浅析数控系统故障诊断的一般方法

独钓太湖

　　引言
# z3 K- C6 x6 ~4 P4 a" y　　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FANUC O-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，结构样式也不谋多样。在维修过程中，对于这样复杂，综合的系统，故障的诊断是否遵循一定的规律和方法了，如何在诸多故障现象当中，捕捉到症结所在。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。
$ x1 A( h8 c; k" M8 o　　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。
$ |; m! o8 I1 l, l: }9 M0 W( u0 U　　3.充分利用数控系统的软件报警功能
8 F' J1 g: S9 f- T* ?* X9 D, H　　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；③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，同样是以手头有详尽报警说明为前提的。
0 h$ A  e, q$ s( s2 V　　4.利用状态显示的诊断功能
　　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/O信号状态，或PC与CNC装置之间，PC与机床之间接口的I/O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“1”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，得而解决问题。
　　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。
% b" ?! a2 k3 o1 }4 s　　但使用的前提是系统提供状态显示功能。
+ j' F7 Q, r* W! ~& e　　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。
　　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。【MechNet】
9 W; r) U( c+ Q, }9 x3 L" W文章关键词： 数控系统