數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷, 是指在系統(tǒng)運行中或在基本不拆卸的情況下,即可掌握現(xiàn)在運行狀態(tài)的信息, 查明產(chǎn)生故障的部位及原因, 甚至預(yù)知系統(tǒng)的異常和劣化的動向, 從而采取必要的措施。由于數(shù)控系統(tǒng)是技術(shù)密集的高科技產(chǎn)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(shù)是困難的, 診斷技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)、調(diào)試、使用、維護中起著極為重要的作用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展, 診斷技術(shù)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(fā)展。

1 自診斷技術(shù)

就是利用數(shù)控裝置中的計算機及相關(guān)運行診斷軟件進行各種測試, 常用的自診斷技術(shù)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(shù)控系統(tǒng)通電后, 內(nèi)部診斷軟件對系統(tǒng)中各種元件如 CPU 、RAM 及各種軟件進行逐一檢測, 并將檢測結(jié)果顯示出來, 如檢測出現(xiàn)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(nèi)結(jié)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(nèi), 這時候維修人員需查找相關(guān)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(shù)控系統(tǒng)正常工作時, 運行內(nèi)部診斷程序, 對系統(tǒng)本身、PLC 、位置伺服單元以及于數(shù)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(guān)信息, 一般這種診斷會反復(fù)進行。

1.3 脫機診斷

當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時, 首先要停機, 然后使用隨機的專用診斷紙帶對系統(tǒng)進行脫機診斷, 診斷時先要將紙帶上的程序讀入RAM 中系統(tǒng), 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(shù)控系統(tǒng)。

2 人工診斷技術(shù)

數(shù)控系統(tǒng)的故障種類非常多, 而自診斷往往不能對系統(tǒng)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(shù)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(shù)控系統(tǒng)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(xiàn)問題, 這種方法一般在機床出現(xiàn)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(shù)檢查法

一般系統(tǒng)的參數(shù)是存放在RAM 中的,一旦出現(xiàn)干擾或其它原因會造成參數(shù)丟失或混亂,從而使系統(tǒng)不能正常工作,這時應(yīng)根據(jù)故障特征,檢查和核對有關(guān)參數(shù),在排除某些故障時, 有時還需對某些參數(shù)進行調(diào)整。

2.3 交換法(備板置換法)

是指將系統(tǒng)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(nèi)”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(nèi)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(xiàn)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(fā), 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(shù)

在高級診斷中, 常用的是自修復(fù)、專家診斷系統(tǒng)和通訊診斷系統(tǒng)。

3.1 自修復(fù)診斷

正常情況下, 自修復(fù)診斷是指在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置不參與運行的備用模塊。自修復(fù)程序在控制系統(tǒng)每次開機時執(zhí)行, 當發(fā)現(xiàn)某模塊有故障時, 系統(tǒng)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(tǒng)進行正常工作, 而故障模塊待維修工方便時再更換。

自修復(fù)診斷軟件需要較多的插槽安裝備用模塊, 備用模塊與系統(tǒng)其他部分的通訊聯(lián)接應(yīng)與被替換模塊相同, 所以自修復(fù)只適用于總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。從理論上講,備用模塊越多越好, 這使系統(tǒng)體積增大, 價格提高。

3.2 確診輔導(dǎo)專家體系

近 20 年來, 各個領(lǐng)域人工智能的開發(fā)研討已獲得很大發(fā)展。如圖象辨認、聲響辨認、主動翻譯和智能工業(yè)機器人等。這種技能越來月多地應(yīng)用到數(shù)控機床上。確診專家體系以專家常識、經(jīng)歷為基礎(chǔ), 主動仿照專家利用常識處理復(fù)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(dǎo)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(nèi)存儲了專家剖析、毛病判別和怎么消除毛病的經(jīng)歷常識。這些常識用于讀出數(shù)控體系狀況信息, 經(jīng)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(jīng)過運轉(zhuǎn)程序進行推理, 操作者也可經(jīng)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(fù)體系的發(fā)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(tǒng)

通訊診斷系統(tǒng)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(tǒng)向用戶設(shè)備發(fā)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(shù)控系統(tǒng)經(jīng)專用的電話通訊接口與普通電話線路連接, 計算機經(jīng)數(shù)據(jù)電話也與電話線路連接。計算機向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送診斷程序,使計算機與數(shù)控系統(tǒng)或機床聯(lián)機, 并使之執(zhí)行某種運行測試, 數(shù)據(jù)送回計算機分析、比較并得出結(jié)論。中央維修站再將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶。

通訊診斷系統(tǒng)除用于故障發(fā)生后的診斷外, 還可以為用戶作定期的預(yù)防性診斷,維修工不必親臨現(xiàn)場, 只需按預(yù)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(shù)據(jù), 以發(fā)現(xiàn)可能存在的故障隱患。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展, 預(yù)計未來的診斷技術(shù)將有更多的發(fā)展。例如運用數(shù)字伺服技術(shù)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(shù)據(jù),數(shù)據(jù)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(nèi)容被“凍結(jié)” , 這給技術(shù)人員提供一份重要的歷史記錄; 圖示技術(shù)的應(yīng)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(fā)現(xiàn)和排除故障; 各類傳感器的開發(fā)利用也給維修人員帶來方便。

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