數(shù)控系統(tǒng)故障的現(xiàn)場(chǎng)珍斷

數(shù)控維修技術(shù)是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提，對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的作 用。我國(guó)目前的維修狀況和水平與國(guó)外進(jìn)口設(shè)備設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平還存在很大的差距，造成差距的原因在于：人員素質(zhì)較差，缺乏數(shù)字測(cè)試分析手段，數(shù)域和數(shù)域與頻域綜合方面的 測(cè)試分析技術(shù)等有待提高等等。 
下面我們就從現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成入手，探討數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷與維修。
　　現(xiàn)代數(shù)控維修工作的基本條件
　　維修工作人員的基本條件
　　維修工作開(kāi)展的好壞首先取決于人員條件，維修工作人員必須具備以下要求：1)高度的責(zé)任心與良好的職業(yè)道德；2)知識(shí)面廣，掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ) 。自動(dòng)控制與電機(jī)拖動(dòng)，檢測(cè)技術(shù)及機(jī)械加工工藝方面的基礎(chǔ)知識(shí)與一定的外語(yǔ)水平；3) 經(jīng)過(guò)良好的技術(shù)培訓(xùn)，掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動(dòng)及PLC的工作原理，懂得CNC編程和編程語(yǔ)言 ；4)熟悉結(jié)構(gòu)，具有實(shí)驗(yàn)技能和較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力；5)掌握各種常用(尤其是現(xiàn)場(chǎng))的測(cè) 試儀器、儀表和各種工具。
　　在維修手段方面應(yīng)具備的條件
　　1)準(zhǔn)備好常用備品，配件；2)隨時(shí)可以得到微電子元器 件的實(shí)際支援或供應(yīng)；3)必要的維修工具(儀器、儀表、接線(xiàn)、微機(jī))，最好有小型編程系 統(tǒng)或編程器，用以支援設(shè)備調(diào)試；4)完整的資料、手冊(cè)、線(xiàn)路圖、維修說(shuō)明書(shū)(包括CNC操 作說(shuō)明書(shū))，接口、調(diào)整與診斷、驅(qū)動(dòng)說(shuō)明書(shū)，PLC說(shuō)明書(shū)(包括PLC用戶(hù)程序單)，元器件表 格等。
　　維修前的準(zhǔn)備
　　接到用戶(hù)的直接要求之后，應(yīng)盡可能直接與用戶(hù)聯(lián)系，以使盡快地獲取到現(xiàn)場(chǎng)信息、現(xiàn)場(chǎng)情 況及故障信息。如數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給與主軸驅(qū)動(dòng)型號(hào)、掃警指示或故障現(xiàn)象，用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)備 件等，據(jù)此預(yù)先分析可能出現(xiàn)的故障原因與部位。而后在到現(xiàn)場(chǎng)之前準(zhǔn)備好有關(guān)的技術(shù) 資料與維修服務(wù)工具、儀器備件等，做到有備而去。
　　數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷
　　現(xiàn)場(chǎng)維修是整個(gè)維修工作的主要部分。現(xiàn)場(chǎng)維修是對(duì)數(shù)控機(jī)床所出現(xiàn)的故障(主要是數(shù)控部 分)進(jìn)行診斷，找出故障部位，以相應(yīng)的正常備件更換，從而恢復(fù)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床正常 運(yùn)行的工作過(guò)程。其中的關(guān)鍵是診斷，即對(duì)系統(tǒng)或外圍線(xiàn)路進(jìn)行檢測(cè)，確定有無(wú)故障，并對(duì) 故障定位即指出故障確切位置。從整機(jī)定位到插線(xiàn)板，在某些場(chǎng)合下甚至定位到元器件。
　　初步判別
　　通常在資料較齊全的條件下，可通過(guò)資料分析判斷故障所在，或采取接口信號(hào)法判別。根據(jù) 故障現(xiàn)象，判別可能發(fā)生故障的部位，而后再按照故障特征，與這一部位的具體特點(diǎn)，逐個(gè) 部位檢查。
在實(shí)際應(yīng)用中，可能對(duì)一個(gè)故障用一種方法即可查到并排除，有時(shí)可能需要多種方法并用。 對(duì)各種判別故障點(diǎn)的方法的掌握程度主要取決于對(duì)故障設(shè)備原理與結(jié)構(gòu)掌握的深度。
　　報(bào)警處理
　　系統(tǒng)報(bào)警的處理　數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般在顯示屏或操作面板上給出故障號(hào)和相應(yīng)的 信息。通常系統(tǒng)的操作手冊(cè)或調(diào)整手冊(cè)中都有詳細(xì)的報(bào)警號(hào)、報(bào)警內(nèi)容和處理方法，由于系 統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置單一、齊全、嚴(yán)密、明確，維修人員可根據(jù)每一警報(bào)后面給出的信息與處理方 法自行處理。
機(jī)床報(bào)警和操作信息的處理　機(jī)床制造廠(chǎng)根據(jù)機(jī)床的電氣特點(diǎn)，應(yīng)用PLC程序，將一些能 反映機(jī)床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志，通過(guò)顯示器給出，并可通過(guò)一 個(gè)特定的鍵，看到更詳盡的報(bào)警說(shuō)明。這類(lèi)報(bào)警可以根據(jù)機(jī)床廠(chǎng)提供的排故手冊(cè)進(jìn)行處理， 也可以利用操作面板或編程器，根據(jù)電路圖和PLC程序，查出相應(yīng)的信號(hào)狀態(tài)，按邏輯關(guān)系 找出故障點(diǎn)，并進(jìn)行處理。
　　無(wú)報(bào)警或無(wú)法報(bào)警的故障處理
　　當(dāng)系統(tǒng)的PLC無(wú)法進(jìn)行，系統(tǒng)已停機(jī)時(shí)，或系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警但工作不正常時(shí)，需要根據(jù)故障發(fā) 生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運(yùn)用已掌握的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析，做出正確的判斷。下面根據(jù)我 們的維修經(jīng)驗(yàn)，闡述這種故障診斷辦法。
　　常規(guī)檢查法：
　　目測(cè)　目測(cè)故障板，仔細(xì)檢查有無(wú)保險(xiǎn)絲燒斷、元器件燒焦、煙熏、開(kāi)裂現(xiàn)象，有無(wú)異 物斷路現(xiàn)象，以此可判斷板內(nèi)有無(wú)過(guò)流、過(guò)壓、短路等問(wèn)題。
手摸　用手摸并輕搖元器件，尤其是阻容、半導(dǎo)體器件有無(wú)松動(dòng)之感，以此可檢查出一 些斷腳、虛焊等問(wèn)題。
　　通電　首先用萬(wàn)用表檢查各種電源之間有無(wú)斷路現(xiàn)象，如無(wú)即可接入相應(yīng)的電源，目測(cè) 有無(wú)冒煙、打火等現(xiàn)象。手摸元器件有無(wú)異常發(fā)熱的現(xiàn)象，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障 ，而縮小檢修范圍。
　　例如，在哈爾濱某工廠(chǎng)排除故障時(shí)，機(jī)床的數(shù)控和PLC運(yùn)行正常，但機(jī)床的液壓無(wú)法啟動(dòng)， 用編程器檢查PLC程序運(yùn)行正常，各所需信號(hào)狀態(tài)均滿(mǎn)足開(kāi)機(jī)條件，進(jìn)一步檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，PLC 信號(hào)狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標(biāo)記不一致，停機(jī)后，拔出電路板檢查，發(fā)現(xiàn)PLC兩塊輸出板地 址不對(duì)，與另兩塊位置搞錯(cuò)，經(jīng)交換后，機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于發(fā)生這個(gè)故障的機(jī)床所采用的 SIMATIC S5-150K可編程控制器來(lái)說(shuō)，只要地址正確，無(wú)論將線(xiàn)路板的位置怎樣排列，系統(tǒng) 均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但相應(yīng)的執(zhí)行元件和信號(hào)必須正確地對(duì)應(yīng)，一旦對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤就會(huì)發(fā)生故障，甚 至毀壞機(jī)床。另外，根據(jù)用戶(hù)提供的故障現(xiàn)象，結(jié)合自己的現(xiàn)場(chǎng)觀察，運(yùn)用系統(tǒng)工作原理亦 可迅速做出正確判斷。
　　儀器測(cè)量法　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測(cè)儀器、工具，按系統(tǒng)電路圖及機(jī)床 圖，對(duì)故障部分的電壓、電源、脈沖信號(hào)等進(jìn)行實(shí)測(cè)，判斷故障所在。如電源的輸入電壓超 限，應(yīng)對(duì)電源監(jiān)控，可用電壓表測(cè)網(wǎng)絡(luò)電壓，或用電壓測(cè)試儀實(shí)時(shí)監(jiān)控，以排除其它原因。 如發(fā)生位置控制環(huán)故障，可用示波器檢查測(cè)量回路的信號(hào)狀態(tài)，或用示波器觀察其信號(hào)輸出 是否缺相，有無(wú)干擾。
　　例如，在上海某廠(chǎng)的排故中，系統(tǒng)報(bào)警，位置環(huán)硬件故障，用示波器 檢查發(fā)現(xiàn)有一干擾信號(hào)，我們?cè)陔娐分杏媒右浑娙莸姆椒▽⑵錇V掉使系統(tǒng)工作正常。如果出 現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法回基準(zhǔn)點(diǎn)的情況，可用示波器檢查是否有零標(biāo)記脈沖，若沒(méi)有，可考慮是測(cè)量系 統(tǒng)損壞。
　　用可編程器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析　可編程控制器發(fā)生故障時(shí)，其中斷原因以中斷堆棧的 方式記憶。使用編程器可以在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下，調(diào)出中斷堆棧和塊堆棧，按其所指示的原因 ，查明故障之所在，在可編程序控制器的維修中這是最常用、有效和快速的辦法。
　　接口信號(hào)檢查　通過(guò)用可編程序控制器檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接口信號(hào)，并與接口手冊(cè)的 正確信號(hào)相對(duì)比，亦可查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。
　　診斷備件替換法　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能不同劃分為不同模塊，隨著 現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來(lái)越大，技術(shù)也越來(lái)越復(fù)雜。按照常規(guī)的方法，很難把 故障定位到一個(gè)很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可縮短停機(jī)時(shí)間。我們可以根據(jù)模塊 的功能與故障現(xiàn)象，初步判斷出可能的故障模塊，用診斷備件將其替換，這樣可迅速判斷出 有故障的模塊。在沒(méi)有診斷備件的情況下采用現(xiàn)場(chǎng)相同或相容的模塊進(jìn)行替換檢查。對(duì)于現(xiàn) 代數(shù)控的維修，越來(lái)越多的情況下采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系 統(tǒng)正常工作，盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間，使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài) 下進(jìn)行，還要仔細(xì)檢查線(xiàn)路板的版本、型號(hào)、各種標(biāo)記，跨接是否相同，對(duì)于有關(guān)的機(jī)床數(shù) 據(jù)和電位計(jì)的位置應(yīng)做好記錄，拆線(xiàn)時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志。
　　利用系統(tǒng)的自診斷功能判斷　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)尤其是全功能數(shù)控具有很強(qiáng)的自診斷能力， 通過(guò)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，及時(shí)判斷故障，給出報(bào)警信息，并做出相應(yīng)的動(dòng)作， 避免事故發(fā)生。然而有時(shí)當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí)，就無(wú)法報(bào)警，有的數(shù)控系統(tǒng)可通過(guò)發(fā)光管不同 的閃爍頻率或不同的組合做出相應(yīng)的指示，這些指示配合使用就可幫助我們準(zhǔn)確地診斷出故 障模板的位置。
如SINUMERIK 8 系統(tǒng)根據(jù)MS100 CPU板上4個(gè)指示燈和操作面板上的FAULT燈的亮滅組合就可 判斷出故障位置。
　　上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，他們之間并無(wú)嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就可排除故障， 亦可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。其效果主要取決于對(duì)系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)的理解與掌握的深度， 以及維修經(jīng)驗(yàn)的多少等。