數(shù)控機(jī)床CNC的故障自診斷方法及應(yīng)用

1．開(kāi)機(jī)自診斷
    所謂開(kāi)機(jī)自診斷是指數(shù)控系統(tǒng)通電時(shí)，由系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動(dòng)執(zhí)行的診斷，它類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的開(kāi)機(jī)診斷。
    開(kāi)機(jī)自診斷可以對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵硬件，如：CPU、存儲(chǔ)器、I/O單元、CRT/MDI單元，紙帶閱讀機(jī)、軟驅(qū)等裝置進(jìn)行自動(dòng)檢查；確定指定設(shè)備的安裝、連接狀態(tài)與性能：部分系統(tǒng)還能對(duì)某些重要的芯片，如：PAM、ROM、專(zhuān)用LSI等進(jìn)行診斷。
    數(shù)控系統(tǒng)的自診斷在開(kāi)機(jī)時(shí)進(jìn)行，只有當(dāng)全部項(xiàng)日都被確認(rèn)無(wú)誤后，才能進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。診斷的時(shí)間決定十?dāng)?shù)控系統(tǒng)一般只需數(shù)秒鐘，但有的需要幾分鐘。開(kāi)機(jī)自診斷一般按規(guī)定的步驟進(jìn)行，以FANUC公司的FANUC II 系統(tǒng)為例診斷程序的執(zhí)行過(guò)程中，系統(tǒng)主板上的七段顯示按9→8→7→6→5→4→3→2→1的順序變化，相應(yīng)的檢查內(nèi)容為：
9―對(duì) CPU進(jìn)行復(fù)位，開(kāi)始執(zhí)行診斷指令：
8―進(jìn)行ROM測(cè)試，表示ROM檢查出錯(cuò)時(shí)，顯示器變?yōu)閎；
7―對(duì)RAM清零，系統(tǒng)對(duì)RAM中的內(nèi)容進(jìn)行清除，為正常運(yùn)行作好準(zhǔn)備；
6一對(duì)BAC（總線隨機(jī)控制）芯片進(jìn)行初始化。此時(shí)，若顯示變?yōu)锳，說(shuō)明主板與CRT之間的傳輸出了差錯(cuò)；變?yōu)镃，表示連接錯(cuò)誤：變?yōu)镕，表示I/O板或連接電纜不良：變?yōu)?H , 表示所用的連接單元識(shí)別號(hào)不對(duì)；顯示小寫(xiě)字母c表示光纜傳輸出錯(cuò)；顯示J，表示PLC或接口轉(zhuǎn)換電路不良等等。
5―對(duì)MDI單元進(jìn)行檢查
4―對(duì)CRT單元進(jìn)行初始化
3―顯示CRT的初始畫(huà)面，如：軟件版本號(hào)、系列號(hào)等。此時(shí)若顯示變成L，表明PLC 的控制軟件存在問(wèn)題：變?yōu)镺，則表示系統(tǒng)未能通過(guò)初始化，控制軟件存在問(wèn)題：
2―表示已完成系統(tǒng)的初始化工作；
1―表示系統(tǒng)已可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)此時(shí)若顯示變?yōu)镋表示系統(tǒng)的主板或ROM板，或CNC控制軟件有故障。
在一般情況下 CRT 初始化完成后，若其他部分存在故障， CRT 即可以顯示出報(bào)警信息。
2．在線監(jiān)控
   在線監(jiān)控可以分為 CNC 內(nèi)部程序監(jiān)控與通過(guò)外部設(shè)備監(jiān)控兩種形式
   CNC內(nèi)部程序監(jiān)控是通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部程序，對(duì)各部分狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查和監(jiān)視的種方法。在線監(jiān)控范圍包括 CNC 本身以及與 CNC 相連的伺服單元、伺服電動(dòng)機(jī)、主軸伺服單元、主軸電動(dòng)機(jī)、外部設(shè)備等。在線監(jiān)控在系統(tǒng)工作過(guò)程中始終生效。
    數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部程序監(jiān)控包括接口信號(hào)顯示、內(nèi)部狀態(tài)顯示和故障顯示三方面。
⑴ 接口信號(hào)顯示 它可以顯示CNC和PLC、CNC和機(jī)床之間的全部接口信號(hào)的現(xiàn)行狀態(tài)。指不數(shù)字輸入／輸出信號(hào)的通斷情況，幫助分析故障。     維修時(shí)必須了解CNC和PLC、CNC和機(jī)床之間各信號(hào)所代表的意義，以及信號(hào)產(chǎn)生撤消應(yīng)具備的各種條件才能進(jìn)行相應(yīng)檢查。數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家所提供的“功能說(shuō)明書(shū)’、“連接說(shuō)明書(shū)”以及機(jī)床生產(chǎn)廠家提供的“機(jī)床電氣原理圖”是進(jìn)行以上狀態(tài)檢查的技術(shù)指南。
⑵ 內(nèi)部狀態(tài)顯示 一般來(lái)說(shuō)利用內(nèi)部狀態(tài)顯示功能，可以顯示以下幾方面的內(nèi)容：
1）造成循環(huán)指令（加工程序）不執(zhí)行的外部原因。如：CNC系統(tǒng)是否處于“到位檢查”中：是否處于“機(jī)床鎖住”狀態(tài)：是否處于“等待速度到達(dá)”信號(hào)接通：在主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給編程時(shí)是否等待“位置編碼器”的測(cè)量信號(hào)；在螺紋切削時(shí)，是否處于等待“主軸I轉(zhuǎn)信號(hào)” 進(jìn)給速度倍率是否設(shè)定為0 % ，等等。
2）復(fù)位狀態(tài)顯示，指示系統(tǒng)是否處于“急停”狀態(tài)或是“外部復(fù)位”信號(hào)接通狀態(tài)。
3）TH報(bào)警狀態(tài)顯示。它可以顯示出報(bào)警時(shí)的紙帶錯(cuò)誤孔的位置。
4）存儲(chǔ)器內(nèi)容以及磁泡存儲(chǔ)器異常狀態(tài)的顯示。
5）位置跟隨誤差的顯示。
6）伺服駱動(dòng)部分的控制信息顯示
7）編碼器、光柵等位置測(cè)量元件的輸入脈沖顯示等等
⑶ 故障信息顯示在數(shù)控系統(tǒng)中，故障信息一般以“報(bào)警顯示”的形式在CRT進(jìn)行顯示。報(bào)警顯示的內(nèi)容根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同有所區(qū)別。這些信息大都以“報(bào)警號(hào)”，加文本的形式出現(xiàn)，具體內(nèi)容以及排除方法在數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家提供的“維修說(shuō)明書(shū)”上可以查閱。
   通過(guò)外部設(shè)備監(jiān)控是指采用計(jì)算機(jī)、PLC編程器等設(shè)備，對(duì)數(shù)控機(jī)床的各部分狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)診斷、檢查和監(jiān)視的一種方法。如：通過(guò)計(jì)算機(jī)、PLC編程器對(duì)PLC程序以梯形圖、功能圖的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，它可以在機(jī)床生產(chǎn)廠家未提供PLC程序時(shí)，進(jìn)行PLC程序的閱動(dòng)態(tài)波形顯示等內(nèi)容，通常也需要借助必要的在線監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行。
    隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，作為外部設(shè)備在線監(jiān)控的一種，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接進(jìn)行的遠(yuǎn)程診斷技術(shù)正在進(jìn)一步普及、完善。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家可以直接對(duì)其生產(chǎn)的產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)的工作情況進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控，及時(shí)解決系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)維修人員提供指導(dǎo)和幫助。
3．脫機(jī)測(cè)試
    脫機(jī)測(cè)試亦稱(chēng)“離線診斷”，它是將數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床脫離后，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)本身進(jìn)行的測(cè)試與檢查。通過(guò)脫機(jī)測(cè)試可以對(duì)系統(tǒng)的故障作進(jìn)一步的定位，力求把故障范圍縮到最小。如：通過(guò)對(duì)印制線路板的脫機(jī)測(cè)試，可以將故障范圍定位到印制電路板的某部分甚至某個(gè)芯片或器件，這對(duì)印制電路板的修復(fù)是I分必要的。 數(shù)控系統(tǒng)的脫機(jī)測(cè)試需要專(zhuān)用診斷軟件或?qū)Ｓ脺y(cè)試裝置，因此，它只能在數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家或?qū)ｉT(mén)的維修部門(mén)進(jìn)行。
    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代CNC的離線診斷軟件正在逐步與CNC控制軟件一體化有的系統(tǒng)已將“專(zhuān)家系統(tǒng)”引入故障診斷中。通過(guò)這樣的軟件，操作者只要在CRT/MDI上作一些簡(jiǎn)單的會(huì)話(huà)操作，即可診斷出CNC系統(tǒng)或機(jī)床的故障.