摘要：任何一个数控系统，即使采用了最好的设计方法、最新的电子元件，也可能发生系统初期失效故障长期运行偶发故障和各部件的老化损坏等一系列故障。本文就CNC系统故障给出几种常见诊断方法。
关键词：CNC系统；故障诊断；数控机床
CNC系统大都具有很强的自诊断功能，当机床发生故障时，可以对整台数控机床包括数控系统本身进行故障的诊断和排查，并将诊断信息或错误以报警号和错误代码的形式显示在CRT或LCD上。FANUC Oi系列数控系统报警信息一般有两种形：CRT或LCD报警信息提示和系统线路板或单元模块上的LED状态。
一、CNC系统硬件故障检测与维修
1、数控系统硬件故障诊断方法：
（1）系统自诊断：一般的CNC、PLC装置都配有故障诊断系统，可以由各种开关、传感器等油位、温度、油压等状态信息，设置成若干报警提示，方便故障诊断的部位和原因。自诊断程序就是对数控机床各部分包括CNC系统本身进行状态或故障检测的软件，当机床出现故障时，利用该诊断程序能够诊断出故障源范围及其具体位置。自诊断程序主要包括开机自诊断、在线诊断、离线诊断。
（2）常规检查
常规检查包括：外观检查、连接电缆、连接线检查、连接端及接插件检查、在恶劣环境下工作的元器件检查、易损部位的元器件检查、定期保养的部件及元器件的检查、电源电压检查等内容。
2、硬件报警显示的故障
硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯（一般由LED发光管或小型指示灯组成）的指示，是一种自诊断指示方法，当CRT/LCD上的报警号未出现或CRT/LCD不亮时，LED或数码管指示是主要的报警内容。
二、CNC系统软件故障诊断与维修
1、软件故障发生的原因：
（1）误操作不规范操作：在调试用户程序或修改机床参数时，操作者删除或更改了软件内容或参数，从而造成软件故障。有时操作者违反机床操作规程，也会造成机床报警或者停机等软件故障。
（2）供电电池电压不足：为RAM供电的电池电压经过长时间的使用后，电池电压降低到监测电压以下，或在停电情况下拔下为RAM供电的电池、电池电路断路或短路、电池电路接触不良等都会造成RAM得不到维持电压，从而使系统丢失软件和参数。
（3）干扰信号引起软件故障：由于电源电压的波动或者干扰脉冲窜入数控系统总线，引起逻辑时序错误或者造成数控装置停止运行等。
（4）软件死循环：运行复杂程序或者由于程序错误而至进行大量计算，有时会造成系统陷入死循环，引起中断，产生软件故障。
（5）用户程序错误：指的是由于用户程序语法错误、输入非法数据等造成的的软件故障。
2、软件故障的排除
（1）对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障，可通过对数据程序更改或清除，然后重新输入的方法来恢复系统的正常工作。
（2）对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。
（3）NC复位、PLC复位能使后继操作重新开始，而不会破坏有关软件和正常处理的结果，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC、PLC采用清除法时，可能会使数据全部丢失，应注意保护不想清除的数据。
（4）开关系统电源是清除软件故障的常用方法，但在出现故障报警或开关机之前一定要将报警的内容记录下来，以便排除故障
三、CNC系统故障报警分类及处理
根据报警显示形式不同，FANUC 0i-D可以分为：报警号显示报警与文本提示报警。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆前者既有报警号，还有相应的文本提示信息，CNC的绝大部分报警属于此类情况；后者只显示提示文本，一般在PMC程序编辑与数据I/O时出现。
根据故障部位及引起故障原因的不同，FANUC-0iD系统将故障及发生故障的原因分为以下几大类：
1.CNC报警；2.PMC报警；3.串行主轴报警（SP9001～SP9136）；
4.PS0090报警（回零动作异常）；5.SV0301～SV0306报警（APC报警，绝对编码器故障）；6.SV0401报警（伺服准备完成信号断开）；7.SV 0404报警（伺服准备就绪信号接通）；8.SV0410报警（停止时位置偏差过大）；9.SV0411报警（运动中误差过大）；10.SV0445～SV0447，SV0447（反馈断线）；11.SV0368报警（内装脉冲编码器串行数据错误）；12.SV0417报警（数字伺服系统异常）；13.SV0462（CNC 数据传输失败），SV0463（从属数据 传输失败）；14.SV0443报警（电源放大器PSM 控制板内冷却风扇故障）；15.SV5136报警（FSSB：放大器数量不足）；
16.DS0300报警（APC报警，须回参考点）；17.DS0307～DS0308报警（绝对脉冲编码器电池电压低）；18.报警OH0700（控制单元过热）；19.OH0701报警（风扇电机过热）；20.SP9056报警（主轴放大器SPM内冷风扇故障）；21.SP9073报警（传感器断线）；22.SP1220，SV5136报警（无主轴放大器报警）；23.SYS ALM***（系统报警）
四、系统黑屏故障诊断与维修
故障现象：通电后LCD上没有任何显示，停留在显示“LOADING GRAPHIC SYSTEM”（加载图形系统）的情形。
（1）可能的原因：
① LCD电缆、背光灯电缆不良或者连接器的连接不良；② 所需软件尚未安装；③ 主板、变频器板不良。
（2）解决方法：
①确认LED 显示
请参照说明书关于主板LED显示项的报警说明，确认主板的LED点亮情况。如果主板正常启动，LED的显示为通常运行中的情况下，则可能是由于电缆连接不良，或逆变器电路板不良等显示系统的不良所致。在启动处理过程中停止时，可能是由于硬件的不良（包括安装不良），或没有安装所需软件等。
②确认LCD电缆、背光灯的布线
请确认背光灯连接器及LCD连接器是否与电缆切实连接。这些电缆在发那科公司出厂时已经连好，在需要进行维修而拆下电缆时，特别要引起注意。
③确认是否已经安装所需软件，如果FROM中没有储存所需软件时，CNC可能无法启动。
五、系统开机急停诊断与维修
紧急停止不能解除是一个常见故障，当故障发生时显示器下方显示“紧急停止”或“EMERGENCY STOP”，机床操作面板方式开关不能切换，MCC不吸合，伺服及主轴放大器不能工作，系统并不发出具体的报警号，根据机床厂PMC报警编辑不同，有时会出现1000#以后的PMC报警。
机床厂家一般将一些重要的安全信号（包括紧急停止开关）与紧急停止信号串联，以确保安全。如果急停开关开关或超程开关连接不良也出现急停报警保障。
六、结语
通过对数控系统故障及发生原因的分析研究，总结出数控机床CNC系统常见故障类型和解决方法，方便了人们在使用数控机床过程中能够比较顺利地找出故障原因并解决之，有利于人们对数控机床的CNC系统本质的认识，提高对数控机床故障的处理能力。
参考文献：
[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修[M].高等教育出版社，2012.7.
[2]薛光辉，吴淼.机电设备故障诊断方法研究现状与发展趋势[J].煤炭工程，2010（5）.
[3]秦立高.机床维修手册[M].北京：国防工业出版社，2000.
论文作者:郑虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
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