤：
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
说明：
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。
故障表现：
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。
诊断步骤：
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，可以断定该增量式编码器有故障。
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