FANUC数控系统故障诊断与控制
陈森林
(中国一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂,江苏 无锡 214026)
摘 要：分析了FANUC数控系统绝对原点丢失、返回参考点不准确、误差过大与伺服报警等三大主要故障类型，对参考点建立与误差过大产生的机制和原理进行了剖析，提出了校正参考点和消除误差过大的解决方案，结合具体设备故障案例，根据不同的故障原因，制定了不同的问题解决方法和步骤。
引 言
本公司机加工车间有26台加工中心使用FANUC数控系统，近3年来的统计显示，这些数控机床发生绝对原点丢失、返回参考点不准确、误差过大与伺服报警这三大类的频次较高。造成这三类故障的因素相对复杂，排除时间长，影响生产进度。针对此情况，本文针对这三类典型的故障案例，通过原理分析及现状检查确定故障因子，并提供相应的解决方案，为读者解决类似问题提供参考思路。
1 FANUC数控系统故障维修典型案例
下面介绍三种典型的FANUC数控系统的故障现象、原理分析、原因查找及解决方案制订：
1.1 典型故障1：绝对零点丢失
实例：用以加工缸盖的大连某加工中心出现300号报警，其报警信息为“Absolute position information loss”
原理分析：如图1 ，电机编码器反馈电缆连接到伺服放大器，绝对位置信息就保存在伺服放大器存储器中，当机床断电时，通过绝对位置编码器电池提供电源保存数据。
图1 伺服控制连接图
从图2可以看出，绝对参考点建立时不需要档块和减速开关信号，所以又称为“无档块方式回零”。
图中ZRN 从0 变1 不是通过档块和减速开关实现信号翻转的，而是通过人为的修改参数
（1815# b5）来实现信号的置1，并在其后的第一个栅格作为零点。用α 脉冲编码器检测机床的绝对位置，须在检测到编码器的1 转信号(PCZ)时，将绝对位置检测回路的位置计数器清零，然后用该计数器记忆机床的位置，因此，完成上述作业后，在建立参考点之前，必须检测到1 转信号。之后，重新接上NC 电源，并在解除急停后，就接收脉冲编码器的绝对位置数据，进行数据更新。
图2 参考点建立动作时序图
故障原因：由上述原理可知，绝对位置信息丢失，也即300号报警的可能性有下述4种： a. 绝对位置编码器后备电池掉电； b．更换了编码器或伺服电机； c．更换了伺服放大器；
d．反馈电缆脱离伺服放大器或伺服电机。
解决方案：由于故障是在设备运行时发生的，所以排除了原因2和原因3的因素，然后检查了绝对位置编码器后备电池，发现电池连接良好，电压正常。最后检查反馈电缆连接，发现电缆线有破损断线，经处理后，重新设定绝对零点，恢复参考点，消除报警。
注意：绝对位置编码器通常采用无档块、无标志的机床结构，重新恢复参考点 很难精确地回到原来的那个点上。所以新的参考点建立后，一定要对机械坐标零点、 工件零点、第二参考点进行校准（通过参数修正）。
1.2 典型故障2：返回参考点不准确
实例：缸盖线台中精机，采用增量回零方式，X轴返回参考点可以完成，不报警。但偶尔会差
一个丝杠螺距，非常有规律。
原因分析：这种现象是数控机床非常典型的故障之一。其原因是减速档块位置距离栅格位置太近或太靠近参考点时，处于一种“临界状态”，导致了离散误差。
图3 减速挡块太靠近前1个栅格的动作时序图
由于触电开关信号通、断的精确度比较差，所以信号触发的时间不很准确，当信号来早时，就找到栅格①。当信号来迟时，就找到信号②，参见图3所示。或者时而找到栅格②，时而找到栅格③，如图4所示。
图4减速挡块太靠近参考点的动作时序图
解决方案：根据上述原因分析，解决此问题有2种方案：一是在栅格不变的情况下调整挡块位置；二是在挡块位置不变的情况下调整栅格偏移量。
a.调整档块位置。
由于故障是因为挡块位置太靠近栅格位置造成的，所以调整时，需要将挡块位置调整到离开栅格位置。该机床的丝杠螺距为10mm，将挡块位置往任意方向调整5mm左右即可，调整后重新回参考点，即建立新的坐标系。
b．通过参数1850#栅格偏移量，调整栅格位置处于合理位置。即挡块位置不变，将栅格位置偏移，具体步骤如下：
①手动返回参考点。
②选择诊断画面，读取诊断号0302 的值。（0302 的含义——从档块脱离的位置到读取到第一个栅格信号时的距离）
③记录参数1821 的值，1821#参数中设定的是参考计数器容量。
④微调减速档块，使诊断号0302 中的值等于1821 设定值的一半。（?栅格）
⑤之后，一面多次重复进行手动回参考点，一面确认诊断号0302 上显示的值每次为1/2 栅格左右，而且变化幅度不大。
1.3 典型故障3：误差过大与伺服报警（410#/411#报警）
实例：缸体线立式加工中心（X轴为全闭环控制），低速运行时无报警，但是无论在哪种方式下高速移动X 轴时（包括JOG 方式、自动方式、回参考点方式）出现411#报警。
原理分析：410# 报警是伺服轴停止时误差计数器读出的实际误差值大于1829 中的限定值，如图5（a）所示：
图5 工作台停止误差与移动误差
411# 报警是伺服轴在运动过程中，误差计数器读出的实际误差值大于1828 中的极限值，如图5b所示：
这两种报警在我们日常生产中也是比较常见的。那么机床在什么情况下容易发生这两个报警呢？我们如何解决呢？首先我们还是从工作原理入手去分析。在这此主要介绍误差计数器的工作过程。误差计数器的读数过程如下图6所示：