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    淺談數控系統故障診斷的一般方法

    2006-03-23

          引言
          數控機床具有機、電、液集于一身,技術密集和知識密集的特點,有較高自動化水平和生產效率。現今,數控設備的廣泛運用是工業企業提高設備技術水平有效手段,也是發展的必由之路。而數控設備的數控系統是其核心所在,它的可靠運行,直接關系到整個設備運行正常與否。也就是說,當數控系統故障發生后,如何迅速診斷的故障出處并解決問題使其恢復正常,是提高數控設備使用率的迫切需要。
          但是,我國現有數控機床上的數控系統品種極其繁多,既有國產的各檔數控系統,也有來自世界各國的系統。就作者所在企業而言,各式數控機床上使用到的系統就有好幾種,如FANUC O-TC,O-TD系統,西門子810,820,880系統,三菱系統,廣州數控等等。各型系統復雜程度參差不齊,功能各異,結構樣式也不謀多樣。在維修過程中,對于這樣復雜,綜合的系統,故障的診斷是否遵循一定的規律和方法了,如何在諸多故障現象當中,捕捉到癥結所在。作者經過幾年來的探求和工作實踐,總結出幾點方法,主要以接觸最多的,較典型的FANUC系統為背景介紹如下,希望能從方法論的層面上,剖析上述問題: 
          1.直觀法
          就是利用人的感官注意發生故障時(或故障發生后)的各種外部現象并判斷故障的可能部位。這是處理數控系統故障首要的切入點,往往也是最直接,最行之有效的方法,對于一般情況下“簡單”故障通過這種直接觀察,就能解決問題。在故障的現場,通過觀察故障時(或故障發生后)是否有異響,火花亮光發生, 它們來自何方,何處出現焦糊味,何處發熱異常,何處有異常震動等等,就能判斷故障的主要部分,然后,進一步觀察可能發生故障的每塊電路板,或是各種電控元件(繼電器,熱繼電器,斷路器等)的表面狀況,例如是否有燒焦、煙熏黑處或元件、連線斷裂處,從而進一步縮小檢查范圍。再者,檢查系統各種連接電纜有否松脫,斷開、接觸不良也是處理數控系統故障時首先需要想到的。
          這是一種最基本、最簡單、最常用的方法。該方法既適用于有故障報警顯示的較為先進系統,也適用于無故障報警顯示的早期的系統。使用該方法,對于處理一些電氣短路,斷路,過載等是最常用的。使用這一方法雖然簡單,但卻要求維修人員要有一定經驗。在檢修過程中,養成細致嚴謹工作態度,善于發現問題,解決問題。往往是一絲異常,便是癥結所在。 
          2.利用數控系統的硬件報警功能
          為了提高系統的可維護性,在現代數控系統中設置有眾多的硬件報警指示裝置,如在NC主板上,各軸控制板上,電源單元,主軸伺服驅動模塊,各軸伺服驅動單元等部件上均有發光二極管或多段數碼管,通過指示燈的亮與滅,數碼管的顯示狀態(如數字編號、符號等)來為維修人員指示故障所在位置及其類型。因此,在處理數控系統故障過程中,如果直觀法不能奏效的,即從外觀上,很難判斷問題所在,或是CRT屏幕不能點亮(電源模塊有故障)的時候,我們可以借助審視上述各報警裝置,觀察有無報警指示,然后根據指示查閱隨機說明書,依照指示來處理故障。
        這一方法,對于通用型的各類數控系統,例如FANUC,三菱,西門子系統, 因其系統設計較為完善,已充分考慮到系統中最常見可能故障形式,內置較多硬件報警裝置,所以尤為見效。但這一方法,是以手頭有詳盡報警說明為前提的。 
          3.充分利用數控系統的軟件報警功能
          現今,CNC系統都具有自診斷功能。在系統工作期間,能定時用自診斷程序對系統進行快速診斷。一旦檢測到故障,立即將故障以報警的方式顯示在CRT上或點亮面板上報警指示燈。而且這種自診斷功能還能將故障分類報警。如①誤操作報警②有關伺服系統報警;③設定錯誤報警④各種行程開關報警等等,維修時,可根據報警內容提示來查找問題的癥結所在。但這一方法,同樣是以手頭有詳盡報警說明為前提的。 
          4.利用狀態顯示的診斷功能
          現代數控系統不但能將故障診斷信息顯示出來,即方法3所述,而且能以診斷地址和診斷數據的形式提供診斷的各種狀態,就FANUC系統為例,系統提供指示系統與機床之間接口I/O信號狀態,或PC與CNC裝置之間,PC與機床之間接口的I/O信號狀態的“D”(diagnosis parameter)參數,也就是說,可以利用CRT畫面的狀態顯示(通常是二進制字節“0”和“1”指示),來檢查數控系統是否將信號輸入到機床;或是機床側各種主令開關,行程開關等通斷觸發的開關信號是否按要求正確輸入到數控系統中。總之,通過列出上述狀態情況,可將故障區分出是在機床一側還是數控系統一側,從而可將故障鎖定在某一元件上,得而解決問題。
        這一切都得益于系統提供完善的狀態顯示功能,為故障診斷打開了一扇明了“窗口”,運用這一方法,對于診斷動作復雜機構故障如換刀機構起到極大作用。也是診斷故障基本方法之一。
          但使用的前提是系統提供狀態顯示功能。 
          5.發生故障時,應及時核對數控系統參數
          系統參數變化會直接影響到機床的性能,甚至使機床發生故障,整機不能正常工作。在設計和制造數控系統時,雖已考慮到系統的可靠性問題, 但不可能排除外界的一切干擾,而這些干擾有可能引起存儲器內個別參數的變化。同時,人為誤操作使得系統參數變更也是可能的,作者在工作中,就碰到過,因誤操作使得系統出現動作異常。所以,在診斷故障過程,如果嘗試上述幾項方法后,問題仍不能解決的話,我們可以核對系統參數,看是否是參數變更導致的,這類故障便是我們的“軟”故障。
          以上幾種方法,各有特點,及使用范圍。對于較為復雜的故障,需要將幾種方法同時綜合運用,才能產生較好的效果,正確判斷出故障起因和故障的具體部位。
    參考文獻:
    1.《現代數控機床》  畢承恩等編  機械工業出版社 1993年


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