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數控機床數控系統的故障診斷, 是指在系統運行中或在基本不拆卸的情況下,即可掌握現在運行狀態的信息, 查明產生故障的部位及原因, 甚至預知系統的異常和劣化的動向, 從而采取必要的措施。由于數控系統是技術密集的高科技產品, 要想迅速而準確地查明故障原因并確定故障的部位, 不借助于診斷技術是困難的, 診斷技術在現代數控系統的生產、調試、使用、維護中起著極為重要的作用。隨著技術的不斷發展, 診斷技術由簡單的診斷功能朝著多功能的高級診斷甚至是智能化的方向發展。

1 自診斷技術

就是利用數控裝置中的計算機及相關運行診斷軟件進行各種測試, 常用的自診斷技術可分為三種: 開機自診斷、運行自診斷、脫機診斷。

1.1 開機自診斷

數控系統通電后, 內部診斷軟件對系統中各種元件如 CPU 、RAM 及各種軟件進行逐一檢測, 并將檢測結果顯示出來, 如檢測出現問題, 即顯示報警信息或報警號。開機診斷通常會在一分鐘內結束。有時開機診斷會將故障原因定位到電路板或模塊上, 但不少情況下僅將故障原因定位在某一范圍內, 這時候維修人員需查找相關維修手冊找到真正原因并加以排除。

1.2 運行自診斷

運行自診斷也稱在線診斷, 是指數控系統正常工作時, 運行內部診斷程序, 對系統本身、PLC 、位置伺服單元以及于數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查, 并顯示有關信息, 一般這種診斷會反復進行。

1.3 脫機診斷

當系統出現故障時, 首先要停機, 然后使用隨機的專用診斷紙帶對系統進行脫機診斷, 診斷時先要將紙帶上的程序讀入RAM 中系統, 計算機運行程序進行診斷,從而判定是否有故障及故障部位, 這種診斷一般用于早期的數控系統。

2 人工診斷技術

數控系統的故障種類非常多, 而自診斷往往不能對系統的所有部件進行測試,也不能將故障原因定位到具體元器件上,這時要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法, 人工診斷法有很多種, 最常用的主要有:功能程序測試法、參數檢查法、交換法(備板置換法)、直觀法、原理分析法等等。

2.1 功能程序測試法

是將數控系統中的G、M、S、T、F 功能的全部指令編成一個試驗程序, 穿成紙帶或存儲在軟盤上, 在進行診斷時運行這個程序, 可快速判定哪個功能出現問題, 這種方法一般在機床出現隨機性故障時使用或閑置時間較長的機床剛投入使用時。

2.2 參數檢查法

一般系統的參數是存放在RAM 中的,一旦出現干擾或其它原因會造成參數丟失或混亂,從而使系統不能正常工作,這時應根據故障特征,檢查和核對有關參數,在排除某些故障時, 有時還需對某些參數進行調整。

2.3 交換法(備板置換法)

是指將系統中型號完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進行互相交換比較, 或者利用備用的元器件替換有疑點的部件, 從而快速有效地確定故障部位。

2.4 直觀法

就是利用維修中常用的“先外后內”的原則, 利用望、聞、嗅、摸等方法, 進行逐一檢查, 如利用視覺可觀察內部器件或外部連接的形狀變化, 利用聽覺功能可查尋各種異常聲響; 利用嗅覺及觸覺可查尋過流、過載或超溫現象。

2.5 原理分析法

當采用其它檢查方法難以奏效時, 可從電路基本原理出發, 一步一步用萬用表、邏輯表、示波器對測點進行檢查對照, 最終查明故障原因。

3 高級診斷技術

在高級診斷中, 常用的是自修復、專家診斷系統和通訊診斷系統。

3.1 自修復診斷

正常情況下, 自修復診斷是指在系統內設置不參與運行的備用模塊。自修復程序在控制系統每次開機時執行, 當發現某模塊有故障時, 系統把故障信息顯示在顯示屏上, 同時自動查尋備用模塊。如果機箱插槽上裝有相同的備用模塊, 則故障模塊被備用模塊頂替。若未檢測到其他故障, 系統進行正常工作, 而故障模塊待維修工方便時再更換。

自修復診斷軟件需要較多的插槽安裝備用模塊, 備用模塊與系統其他部分的通訊聯接應與被替換模塊相同, 所以自修復只適用于總線結構的系統。從理論上講,備用模塊越多越好, 這使系統體積增大, 價格提高。

3.2 確診輔導專家體系

近 20 年來, 各個領域人工智能的開發研討已獲得很大發展。如圖象辨認、聲響辨認、主動翻譯和智能工業機器人等。這種技能越來月多地應用到數控機床上。確診專家體系以專家常識、經歷為基礎, 主動仿照專家利用常識處理復雜問題的思想活動, 這就使一般工作人員相同能對毛病作出具有專家級水平的確診定論。

例如日本 FANUC 體系的確診輔導專家體系是由常識庫、推理計算機和人工控制器組成。常識庫內存儲了專家剖析、毛病判別和怎么消除毛病的經歷常識。這些常識用于讀出數控體系狀況信息, 經過人工控制器, 編程員可用簡捷的記敘把專家的常識編成程序, 并把程序成為常識庫方針方法, 再存儲到常識庫中。推理機經過運轉程序進行推理, 操作者也可經過顯示單位, 用簡略人機對話的方法挑選毛病狀況, 必要時答復體系的發問以彌補為得出定論所需求的其他信息。

3.3 通訊診斷系統

通訊診斷系統又稱海外診斷。是由中央維修站通過電話線路, 甚至國際電話系統向用戶設備發送診斷程序所進行的一種遙控診斷。

以德國西門子公司為例, 用戶的數控系統經專用的電話通訊接口與普通電話線路連接, 計算機經數據電話也與電話線路連接。計算機向數控系統發送診斷程序,使計算機與數控系統或機床聯機, 并使之執行某種運行測試, 數據送回計算機分析、比較并得出結論。中央維修站再將診斷結論和處理辦法通知用戶。

通訊診斷系統除用于故障發生后的診斷外, 還可以為用戶作定期的預防性診斷,維修工不必親臨現場, 只需按預定的時間對機床進行系列試運行檢查, 在中央維修站分析診斷數據, 以發現可能存在的故障隱患。

隨著計算機技術的發展, 預計未來的診斷技術將有更多的發展。例如運用數字伺服技術使診斷范圍擴大; 增加滾動緩沖器, 在后臺方式下運行的滾動緩沖器記錄數據,數據緩沖時間約 1min,當機床故障造成停機時, 滾動緩沖器記錄的內容被“凍結” , 這給技術人員提供一份重要的歷史記錄; 圖示技術的應用, 將提供直觀的圖形診斷畫面以幫助操作者和維修人員迅速發現和排除故障; 各類傳感器的開發利用也給維修人員帶來方便。

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