數控維修中的故障自診斷
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摘要： 故障自診斷技術是當今數控系統一項十分重要的技術，它的強弱是評價系統性能的一項重要指標。利用自診斷功能，也能顯示出系統與主機之間接口信號的狀態，從而判斷出故障發生在機械部分還是數控系統部分，并批示出故障的大致部位。這個方法是當前維修時最有效的一種方法。
關鍵詞： 開機自診斷 運行自診斷 脫機診斷
1.引言
現代的數控系統雖然尚未達到智能化很高的程度，但隨著徽處理機技術的快速發展，數控系統的自診斷能力越來越強，從原來簡單的診斷朝著多功能和智能化方向發展。其報警種類開始只有10種，現在已達到幾千種。現已具備了較強的自診斷功能，能隨時監視數控系統的硬件和軟件的工作狀況。當數控系統一旦發生故障，借助系統的自診斷功能，往往可以迅速、準確地查明原因并確定故障部位。因此，對維修人員來說，熟悉和運用系統的自診斷功能是十分重要的。
2.常用的故障自診斷技術
常用的自診斷方法歸納起來一般可分三種。下面分別介紹三種自診斷方法在維修中的應用。
1.開機自診斷
每當數控系統通電開始，系統內部自診斷軟件對系統中最關鍵的硬件和控制軟件，如裝置中CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I/O等模塊及監控軟件、系統軟件等逐一進行檢測，并將檢測結果在CRT上顯示出來。一旦檢測通不過，即在CRT上顯示報警信息或報警號，指出哪個部分發生了故障。只有當全部開機診斷項目都正常通過后，系統才能進入正常運行準備狀態。開機診斷通常在一分鐘內結束，有些采用硬盤驅動器的數控系統，如SINUMER 802S系統因要調用硬盤中的文件，時間要略長一些。上述開機診斷有些可將故障原因定位到電路板或模塊上，有些甚至可定位到芯片上，如指出哪塊EPROM出了故障，在不少情況下僅將故障原因定位在某一范圍內，維修人員通過維修手冊中所指出的有關數種可能造成的原因及相應排除方法中就能找到真正的故障原因并加以排除。
例如：浙江凱達機械有限公司的SIEMENS802D系統，開機通電后，1號報警顯示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”，很明顯指示數控系統斷電保護電池沒電，更換新的電池后(注意：一定要在系統帶電的情況下更換電池)，將故障復位，機床恢復使用。
例如：一臺采用日本FANUC 0i系統的數控車床，出現2043號報警，顯示“HYD. PRESSURE DOWN”，指示液壓系統壓力低。根據報警信息，對液壓系統進行檢查，發現液壓壓力確實很低，對液壓壓力進行調整，機床便恢復了正常使用。
以上是兩個典型的開機自診斷實例。從上例中可以看出，開機自診斷對數控系統的最重要部分――計算機主柜上的裝置進行檢查，以確定哪塊裝置出了故障。這類故障如果采用人工檢查方法往往是很難找到，除非有一套備用裝置逐一調換試驗。
在對數控系統進行維修時，維修人員應了解該系統的自診斷能力，所能檢查的內容及范圍，做到心中有數。在遇到級別較高的故障報警時，可以重新開機，讓系統再進行開機自診斷，檢查數控系統這些關鍵部分是否正常。
2.運行自診斷
運行自診斷是數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、 PLC、位置伺服單元及與數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關狀態信息和故障信息。只要數控系統不斷電，這種自診斷會反復進行，不會停止。
CNC系統的自診斷能力不僅能在CRT上顯示故障報警信息，而且能以多頁的“診斷地址”和“診斷數據”的形式為用戶提供各種機床狀態信息。這些狀態信息有：
①CNC系統與機床之間的接口輸入輸出信號狀態;
②CNC與PLC之間輸人輸出信號狀態;
③PLC與機床之間輸入/輸出信號狀態;
④各坐標軸位置的偏差值;刀具距機床參考點的距離;
⑤CNC內部各存儲器的狀態信息;伺服系統的狀態信息;
⑥MDI面板、機床操作面板的狀態信息，等等。
充分利用CNC系統提供的這些狀態信息，就能迅速準確地查明故障、排除故障。
例如：一臺采用日本FANUC 0i系統的數控車床出現故障：開機運行后就出現2041號報警，指示X軸超限位的報警，但觀察X軸并沒有超限位，并且X軸的限位開關也沒有壓下，但利用NC系統的PMC狀態顯示功能，檢查X軸限位開關的PMC輸入X0.0的狀態為“1”，開關觸點確實已經接通，說明開關出現了問題，更換新的開關后，機床故障消除。
例如：一臺采用華中HNC-21系統的數控車床出現故障：開機運行后就出現報警，指示“Z軸跟蹤誤差過大”的報警，經觀察在系統中顯示Z軸已經運動，利用NC系統的PMC狀態顯示功能，檢查Z軸伺服的PMC輸入狀態為“1”，開關觸點確實已經接通，說明Z軸機械出現了問題，沒有運動。經檢查后發現裝置過熱，冷卻后，機床故障消除。
3.脫機診斷
一些早期的數控系統，當系統出現故障時，往往需要停機，使用隨機的專用診斷紙帶對系統進行脫機診斷，根據脫機診斷做出相應的故障排除工作。對于早期數控系統，脫機自診在數控機床故障排除占有重要的作用。
4.結束語
對維修人員來說，熟悉和運用系統的自診斷功能十分重要。在數控系統發生故障時借助系統的自診斷功能，往往可以迅速、準確地查明原因并確定故障部位，使診斷故障難度大大降低。因此自診斷功能是數控維修中最有效的方法。
參考文獻：
[1]陳吉紅，楊克沖.數控機床實驗指南.華中科技大學出版社.
[2]楊克沖，陳吉紅，鄭小年.數控機床電氣控制.華中科技大學出版社.
[3]王侃夫.數控機床故障診斷及維護.機械工業出版社.
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