数控维修中的故障自诊断技术
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作者: 屈海军
摘要： 故障自诊断技术是当今数控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。
关键词： 开机自诊断 运行自诊断 脱机诊断
1.引言
现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但随着徽处理机技术的快速发展，数控系统的自诊断能力越来越强，从原来简单的诊断朝着多功能和智能化方向发展。其报警种类开始只有10种，现在已达到几千种。现已具备了较强的自诊断功能，能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。当数控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。因此，对维修人员来说，熟悉和运用系统的自诊断功能是十分重要的。
2.常用的故障自诊断技术
常用的自诊断方法归纳起来一般可分三种。下面分别介绍三种自诊断方法在维修中的应用。
1.开机自诊断
每当数控系统通电开始，系统内部自诊断软件对系统中最关键的硬件和控制软件，如装置中CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I／O等模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。一旦检测通不过，即在CRT上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生了故障。只有当全部开机诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行准备状态。开机诊断通常在一分钟内结束，有些采用硬盘驱动器的数控系统，如SINUMER 802S系统因要调用硬盘中的文件，时间要略长一些。上述开机诊断有些可将故障原因定位到电路板或模块上，有些甚至可定位到芯片上，如指出哪块EPROM出了故障，在不少情况下仅将故障原因定位在某一范围内，维修人员通过维修手册中所指出的有关数种可能造成的原因及相应排除方法中就能找到真正的故障原因并加以排除。
例如：浙江凯达机械有限公司的SIEMENS802D系统，开机通电后，1号报警显示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”，很明显指示数控系统断电保护电池没电，更换新的电池后(注意：一定要在系统带电的情况下更换电池)，将故障复位，机床恢复使用。
例如：一台采用日本FANUC 0i系统的数控车床，出现2043号报警，显示“HYD. PRESSURE DOWN”，指示液压系统压力低。根据报警信息，对液压系统进行检查，发现液压压力确实很低，对液压压力进行调整，机床便恢复了正常使用。
以上是两个典型的开机自诊断实例。从上例中可以看出，开机自诊断对数控系统的最重要部分――计算机主柜上的装置进行检查，以确定哪块装置出了故障。这类故障如果采用人工检查方法往往是很难找到，除非有一套备用装置逐一调换试验。
在对数控系统进行维修时，维修人员应了解该系统的自诊断能力，所能检查的内容及范围，做到心中有数。在遇到级别较高的故障报警时，可以重新开机，让系统再进行开机自诊断，检查数控系统这些关键部分是否正常。
2.运行自诊断
运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、 PLC、位置伺服单元及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。只要数控系统不断电，这种自诊断会反复进行，不会停止。
CNC系统的自诊断能力不仅能在CRT上显示故障报警信息，而且能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式为用户提供各种机床状态信息。这些状态信息有：
①CNC系统与机床之间的接口输入输出信号状态；
②CNC与PLC之间输人输出信号状态；
③PLC与机床之间输入／输出信号状态；
④各坐标轴位置的偏差值；刀具距机床参考点的距离；
⑤CNC内部各存储器的状态信息；伺服系统的状态信息；
⑥MDI面板、机床操作面板的状态信息，等等。
充分利用CNC系统提供的这些状态信息，就能迅速准确地查明故障、排除故障。
例如：一台采用日本FANUC 0i系统的数控车床出现故障：开机运行后就出现2041号报警，指示X轴超限位的报警，但观察X轴并没有超限位，并且X轴的限位开关也没有压下，但利用NC系统的PMC状态显示功能，检查X轴限位开关的PMC输入X0.0的状态为“1”，开关触点确实已经接通，说明开关出现了问题，更换新的开关后，机床故障消除。
例如：一台采用华中HNC-21系统的数控车床出现故障：开机运行后就出现报警，指示“Z轴跟踪误差过大”的报警，经观察在系统中显示Z轴已经运动，利用NC系统的PMC状态显示功能，检查Z轴伺服的PMC输入状态为“1”，开关触点确实已经接通，说明Z轴机械出现了问题，没有运动。经检查后发现装置过热，冷却后，机床故障消除。
3.脱机诊断
一些早期的数控系统，当系统出现故障时，往往需要停机，使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断，根据脱机诊断做出相应的故障排除工作。对于早期数控系统，脱机自诊在数控机床故障排除占有重要的作用。
3.结束语
对维修人员来说，熟悉和运用系统的自诊断功能十分重要。在数控系统发生故障时借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，使诊断故障难度大大降低。因此自诊断功能是数控维修中最有效的方法。
参考文献：
［1］陈吉红，杨克冲.数控机床实验指南.华中科技大学出版社.
［2］杨克冲，陈吉红，郑小年.数控机床电气控制.华中科技大学出版社.
［3］王侃夫.数控机床故障诊断及维护.机械工业出版社.
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