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數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷, 是指在系統(tǒng)運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下,即可掌握現(xiàn)在運(yùn)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(dòng)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(zhǔn)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(hù)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(jiǎn)單的診斷功能朝著多功能的高級(jí)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(jì)算機(jī)及相關(guān)運(yùn)行診斷軟件進(jìn)行各種測(cè)試, 常用的自診斷技術(shù)可分為三種: 開(kāi)機(jī)自診斷、運(yùn)行自診斷、脫機(jī)診斷。

1.1 開(kāi)機(jī)自診斷

數(shù)控系統(tǒng)通電后, 內(nèi)部診斷軟件對(duì)系統(tǒng)中各種元件如 CPU 、RAM 及各種軟件進(jìn)行逐一檢測(cè), 并將檢測(cè)結(jié)果顯示出來(lái), 如檢測(cè)出現(xiàn)問(wèn)題, 即顯示報(bào)警信息或報(bào)警號(hào)。開(kāi)機(jī)診斷通常會(huì)在一分鐘內(nèi)結(jié)束。有時(shí)開(kāi)機(jī)診斷會(huì)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(shí)候維修人員需查找相關(guān)維修手冊(cè)找到真正原因并加以排除。

1.2 運(yùn)行自診斷

運(yùn)行自診斷也稱(chēng)在線診斷, 是指數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí), 運(yùn)行內(nèi)部診斷程序, 對(duì)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(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查, 并顯示有關(guān)信息, 一般這種診斷會(huì)反復(fù)進(jìn)行。

1.3 脫機(jī)診斷

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí), 首先要停機(jī), 然后使用隨機(jī)的專(zhuān)用診斷紙帶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)診斷, 診斷時(shí)先要將紙帶上的程序讀入RAM 中系統(tǒng), 計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序進(jìn)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(lèi)非常多, 而自診斷往往不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測(cè)試,也不能將故障原因定位到具體元器件上,這時(shí)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(cè)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(cè)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(gè)試驗(yàn)程序, 穿成紙帶或存儲(chǔ)在軟盤(pán)上, 在進(jìn)行診斷時(shí)運(yùn)行這個(gè)程序, 可快速判定哪個(gè)功能出現(xiàn)問(wèn)題, 這種方法一般在機(jī)床出現(xiàn)隨機(jī)性故障時(shí)使用或閑置時(shí)間較長(zhǎng)的機(jī)床剛投入使用時(shí)。

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(huì)造成參數(shù)丟失或混亂,從而使系統(tǒng)不能正常工作,這時(shí)應(yīng)根據(jù)故障特征,檢查和核對(duì)有關(guān)參數(shù),在排除某些故障時(shí), 有時(shí)還需對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2.3 交換法(備板置換法)

是指將系統(tǒng)中型號(hào)完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進(jìn)行互相交換比較, 或者利用備用的元器件替換有疑點(diǎn)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(jìn)行逐一檢查, 如利用視覺(jué)可觀察內(nèi)部器件或外部連接的形狀變化, 利用聽(tīng)覺(jué)功能可查尋各種異常聲響; 利用嗅覺(jué)及觸覺(jué)可查尋過(guò)流、過(guò)載或超溫現(xiàn)象。

2.5 原理分析法

當(dāng)采用其它檢查方法難以奏效時(shí), 可從電路基本原理出發(fā), 一步一步用萬(wàn)用表、邏輯表、示波器對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢查對(duì)照, 最終查明故障原因。

3 高級(jí)診斷技術(shù)

在高級(jí)診斷中, 常用的是自修復(fù)、專(zhuān)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(yùn)行的備用模塊。自修復(fù)程序在控制系統(tǒng)每次開(kāi)機(jī)時(shí)執(zhí)行, 當(dāng)發(fā)現(xiàn)某模塊有故障時(shí), 系統(tǒng)把故障信息顯示在顯示屏上, 同時(shí)自動(dòng)查尋備用模塊。如果機(jī)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(cè)到其他故障, 系統(tǒng)進(jìn)行正常工作, 而故障模塊待維修工方便時(shí)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(jià)格提高。

3.2 確診輔導(dǎo)專(zhuān)家體系

近 20 年來(lái), 各個(gè)領(lǐng)域人工智能的開(kāi)發(fā)研討已獲得很大發(fā)展。如圖象辨認(rèn)、聲響辨認(rèn)、主動(dòng)翻譯和智能工業(yè)機(jī)器人等。這種技能越來(lái)月多地應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上。確診專(zhuān)家體系以專(zhuān)家常識(shí)、經(jīng)歷為基礎(chǔ), 主動(dòng)仿照專(zhuān)家利用常識(shí)處理復(fù)雜問(wèn)題的思想活動(dòng), 這就使一般工作人員相同能對(duì)毛病作出具有專(zhuān)家級(jí)水平的確診定論。

例如日本 FANUC 體系的確診輔導(dǎo)專(zhuān)家體系是由常識(shí)庫(kù)、推理計(jì)算機(jī)和人工控制器組成。常識(shí)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)了專(zhuān)家剖析、毛病判別和怎么消除毛病的經(jīng)歷常識(shí)。這些常識(shí)用于讀出數(shù)控體系狀況信息, 經(jīng)過(guò)人工控制器, 編程員可用簡(jiǎn)捷的記敘把專(zhuān)家的常識(shí)編成程序, 并把程序成為常識(shí)庫(kù)方針?lè)椒?/span>, 再存儲(chǔ)到常識(shí)庫(kù)中。推理機(jī)經(jīng)過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)程序進(jìn)行推理, 操作者也可經(jīng)過(guò)顯示單位, 用簡(jiǎn)略人機(jī)對(duì)話(huà)的方法挑選毛病狀況, 必要時(shí)答復(fù)體系的發(fā)問(wèn)以彌補(bǔ)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(chēng)海外診斷。是由中央維修站通過(guò)電話(huà)線路, 甚至國(guó)際電話(huà)系統(tǒng)向用戶(hù)設(shè)備發(fā)送診斷程序所進(jìn)行的一種遙控診斷。

以德國(guó)西門(mén)子公司為例, 用戶(hù)的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)專(zhuān)用的電話(huà)通訊接口與普通電話(huà)線路連接, 計(jì)算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)電話(huà)也與電話(huà)線路連接。計(jì)算機(jī)向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送診斷程序,使計(jì)算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)或機(jī)床聯(lián)機(jī), 并使之執(zhí)行某種運(yùn)行測(cè)試, 數(shù)據(jù)送回計(jì)算機(jī)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(hù)。

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(hù)作定期的預(yù)防性診斷,維修工不必親臨現(xiàn)場(chǎng), 只需按預(yù)定的時(shí)間對(duì)機(jī)床進(jìn)行系列試運(yùn)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 預(yù)計(jì)未來(lái)的診斷技術(shù)將有更多的發(fā)展。例如運(yùn)用數(shù)字伺服技術(shù)使診斷范圍擴(kuò)大; 增加滾動(dòng)緩沖器, 在后臺(tái)方式下運(yùn)行的滾動(dòng)緩沖器記錄數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)緩沖時(shí)間約 1min,當(dāng)機(jī)床故障造成停機(jī)時(shí), 滾動(dòng)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(huà)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(lèi)傳感器的開(kāi)發(fā)利用也給維修人員帶來(lái)方便。