王峰郭连水
一、问题的提出
数控机床的广泛应用是工业企业提高设备技术水平和生产效率的有效手段，数控机床数控系统的可靠运行，直接关系到整个机床运行是否正常，也就是说，当数控系统故障发生后，如何迅速诊断故障的出处并解决问题使其恢复正常，是提高数控机床使用效率的迫切需要。
目前，数控系统品种繁多，FANUC0系统和FANUC16/18/21系统在我国广泛应用。该系列的数控系统可以通过串口传送NC参数和NC加工程序，却没有远程诊断功能，只能通过分析其故障代码，利用其硬件报替和软件报警功能，及时核对数控系统参数等方法诊断故障。
通常，进行这种数控系统的故障诊断和维修需要专业的维修人员。这样势必影响到数控机床的使用效率，增加数控机床的维护成本。
本文主要对FANUC0系统和FANUC16/18/21系统的故障诊断进行研究，通过分析数控系统常见的故障，总结出数控系统常见故障的排除方法，构建一个数控系统故障诊断的平台。采用直观形象的形式，演示故障产生的原因，结合数控机床诊断的实际情况，采用交互式流程图，使得故障排除的方法直观、易于实施。该系统作为一个开放的系统，可以对数控系统的故障诊断结果进行详细统计，为以后数控系统故障诊断提供参考。
二、故障诊断措施
在数控机床故障诊断中，对于不同类型的故障，采取不同的诊断措施。在诊断FANUC0系统和FANUC16/18/21系统故障时，根据该系列数控系统的特点，主要采取以下诊断措施：现象观察；利用数控系统的硬件和软件报警功能；利用状态显示诊断功能；及时核对数控系统的参数。
现象观察就是在数控系统发生故障时，首先观察各种外部现象，进行初步的判断。
利用数控系统的硬件报警功能就是分析FANUC0系统和FANUC16/18/21系统控制柜和控制面板上的报警指示灯所代表的故障类型，并进行详细分析，找出数控系统故障的原因。
利用数控系统的软件报警功能，就是充分利用数控系统的、自诊断功能，通过CRT上显示的报警代码来获知故障所在。
利用状态显示诊断功能，就是利用CRT画面的状态显示（通常用二进制字节的“0"和“1”指示）来检查数控系统是否将信号输入到机床，或是机床一侧各种主令开关、行程开关等通断触发的开关信号是否按要求正确输入到数控系统中。这样，就可以区分出故障是在机床一侧还是在数控系统一侧，将故障锁定在某一元件上、进而解决间题。
另外，外界的干扰或者误操作，有可能会引起数控系统参数的变化。系统参数变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床发生故障，整机不能正常工作，因此在发生故障时，应及时核对数控系统的参数。
三、计算机辅助故障诊断与管理系统
1．系统结构
基于上述故障诊断措施，结合实际经验，开发了计算机辅助数控机床故障诊断与管理系统，见图1。
图1
2．各模块功能
(1)管理模块
主要包括用户登陆、用户名添加、用户密码修改、用户权限设定等功能。用户在登陆系统以后，根据用户的权限不同，可以进行不同的操作。
(2)配置文件管理模块
配置参数以文件方式进行管理，根据实际需要，通过串口将配置文件传给数控机床。系统支持对配置文件的添加、删除、修改和浏览。
(3)故障查询模块
为了提高系统的易用性，系统可以根据故障代码对故障的处理方法进行查询。故障查询模块可以提高故障诊断效率，很有实用价值。
(4)参数查询模抉
根据参数号，查询机床故障诊断中用到的参数。在参数查询模块中，用户可以得到机床参数的意义、参数的相关说明、参数在数控系统中的地址等项信息。
(5)故障诊断模块
故障诊断模块作为该系统的主要模块，提供FANUC0系统和FANUC16/18/21系统常见故障的诊断方法。首先，通过直观形象的方式，演示故障发生的原因。然后提供故障诊断的流程图。下面以90号报警—返回参考位置异常为例说明故障诊断模块的实现思路。
①故障原因演示
90号报警是在返回参考点的过程中发生的报警。故障可能是由于返回参考点的速度设置不正确，返回参考点的位置太近，或者是硬件故障引起的。在系统中，以直观形象的方式，来演示故障发生的原因，用户可以设置不同的返回速度和位置，来查看它们满足什么条件时，会出现报警。使用户了解了故障发生的原因，有利于对故障进行处理。这一功能对于不熟悉FANUC0系统和FANUC16/18/21系统的设备维护人员来说尤其有用。
②故障排除流程
90号报警的内容如下：做进给轴返回基准点操作时，进给速度产生的位置跟随误差必须大于128个位置检测单位，否则位置编码器的“一转信号”不能有效地产生栅格点信号。