数控系统故障诊断课件.ppt

1、机械工业出版社机械工业出版社v9.1 概概 述述 v9.2 故障诊断方法故障诊断方法 v9.3 控制系统故障诊断控制系统故障诊断v9.4 伺服系统故障诊断伺服系统故障诊断设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v数控系统是数控机床的核心，为便于学生对查找数控系统的故数控系统是数控机床的核心，为便于学生对查找数控系统的故障，本章介绍了数控系统故障分类，数控系统故障诊断原则，障，本章介绍了数控系统故障分类，数控系统故障诊断原则，数控系统故障诊断步骤，数控系统故障诊断方法，控制系统故数控系统故障诊断步骤，数控系统故障诊断方法，控制系统故障诊断，伺服系统故障诊断，通过介绍常见故

2、障的现象，可能障诊断，伺服系统故障诊断，通过介绍常见故障的现象，可能产生这种故障的原因，以便学生按照故障现象、综合现场情况，产生这种故障的原因，以便学生按照故障现象、综合现场情况，从最可能产生这种现象的原因开始查找故障。从最可能产生这种现象的原因开始查找故障。v不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子技术的发展，数控系统的故障诊断技术也由简单的诊断朝着多技术的发展，数控系统的故障诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展，在故障诊断上有它们的共功能的高级诊断或智能化方向发展，在故障诊断上有它们的共性。熟悉和掌握

3、数控系统故障诊断的步骤和方法，了解组成数性。熟悉和掌握数控系统故障诊断的步骤和方法，了解组成数控装置的控制系统和伺服系统的常见故障及其诊断，对提高故控装置的控制系统和伺服系统的常见故障及其诊断，对提高故障诊断效率是很有帮助的。障诊断效率是很有帮助的。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社9.1.1故障分类故障分类v数控系统故障分类的方法很多，按故障发生后有无数控系统故障分类的方法很多，按故障发生后有无报警显示分；报警显示分；v1.有报警显示的故障有报警显示的故障v这类故障又可分为硬件报警显示与软件报警显示两这类故障又可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。种。v2.无报

4、警显示的故障无报警显示的故障设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯(一般由一般由LED发光管或小发光管或小型指示灯组成型指示灯组成)的指示。在数控系统中设有用以指示故障部位的警示灯，的指示。在数控系统中设有用以指示故障部位的警示灯，如控制操作面板、位置控制印制电路板、伺服控制单元、主轴单元、如控制操作面板、位置控制印制电路板、伺服控制单元、主轴单元、电源单元以及光电阅读机、穿孔机等外设装置上常设有这类警示灯。电源单元以及光电阅读机、穿孔机等外设装置上常设有这类警示灯。一旦数控系统的这些警

5、示灯指示故障状态后，均可大致分析判断出故一旦数控系统的这些警示灯指示故障状态后，均可大致分析判断出故障发生的部位与性质，这无疑给故障分析诊断带来极大方便。因此，障发生的部位与性质，这无疑给故障分析诊断带来极大方便。因此，维修人员日常维护和排除故障时应认真检查这些警示灯的状态是否正维修人员日常维护和排除故障时应认真检查这些警示灯的状态是否正常。常。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v软件报警显示通常是指软件报警显示通常是指CRT显示器上显示出来的报警号报警信息。由于数控系显示器上显示出来的报警号报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行

6、处理，同时在统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，同时在CRT上以报警号形式显示该故障信息。这类报警显示常见的有：存储器警示、过热上以报警号形式显示该故障信息。这类报警显示常见的有：存储器警示、过热警示，伺服系统警示、轴超程警示、程序出错警示、主轴警示、过载警示以及警示，伺服系统警示、轴超程警示、程序出错警示、主轴警示、过载警示以及断线警示等等，通常，少则几十种，多则上千种，这无疑为故障判断和排除提断线警示等等，通常，少则几十种，多则上千种，这无疑为故障判断和排除提供极大帮助。供极大帮助。v 软件报警有来自软件报警有来自NC的报警和来自的报警和来自PLC的报警，的报警，NC

7、报警为数控部分的故障报报警为数控部分的故障报警，可通过显示的报警号，对照维修手册中有关警，可通过显示的报警号，对照维修手册中有关NC故障报警原因内容，来确故障报警原因内容，来确定可能产生该故障的原因。定可能产生该故障的原因。PLC报警显示由报警显示由PLC的报警信息文本所提供，大多的报警信息文本所提供，大多数属于机床侧的故障报警，可通过所显示的报警号，对照维修手册中有关数属于机床侧的故障报警，可通过所显示的报警号，对照维修手册中有关PLC故障报警信息、故障报警信息、PLC接口说明以及接口说明以及PLC程序等内容，检查程序等内容，检查PLC有关接口和内部有关接口和内部继电器状态，来确定该故障所产

8、生的原因。通常，继电器状态，来确定该故障所产生的原因。通常，PLC报警发生的可能性要比报警发生的可能性要比NC报警高得多。报警高得多。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v 这类故障发生时无任何硬件或软件的报警显示，因此分析诊断难度这类故障发生时无任何硬件或软件的报警显示，因此分析诊断难度较大。例如：机床通电后，在手动方式或自动方式运行较大。例如：机床通电后，在手动方式或自动方式运行X轴时出现爬轴时出现爬行现象，无任何报警显示；机床在自动方式运行突然停止，而行现象，无任何报警显示；机床在自动方式运行突然停止，而CRT显显示器上无任何报警显示；在运行机床某轴时发生异常

9、声响，一般也无示器上无任何报警显示；在运行机床某轴时发生异常声响，一般也无故障报警显示。一些早期的数控系统由于自诊断功能不强，尚未采用故障报警显示。一些早期的数控系统由于自诊断功能不强，尚未采用PLC控制器，无控制器，无PLC报警信息文本，出现无报警显示的故障情况会更报警信息文本，出现无报警显示的故障情况会更多一些。多一些。v对于无报警显示故障，通常要具体情况具体分析，要根据故障发生的对于无报警显示故障，通常要具体情况具体分析，要根据故障发生的前后变化状态进行分析判断。例如上述前后变化状态进行分析判断。例如上述X轴在运行时出现爬行现象，轴在运行时出现爬行现象，可首先判断是数控部分故障还是伺服部

10、分故障，具体做法是：在手摇可首先判断是数控部分故障还是伺服部分故障，具体做法是：在手摇脉冲进给方式，可均匀地旋转手摇脉冲发生器，同时分别观察比较脉冲进给方式，可均匀地旋转手摇脉冲发生器，同时分别观察比较CRT显示器上显示器上y轴、轴、Z轴与轴与X轴进给数字的变化速率。通常，如数控部轴进给数字的变化速率。通常，如数控部分正常，三个轴的上述变化速率应基本相同，从而可确定爬行故障是分正常，三个轴的上述变化速率应基本相同，从而可确定爬行故障是X轴的伺服部分或是机械传动所造成。轴的伺服部分或是机械传动所造成。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v在诊断故障时应掌握以下原则：在

11、诊断故障时应掌握以下原则：v(1)先外部后内部先外部后内部v(2)先机械后电气先机械后电气 v(3)先静后动先静后动 v(4)先公用后专用先公用后专用v(5)先简单后复杂先简单后复杂v(6)先一般后特殊先一般后特殊设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，故其故障的发生必然要数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，故其故障的发生必然要从机械、液压、电气这三者综合反映出来。数控机床的维修要求维修从机械、液压、电气这三者综合反映出来。数控机床的维修要求维修人员掌握人员掌握“先外部后内部先外部后内部”的原则，即当数控机床发生故障后，维修

12、的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应先采用望、听、嗅、问、摸等方法，由外向内逐一进行检查。人员应先采用望、听、嗅、问、摸等方法，由外向内逐一进行检查。比如：数控机床中，外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件以及比如：数控机床中，外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件以及印制电路间的连接部位，因其接触不良造成信号传递失灵，是产生数印制电路间的连接部位，因其接触不良造成信号传递失灵，是产生数控机床故障的重要因素。此外，由于工业环境中，温度、湿度变化较控机床故障的重要因素。此外，由于工业环境中，温度、湿度变化较大，油污或粉尘对元件及电路板的污染，机械的振动等，对于信号传大，油污或粉尘对元件及电

13、路板的污染，机械的振动等，对于信号传送通道和接插件都将产生严重影响。在维修中重视这些因素，首先检送通道和接插件都将产生严重影响。在维修中重视这些因素，首先检查这些部位就可以迅速排除较多的故障。另外，尽量避免随意地启封、查这些部位就可以迅速排除较多的故障。另外，尽量避免随意地启封、拆卸、不适当的大拆大卸，往往会扩大故障，使机床大伤元气，丧失拆卸、不适当的大拆大卸，往往会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。精度，降低性能。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v由于数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机械加工由于数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机

14、械加工设备，一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断设备，一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。先机械后电气就是在数控机床的维修中，首先则难度较大些。先机械后电气就是在数控机床的维修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分是否存在阻塞现象等等。从实际的经验来看，数控机床的故障是否存在阻塞现象等等。从实际的经验来看，数控机床的故障中有很大部分是由机械动作失灵引起的。所以，在故障检修之中有很大部分是由机械动作失灵引起的。所以，在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可以达到事半功倍的效

15、前，首先注意排除机械性的故障，往往可以达到事半功倍的效果。果。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、图样资料操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、图样资料后，方可动手查找处理故障。其次，对有故障的机床也要本着后，方可动手查找处理故障。其次，对有故障的机床也要本着先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察测试、先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察测试、分析，确认为非恶性故障，或非破坏性故障后

16、，方可给机床通分析，确认为非恶性故障，或非破坏性故障后，方可给机床通电，在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。电，在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。然而对恶性的破坏性故障，必须先行排除危险后，方可进行通然而对恶性的破坏性故障，必须先行排除危险后，方可进行通电，在运行工况下进行动态诊断。电，在运行工况下进行动态诊断。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。如公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。如机床的几个进给轴都不能运动，这时应先检查和排除各轴公用机床的几个进给轴都不能运

17、动，这时应先检查和排除各轴公用的的CNC、PLC、电源、液压等公用部分的故障，然后再设法排、电源、液压等公用部分的故障，然后再设法排除某轴的局部问题。又如电网或主电源故障是全局性的，因此除某轴的局部问题。又如电网或主电源故障是全局性的，因此一般应首先检查电源部分，看看熔丝是否正常，直流电压输出一般应首先检查电源部分，看看熔丝是否正常，直流电压输出是否正常。总之，只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、是否正常。总之，只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。次要的矛盾才有可能迎刃而解。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v当出现多种故障互相

18、交织掩盖、一时无从下手时，当出现多种故障互相交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。常应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。常常在解决简单故障的过程中，难度大的问题也可能常在解决简单故障的过程中，难度大的问题也可能变得容易，或者在排除简单故障时受到启发，对复变得容易，或者在排除简单故障时受到启发，对复杂故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。杂故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因

19、。例如：一台然后再分析很少发生的特殊原因。例如：一台FANUC 0T数控车床数控车床Z轴回零不准，常常是由于降速轴回零不准，常常是由于降速挡块位置移动所造成。一旦出现这一故障，应先检挡块位置移动所造成。一旦出现这一故障，应先检查该挡块位置，在排除这一常见的可能性故障之后，查该挡块位置，在排除这一常见的可能性故障之后，再检查脉冲编码器、位置控制等环节。再检查脉冲编码器、位置控制等环节。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v 无论是早期故障，还是偶发故障，数控机床故障诊断的一般步骤都无论是早期故障，还是偶发故障，数控机床故障诊断的一般步骤都是相同的。当数控机床发生故障时

20、，除非出现危及数控机床或人身安是相同的。当数控机床发生故障时，除非出现危及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能地保持机床原来的状态全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能地保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象作好记录，维修人员不要急于动手不变，并对出现的一些信号和现象作好记录，维修人员不要急于动手盲目处理，首先要查看故障记录，向操作人员询问故障出现的全过程。盲目处理，首先要查看故障记录，向操作人员询问故障出现的全过程。若已经关机，要确认通电对系统无危险的情况下，再通电观察，特别若已经关机，要确认通电对系统无危险的情况下，再通电观察，特别要注意确定以下主要故障信息

21、：要注意确定以下主要故障信息：v 1)故障发生时报警号和报警提示是什么故障发生时报警号和报警提示是什么?哪些指示灯和发光管指示哪些指示灯和发光管指示了什么报警了什么报警?v 2)故障发生在哪个程序段故障发生在哪个程序段?执行何种指令执行何种指令?故障发生前进行了何种操故障发生前进行了何种操作作?v 3)故障发生在何种速度下故障发生在何种速度下?某轴处于什么位置某轴处于什么位置?与指令值的误差量有与指令值的误差量有多大多大?v 4)以前是否发生过类似故障以前是否发生过类似故障?现场有无异常现象现场有无异常现象?故障是否重复发生故障是否重复发生?v 5)有无其他偶然因素，如突然停电、外线电压波动较

22、大、打雷、某有无其他偶然因素，如突然停电、外线电压波动较大、打雷、某部位进水等。部位进水等。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v故障诊断一般按下列步骤进行：故障诊断一般按下列步骤进行：v (1)详细了解故障情况详细了解故障情况 例如当数控机床发生振动或超调现例如当数控机床发生振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴。如果是某一轴。象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴。如果是某一轴。是全程还是某一位置，是一运动就发生还是仅在快速、进给是全程还是某一位置，是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了状态某速度、加速或

23、减速的某个状态下发生。为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查CRT上的显示内容、控制柜中的故障指示灯、状态指示灯或作报上的显示内容、控制柜中的故障指示灯、状态指示灯或作报警用的数码管。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观警用的数码管。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。察故障情况。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v(2)分析故障原因分析故障原因 根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。对故障现象进行全面了解后，下一步障源

24、查找的方向和手段。对故障现象进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置，即哪一部分出现故可根据故障现象分析故障可能存在的位置，即哪一部分出现故障可能导致如此现象。有些故障与其他部分联系较少，容易确障可能导致如此现象。有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源查找方向，这就要仔细查阅有关的数控机床资料，弄出故障源查找方向，这就要仔细查阅有关的数控机床资料，弄清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。查找

25、。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v(3)由表及里进行故障源查找由表及里进行故障源查找 故障查找一般是从易到难，从外故障查找一般是从易到难，从外围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。技术上的复杂程度是指判断其是否有故装配方面的难易程度。技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，

26、然后检查要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v 绝大部分数控系统都有诊断程序。所谓诊断程序就是对数控机床绝大部分数控系统都有诊断程序。所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件。当数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件。当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具体位置。故发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具体位置。故障自诊断技术是当今数控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评障自诊断技术是

27、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。随着微处理机技术的快速发展，数控价系统性能的一项重要指标。随着微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，由不足化方向发展。其报警种类，由不足10种发展到现在的上千种。当数种发展到现在的上千种。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，熟悉和运确地查明原因并确定故障部位。因此，

28、对维修人员来说，熟悉和运用系统的自诊断动能是十分重要的。用系统的自诊断动能是十分重要的。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v当前使用的各种当前使用的各种CNC系统的诊断方法归纳起来大致系统的诊断方法归纳起来大致可分为三大类。可分为三大类。v 1.启动诊断启动诊断(Start Diagnostics)v 2.在线诊断在线诊断(OnLine Diagnostics)v 3.离线诊断离线诊断(OffLine Diagnostics)v 4.现代诊断技术现代诊断技术设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v1.启动诊断启动诊断(Start Diag

29、nostics)v 所谓启动诊断是指所谓启动诊断是指CNC系统每次从通电开始到进入正常的运行准系统每次从通电开始到进入正常的运行准备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。诊断的内容为系备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、存储器、存储器、IO单元等单元等模块以及模块以及CRTMDI单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外围设单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外围设备。有的备。有的CNC系统启动诊断程序还能对配置进行检查，用以确定所系统启动诊断程序还能对配置进行检查，用以确定所有指定的设备、模块是否都

30、已正常地联接，甚至还能对某些重要的有指定的设备、模块是否都已正常地联接，甚至还能对某些重要的芯片，如芯片，如RAM、ROM、LSI(专用大规模集成电路专用大规模集成电路)是否插装到位、是否插装到位、选择的规格型号是否正确进行诊断。只有当全部项目都确诊无误之选择的规格型号是否正确进行诊断。只有当全部项目都确诊无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态，否则，后，整个系统才能进入正常运行的准备状态，否则，CNC系统将通系统将通过过CRT画面或用硬件画面或用硬件(如发光二极管如发光二极管)报警方式指出故障信息。此时，报警方式指出故障信息。此时，启动诊断过程不能结束，系统不能投入运行。上述启动诊断程

31、序约启动诊断过程不能结束，系统不能投入运行。上述启动诊断程序约在数秒钟内结束，一般不会超过一分钟。在数秒钟内结束，一般不会超过一分钟。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v例如，例如，FANUC 11系统的启动诊断程序在执行时，在系统主板上的系统的启动诊断程序在执行时，在系统主板上的七段显示器反映出诊断情况，在诊断执行过程中按：七段显示器反映出诊断情况，在诊断执行过程中按：898765432l的过程变化。在正常结束时将停在的过程变化。在正常结束时将停在1的位置。在每的位置。在每次数字变化过程中反映出不同的检查内容，其中：次数字变化过程中反映出不同的检查内容，其中：v

32、 9是对是对CPU进行复位，并开始执行诊断指令。进行复位，并开始执行诊断指令。v 8进行进行RAM试验检查。如出错，则显示试验检查。如出错，则显示B，表示，表示RAM检查出错。检查出错。vv3显示显示CRT初始化画面初始化画面(如软件系列号，版号等如软件系列号，版号等)。此时，如显示。此时，如显示L，表示表示PLC未通过检查，亦即未通过检查，亦即PLC控制软件有误；如显示控制软件有误；如显示O，则是系，则是系统末通过初始化统末通过初始化(TPL)方式，表示系统的控制软件有问题。方式，表示系统的控制软件有问题。v 2表示完成系统的初始化工作。表示完成系统的初始化工作。v 1表示系统可以正常运转。

33、如此时不是显示表示系统可以正常运转。如此时不是显示1而是而是E，则表示系，则表示系统出错。也即系统的主板或统出错。也即系统的主板或ROM板上硬件有故障或是板上硬件有故障或是CNC控制软件控制软件有故障。在一般情况下，有故障。在一般情况下，CRT也将显示出报警信息，但当故障与显也将显示出报警信息，但当故障与显示功能有关时，示功能有关时，CRT就不能显示报警信息，只能依靠七段显示器的就不能显示报警信息，只能依靠七段显示器的显示来判断。显示来判断。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v 在线诊断是指通过在线诊断是指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状系统的内装程

34、序，在系统处于正常运行状态时，对态时，对CNC系统本身以及与系统本身以及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外围设备等进行自动伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外围设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。诊断、检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。v 现代的数控系统具有丰富的运行自诊断功能，现代的数控系统具有丰富的运行自诊断功能，CNC系统的自诊断系统的自诊断能力不仅能在能力不仅能在CRT上显示故障报警信息，而且还能以多页的上显示故障报警信息，而且还能以多页的“诊断诊断地址地址”和和“诊断数据诊

35、断数据”的形式为用户提供各种机床状态信息，这些的形式为用户提供各种机床状态信息，这些信息有：信息有：CNC系统与机床之间的接口输入输出信号状态；系统与机床之间的接口输入输出信号状态；CNC与与PLC之间输入输出信号状态；之间输入输出信号状态；PLC与机床之间输入输出信号状与机床之间输入输出信号状态；各坐标轴位置的偏差值；刀具距机床参考点的距离；态；各坐标轴位置的偏差值；刀具距机床参考点的距离；CNC内部内部各存储器的状态信息；伺服系统的状态信息；各存储器的状态信息；伺服系统的状态信息；vMDI面板、机床操作面板的状态信息等等。面板、机床操作面板的状态信息等等。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维

36、修机械工业出版社机械工业出版社v3.离线诊断离线诊断(OffLine Diagnostics)v 当当CNC系统出现故障或要判定系统是否真有故障时，往往要停止加系统出现故障或要判定系统是否真有故障时，往往要停止加工和停机作检查，这就叫离线诊断工和停机作检查，这就叫离线诊断(或称脱机诊断或称脱机诊断)，离线诊断的主要，离线诊断的主要目的是故障导通和故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内，目的是故障导通和故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内，例如缩小到某个模块，某个电路板上的某部分电路，某个芯片或器件，例如缩小到某个模块，某个电路板上的某部分电路，某个芯片或器件，这种更为精确的故障定位，

37、对于彻底修复故障系统是十分必要的。这种更为精确的故障定位，对于彻底修复故障系统是十分必要的。v 离线诊断可以在现场，也可以在维修中心或离线诊断可以在现场，也可以在维修中心或CNC系统制造厂进行。系统制造厂进行。v 早期的早期的CNC装置是采用专用诊断纸带对装置是采用专用诊断纸带对CNC系统进行脱机诊断，系统进行脱机诊断，诊断纸带提供诊断所需数据。诊断时将诊断纸带内容读入诊断纸带提供诊断所需数据。诊断时将诊断纸带内容读入CNC系统的系统的RAM中，系统中的微处理器根据相应的输出数据进行分析，以判断中，系统中的微处理器根据相应的输出数据进行分析，以判断系统是否有故障并确定故障的位置。系统是否有故障

38、并确定故障的位置。v现代现代CNC系统离线诊断用软件，一般多已与系统离线诊断用软件，一般多已与CNC系统控制软件一起系统控制软件一起存在存在CNC系统中，这样维修诊断时更为方便。系统中，这样维修诊断时更为方便。Cincinnati Acramatic850和和950即将这些诊断程序与即将这些诊断程序与CNC控制程序一同存入控制程序一同存入CNC中，维修人员可以随时用键盘调用这些程序并使之运行，在中，维修人员可以随时用键盘调用这些程序并使之运行，在CRT上观上观察诊断结果。察诊断结果。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v上述诊断程序的调用和执行并不复杂，首先接通控制

39、系统电源，上述诊断程序的调用和执行并不复杂，首先接通控制系统电源，并按下并按下MANUAL键，再将控制柜内的一个转换开关由键，再将控制柜内的一个转换开关由“0”打打到到“1”的位置，即将整个控制系统从工作状态变为诊断状态。的位置，即将整个控制系统从工作状态变为诊断状态。按下按下MENU键，控制系统主菜单即出现在键，控制系统主菜单即出现在CRT上。将光标移到上。将光标移到DIAGNOSTIC项上，按下项上，按下ENTER键，键，CRT上即出现上即出现12个诊断个诊断程序的名称，以供选择。用光标确定要进行诊断的项目，按规程序的名称，以供选择。用光标确定要进行诊断的项目，按规定的方法进行诊断运行即可

40、。定的方法进行诊断运行即可。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v随着随着IC和微机的性能价格比的提高，近年来，国和微机的性能价格比的提高，近年来，国外已将一些新的概念和方法成功地引入到诊断领域，外已将一些新的概念和方法成功地引入到诊断领域，使诊断技术进入到一个更高的阶段。这些新的诊断使诊断技术进入到一个更高的阶段。这些新的诊断技术，有的已走向实用，有的正在研制和完善过程技术，有的已走向实用，有的正在研制和完善过程中，主要有下述几种：中，主要有下述几种：设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v(1)通信诊断通信诊断 通信诊断也称远程系统诊断

41、或通信诊断也称远程系统诊断或“海外诊断海外诊断”。德国的西门子公司在德国的西门子公司在CNC系统诊断中采用了这种诊断功能。系统诊断中采用了这种诊断功能。用户只需把用户只需把CNC系统中专用系统中专用“通信接口通信接口”连接到普通电话线连接到普通电话线路上，而在西门子公司维修中心的专用通信诊断计算机的路上，而在西门子公司维修中心的专用通信诊断计算机的“数据电话数据电话”也连接到电话线路上，然后由计算机向也连接到电话线路上，然后由计算机向CNC系系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析并得统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析并得出结论。随后又将诊断结论和处理办法通知用户。诊断

42、系统出结论。随后又将诊断结论和处理办法通知用户。诊断系统除用于故障发生后的诊断外，还可为用户作定期的预防性诊除用于故障发生后的诊断外，还可为用户作定期的预防性诊断，维修人员不必亲临现场，只需按预定的时间对机床作一断，维修人员不必亲临现场，只需按预定的时间对机床作一系列运行检查，在维修中心分析诊断数据，以发现可能存在系列运行检查，在维修中心分析诊断数据，以发现可能存在的故障隐患。这类的故障隐患。这类CNC系统必须具备远程诊断接口及联网功系统必须具备远程诊断接口及联网功能。能。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v(2)自修复系统自修复系统 所谓自修复系统就是在系统内设

43、置有备用模块，在所谓自修复系统就是在系统内设置有备用模块，在CNC系统的软件中装有自修复程序，当该软件在运行时一旦发现某系统的软件中装有自修复程序，当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障时，系统一方面将故障信息显示在个模块有故障时，系统一方面将故障信息显示在CRT上，同时自动上，同时自动寻找是否有备用模块。如有备用模块，则系统能自动使故障模块脱寻找是否有备用模块。如有备用模块，则系统能自动使故障模块脱机而接通备用模块，从而使系统较快地进入正常工作状态。由此可机而接通备用模块，从而使系统较快地进入正常工作状态。由此可见，所谓自修复实际上是见，所谓自修复实际上是“冗余冗余”概念的一种应用。这个方案

44、非常概念的一种应用。这个方案非常适用于无人管理的自动化或是不允许长时间停止工作的重要场合。适用于无人管理的自动化或是不允许长时间停止工作的重要场合。v美国的美国的A950系统就已采用了这种自修复技术。在系统就已采用了这种自修复技术。在A950系统的机笼空系统的机笼空余处安装了一块备用的余处安装了一块备用的CPU板，一旦系统中所用的板，一旦系统中所用的4块块CPU板中任何板中任何一块出现故障时，均能立即用备用板替代故障板。一块出现故障时，均能立即用备用板替代故障板。v但自修复技术需要将备板插入到机笼中的备用插槽上。从理论上讲，但自修复技术需要将备板插入到机笼中的备用插槽上。从理论上讲，备用模块的

45、品种越多越好，但这无疑增加了系统的成本，所以往往备用模块的品种越多越好，但这无疑增加了系统的成本，所以往往只是配备一些极其重要的或易出故障的备用板。另一方面，要求备只是配备一些极其重要的或易出故障的备用板。另一方面，要求备用模板其他部分通信联系应与被替换的模板相同，所以本方案只适用模板其他部分通信联系应与被替换的模板相同，所以本方案只适用于总线结构的用于总线结构的CNC系统。系统。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v(3)人工智能人工智能(A1)专家故障诊断系统专家故障诊断系统 所谓专家系统是指这样的一种系所谓专家系统是指这样的一种系统：在处理实际问题时，本来需要

46、有具有某个领域的专门知识的专统：在处理实际问题时，本来需要有具有某个领域的专门知识的专家来，通过专家分析和解释数据并作出决定。为了像专家那样地解决家来，通过专家分析和解释数据并作出决定。为了像专家那样地解决问题，以计算机为基础的专家系统就是力求去收集足够多的专家知识：问题，以计算机为基础的专家系统就是力求去收集足够多的专家知识：专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题，并且得到的专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题，并且得到的结论和专家相同，因此，专家系统的重要部分是推理，这也是专家系结论和专家相同，因此，专家系统的重要部分是推理，这也是专家系统不同于一般的资料库系统和知识库系

47、统。在后者的系统中，只是简统不同于一般的资料库系统和知识库系统。在后者的系统中，只是简单地储存答案，人们可在机器中搜索，而在专家系统中储存的不只是单地储存答案，人们可在机器中搜索，而在专家系统中储存的不只是答案，还应具有推理能力与知识。专家系统的组成如图答案，还应具有推理能力与知识。专家系统的组成如图91所示。所示。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社图9-1 专家系统的组成 设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v根据上述原理，根据上述原理，FANUC公司已将专家系统引入公司已将专家系统引入FANUC 15系统中，系统中，用于故障的诊断。

48、它是由知识库用于故障的诊断。它是由知识库(Knowledge Base)，推理机，推理机(1nference Engine)和人机控制器和人机控制器(MMCMan Machine Control)三部分组成。其中，知识库存在三部分组成。其中，知识库存在15系统的存储器中，它储存着专家系统的存储器中，它储存着专家们掌握的有关们掌握的有关CNC领域的各种故障原因及其处理方法，而推理机具领域的各种故障原因及其处理方法，而推理机具有推理的能力，能够根据知识推导出结论，不是简单地去搜索现成有推理的能力，能够根据知识推导出结论，不是简单地去搜索现成的答案。因此，它的推理软件，以知识库为根据，分析、查找故障

49、的答案。因此，它的推理软件，以知识库为根据，分析、查找故障原因。原因。FANUCl5系统的推理机是一种采用系统的推理机是一种采用“后向推理后向推理”策略的高级策略的高级诊断系统。所谓后向推理，是指先假设结论，然后回头检查支持结诊断系统。所谓后向推理，是指先假设结论，然后回头检查支持结论的条件是否具备。如条件具备，则结论成立，所以它不同于先有论的条件是否具备。如条件具备，则结论成立，所以它不同于先有条件、后得结果的前向推理，以便更快地获得诊断结论。条件、后得结果的前向推理，以便更快地获得诊断结论。v在使用时，普通操作者通过在使用时，普通操作者通过15系统上的系统上的MDICRT操作，只作简单操作

50、，只作简单的会话式问答操作，就能如同专家一样，诊断出的会话式问答操作，就能如同专家一样，诊断出CNC系统或机床的系统或机床的故障。故障。设备故障诊断及维修设备故障诊断及维修机械工业出版社机械工业出版社v由于数控系统故障千变万化，其原因往往比较复杂。同时，数控系统由于数控系统故障千变万化，其原因往往比较复杂。同时，数控系统自诊断能力还不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定自诊断能力还不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体的元器件上，往往是一个报警号指示出众多的故障原因，使位到具体的元器件上，往往是一个报警号指示出众多的故障原因，使人难以下手。因此，要迅速诊断故障原因，