面板通信故障的“真相”

面板通信故障的“真相”

   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。
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。

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。

旷野之雪
2013年4月28日星期日

顺祝论坛的朋友们五一节愉快!吉祥如意!

谢谢楼上几位朋友的问候！想不到节日期间，回帖如此及时，受鼓励了，哈哈。