引言
故障自诊断技术是当今数控系统中一项十分重要的技术，它是评价数控系统性能的一个重要指标。随着微处理器技术的发展，数控系统的自诊断能力越来越强，从原来简单的诊断朝着多功能和智能化的方向发展。数控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。因此，对维修人员来说，熟悉和运用系统的自诊断功能是十分重要的。
所谓数控系统的自诊断，就是向被诊断的部件或装置写入一串称为测试码的数据，然后观察系统相应的输出数据(称为校验码)，根据事先已知的测试码、校验码与故障的对应关系，通过对观察结果的分析确定故障原因。
系统自诊断的运行机制是：一般在系统开机后，自动诊断整个硬件系统，为系统的正常工作做好准备；另外，在运行或输入加工程序过程中，一旦发现错误，则数控系统自动进入自诊断状态，通过故障检测定位并发出故障报警信息。
CNC系统自诊断技术应用主要有启动诊断、在线诊断和离线诊断3种方式。
目前，日本FANUC公司的数控系统在我国市场的占有率远远超过其他的数控系统。该系统不但在
设计中大量采用模块化结构，具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力和完善的保护措施，还提供了丰富的PMC信号和PMC功能指令，具有很强的DNC功能及丰富的维修报警和诊断功能。下面以FANUC公司的数控系统为例，介绍利用数控系统的自诊断功能法进行故障诊断的方法。
一、启动诊断
所谓启动诊断是指CNC每次从通电开始进入到正常的运行准备状态为止系统内部诊断程序自动执行的诊断。利用启动诊断，可以测出系统大部分硬件故障，因此，它是提高系统可靠性的有力措施。每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止，系统内部的诊断程序自动执行对CPU、存储器、总线和I/O单元等模块、印制线路板、CRT单元、阅读机及软盘驱动器等外围设备进行运行前的功能测试，确认系统的主要硬件是否可以正常工作，并将检测结果在CRT上显示出来。一旦检测通不过，则在CRT上显示出报警信息或报警号，指出哪个部件发生了故障。只有当全部开机诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行准备状态。启动诊断通常可将故障原因定位到电路板或模块上，有些甚至可以定位到芯片上，如指出哪块EPRoM出现了故障，但在很多情况下只能将故障原因定位在某一范围内，维修人员需要通过维修手册中所提供的多种可能造成故障的原因及相应排除方法，找到真正的故障原因并加以排除。
例1，配置FANUC—10TE数控系统的机床。故障现象：开机后CRT显示如下
FSl01TE1399B
ROM TEST：END
RAM TEST
故障分析：CRT显示表明ROM狈0试通过，RAM测试未通过。
故障处理：这需要从RAM本身参数是否丢失、外部电池是否失效或接触不良等方面进行检查。
二、根据报警信息在线诊断
在线诊断是指通过cNC系统的内装诊断程序，在系统处于正常运行状态时，实时自动对数控装置、伺服系统、外部的I/O及其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。系统不仅能在屏幕上显示报警号及报警内容，而且还能实时显示NC内部关键标志寄存器及PLC内操作单元的状态，为故障诊断提供极大的方便。在线诊断对CNC系统的操作者和维修人员分析系统故障原因、确定故障部位都大有帮助。当机床运行中发生故障时，利用自诊断功能，在CRT上会显示诊断编号和内容，还能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障起因是在数控系统部分还是机械部分，并能指示出故障的大致部位。因此，这种方法是当前维修中最常用也是最有效的一种方法。数控机床诊断功能提示的故障信息越丰富，越能给故障诊断带来方便。
例2，北京第一机床厂生产的Ⅺ为040数控铣床，配备的数控系统为FANUC-3MA。
故障现象：驱动z轴时就产生3l号报警。
故障分析：查维修手册，31号报警为误差寄存器的内容大于规定值。
根据31号报警指示，将31号机床参数的内容由2000改为5000，与菇X，Y轴的机床参数相同，然后用手轮驱动：轴，31号报警消除，但又产生了32号报警。查维修手册知，32号报警为Z轴误差寄存器的内容超过了±32767或数模变换器的命令值超出了-8192-+8 191的范围。将参数改为3333后，32号报警消除，31号报警又出现。反复修改机床参数，故障均不能排除。为了诊断彳轴位置控制单元是否出了故障，将800，801，802诊断号调出，发现800在-1与-2间变化，801在+1与-1间变化，而802却为0，没有任何变化。这说明z轴位置控制单元出现了故障。为了准确定位控制单元故障，将z轴与y轴的位置信号进行变换，即用y轴控制信号去控制z轴，用z轴控制信号去控制y轴，y轴就发生31号报警(实际是z轴报警)，同时，诊断号801也变为“0”了，802有了变化。通过这样的变换，再一次证明z轴位置控制单元有问题。
变换z轴，y轴伺服驱动系统，仍不能排除故障。变换伺服驱动控制信号及位置控制信号，z轴信号能驱动y轴，y轴信号不能驱动z轴。这样就将故障定点在z轴伺服电动机，拆开彳轴伺服电动机，发现位置编码器与电动机之间的十字连接块脱落(编码器上的固定螺钉断裂)，使得电动机在工作中无反馈信号而报警。
故障处理：将伺服电动机与位置编码器用十字连接块连接好，故障消除。
例3，McH500卧式加工中心，采用FANUC一0M数控系统。
故障现象：y轴移动偏差量大于报警设定值故障。加工过程中出现AL421报警，即y轴移动中的位置偏差量大于报警设定植。
故障分析：该加工中心采用闭环控制方式，以安装于导轨侧和立柱上的光栅尺为位置测量元件，其输出的位置测量信号为系统位置环的反馈信号，系统控制以位置环为外环，以安装于伺服电动机端部的旋转编码器为角度测量元件，其输出信号为控制系统速度环的反馈信号，速度环为系统控制的内环。伺服电动机和滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据该机床的控制原理和机床传动联接方式，初步判断出AL421报警的原因是y轴联轴器联接不良。经检查，发现联轴器连接螺钉有一点松动。
故障处理：紧固y轴传动系统中所有的紧定螺钉后，故障排除。
三、离线诊断
当CNC系统出现故障或要判断系统是否真有故障时，往往要停止加工和停机进行检查，这就是离线诊断(或称脱机诊断)。离线诊断的主要目的是修复系统和故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。如缩小到某个模块、某个印制线路板上或板上的某部分电路，甚至到某个芯片部位。早期CNC装置是采用专用诊断纸带对CNC系统进行脱机诊断。诊断纸带提供诊断所需数据，诊断时将诊断纸带内容读入CNC系统的RAM中，系统中的微处理器根据响应的输出数据进行分析，以判断系统是否有故障并确定故障的位置。近期的CNC系统则是采用工程师面板改装过的CNC系统或专用测试装置进行测试。现代CNC系统中，这样维修诊断更为方便。由于计算机技术及网络通信技术的飞速发展，自诊断系统也在朝着2个方向发展：依靠系统资源发展人工智能专家故障诊断系统；将利用网络技术发展网络远程通信自诊断系统，如FANUC-16系统支持网络功能。
结束语
通过分析CNC系统自诊断技术应用的3种方式，并以FANUC系统为例，介绍了数控系统自诊断技术的具体应用，为维修人员提供思路。
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