浅谈数控系统故障诊断的几种方法

 摘 要：本文通过典型的FANUC系统为背景，通过笔者几年的工作实践，介绍了数控系统在各种情况下诊断方法。

    引言
    数控机床具有机、电、液集于一身，技术密集和知识密集的特点，有较高自动化水平和生产效率。现今， 数控设备的广泛运用是工业企业提高设备技术水平有效手段， 也是发展的必由之路。而数控设备的数控系统是其核心所在，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行正常与否．也就是说， 当数控系统故障发生后，如何迅速诊断的故障出处并解决问题使其恢复正常，是提高数控设备使用率的迫切需要。
     但是，我国现有数控机床上的数控系统品种极其繁多， 既有国产的各档数控系统， 也有来自世界各国的系统。就作者所在企业而言， 各式数控机床上使用到的系统就有好几种，如FANUCO-TC，O-TD系统，西门子810，820，880 系统，三菱系统，广州数控等等。各型系统复杂程度参差不齐， 功能各异， 结构样式也多种多样。在维修过程中，对于这样复杂，综合的系统，故障的诊断必须要遵循一定的规律和方法。如何在诸多故障现象当中， 捕捉到症结所在， 是维修的关键所在。作者经过几年来的探求和工作实践，总结出几点方法，主要以接触最多的，较典型的FANUC系统为背景介绍如下，希望能从方法论的层面上， 剖析上述问题。
    1．直观法
    就是利用人的感官注意发生故障时(或故障发生后)的各种外部现象并判断故障的可能部位。这是处理数控系统故障首要的切入点， 往往也是最直接，最行之有效的方法，对于一般情况下“简单”故障通过这种直接观察，就能解决问题。在故障的现场，通过观察故障时(或故障发生后)是否有异响，火花亮光发生，它们来自何方，何处出现焦糊味，何处发热异常，何处有异常震动等等，就能判断故障的主要部分，然后，进一步观察可能发生故障的每块电路板，或是各种电控元件(继电器，热继电器，断路器等)的表面状况，例如是否有烧焦、烟熏黑处或元件，连线断裂处，从而进一步缩小检查范围。再者，检查系统各种连接电缆有否松脱，断开、接触不良也是处理数控系统故障时首先需要想到的。
     这是一种最基本、最简单、最常用的方法。该方法既适用于有故障报警显示的较为先进系统，也适用于无故障报警显示的早期的系统。使用该方法，对于处理一些电气短路，断路，过载等是最常用的。使用这一方法虽然简单，但却要求维修人员要有一定经验。在检修过程中，养成细致严谨工作态度，善于发现问题，解决问题。往往是一丝异常，便是症结所在。
    2．利用数控系统的硬件报警功能
    为了提高系统的可维护性，在现代数控系统中设置有众多的硬件报警指示装置， 如在NC主板上，各轴控制板上， 电源单元，主轴伺服驱动模块，各轴伺服驱动单元等部件上均有发光二极管或多段数码管，通过指示灯的亮与灭， 数码管的显示状态(如数字编号、符号等)来为维修人员指示故障所在位置及其类型。因此，在处理数控系统故障过程中，如果直观法不能奏效的，即从外观上，很难判断问题所在，或是CRT屏幕不能点亮(电源模块有故障)的时候， 我们可以借助审视上述各报警装置， 观察有无报警指示，然后根据指示查阅随机说明书， 依照指示来处理故障。
    这一方法，对于通用型的各类数控系统，例如FANUC，三菱， 西门子系统， 因其系统设计较为完善， 已充分考虑到系统中最常见可能故障形式， 内置较多硬件报警装置， 所以尤为见效。但这一方法，是以手头有详尽报警说明为前提的。
    3．充分利用数控系统的软件报警功能
    现今，CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作期间，能定时用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障，立即将故障以报警的方式显示在 CRT上或点亮面板上报警指示灯。而且这种自诊断功能还能将故障分类报警，如：①误操作报警，②有关伺服系统报警；⑧设定错误报警；④各种行程开关报警等等。维修时，可根据报警内容提示来查找问题的症结所在，但这一方法， 同样足以手头有详尽报警说明为前提的。
    4。利用状态显示的诊继功能
    现代数控系统不但能将故障诊断信息显示出来， 即方法3所述， 而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供诊断的各种状态，就FANUC系统为例，  系统提供指示系统与机床之间接口I／0信号状态，或PC与CNC装置之间，PC与机床之间接口的I／0信号状态的“D” (diagnosis parameter)参数，也就是说，可以利用CRT画面的状态显示(通常是二进制字节“0”和“l”指示)，来检查数控系统是否将信号输入到机床：或是机床侧各种主令开关，行程开关等通断触发的开关信号是否按要求正确输入到数控系统中。总之，通过列出上述状态情况，可将故障区分出是在机床一侧还是数控系统一侧，从而可将故障锁定在某一元件上，从而解决问题。这一切都得益于系统提供完善的状态显示功能，为故障诊断打开了一扇明了“窗口”。运用这一方法，对于诊断动作复杂机构故障如换刀机构起到极大作用，也是诊断故障基本方法之一。但这一方法使用的前提是系统提供状态显示功能。
    5。发生故障时应及时核对数控系统参数系统参数变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床发生故障．整机不能正常工作。在设计和制造数控系统时，虽已考虑到系统的可靠性问题．但不可能排除外界的一切干扰，而这些干扰有可能引起存储器内个别参数的变化。同时，人为误操作使得系统参数变更也是可能的，作者在工作中，就碰到过因误操作使得系统出现动作异常。所以，在诊断故障过程，如果尝试上述几项方法后， 问题仍不能解决的话， 我们可以核对系统参数，看是否是参数变更导致的，这类故障便是我们的“软”故障。#p#分页标题#e#
     以上几种方法， 各有特点及使用范围．对于较为复杂的故障，需要将几种方法同时综合运用，才能产生较好的效果， 正确判断出故障起因和故障的具体部位。