FANUC数控系统故障诊断技巧

数控机床经过近年来发展，技术已日臻成熟，功能越来越强，维修越来越方便。作为数控系统的最终用户（加工工厂）来说，应加强数控系统的维护保养，利用有效的设备资源，充分开发系统潜能，最大限度地为企业创造利润。

9.3.1　FANUC各系统的共性故障

对于FANUC系统，当数据输入/输出接口（RS-232C）工作不正常且报警时，不同系统的报警号也不同。

①3/6/0/16/18/20/power-mate，显示85～87号报警。

②10/11/12/15，当发生报警时，显示820～823号报警。

当数据输出接口不能正常工作时，一般有以下七种情况及处理方法：

1）输入数据操作时系统没有反应

①检查系统工作方式对不对，将系统的工作方式置于EDIT方式，且打开程序保护键；或者在输入参数时，也可置于急停状态。

②按FANUC系统出厂时的数据单，重新输入功能选择参数（0系统类的900号以后的参数，16系统类的9900号以后的参数，15系统类的9100号参数）。

③检查系统是否处于RESET状态。

2）输入/输出数据操作时系统发生了报警

①按表9.1检查系统参数。

表9.1　FANUC各系统输入/输出接口的参数表

续表

②按图9.2检查电缆接线。图9.2是机床面板的中继插头（25芯）到外部输入/输出设备（例如计算机）插头的信号电缆连接。

图9.2　电缆接线图

3）外部输入/输出设备的设定错误或硬件故障

外部输入/输出设备有便携式磁盘驱动器，FANUC通信软件和计算机等设备，在进行传输时，需确认以下五点：

①电源是否打开。

②波特率与停止位是否与FANUC系统的数据输入/输出参数设定匹配。

③硬件有无故障。

④传输的数据格式是否为ISO。

⑤数据位设定是否正确，一般为7位。

4）CNC系统与通信接口有关的印制板

CNC系统与通信接口有关的印制板见表9.2。

表9.2　FANUC各系统与通信接口有关的印制板

5）CNC系统与计算机进行通信

当CNC系统与计算机进行通信时，需注意以下四点：

①计算机的外壳与CNC系统需同时接地。

②不要在通电的情况下插拔连接电缆。

③不要在打雷时进行通信作业。

④通信电缆不能太长。

6）显示85、86、87号报警

如果发生85、86、87号报警，原因大致有以下三点：

①85号ALARM：

a.CNC系统波特率、停止位等参数的设定不正确。

b.外部输入/输出设备的通信参数与CNC的通信参数不匹配。

c.外部输入/输出设备故障。

②86号ALARM：

a.通信参数的设定不正确。

b.外部通信设备未通电。

c.电缆连接不正确，按照图9.2连接电缆，并插入正确插口。

d.外部传输设备不良。

e.CNC的通信接口已坏。

③87号ALARM：

a.外部输入/输出设备的通信参数与CNC的通信参数不匹配。

b.外部传输设备不良。

c.CNC的通信接口已坏。

7）CNC电源单元不能通电

CNC单元的电源上有两个灯：一个是电源指示灯，是绿色的；另一个是电源报警灯，是红色的。这里说的电源单元，包括电源输入单元和电源控制部分。

①当电源不能接通时，若电源指示灯（绿色）不亮。

a.电源单元的保险F1、F2已熔断。这是因为输入高电压引起的，或者是电源单元本身的元器件已损坏。

b.输入电压低。检查进入电源单元的电压，电压的容许值为AC220（1+10%）V，（50±1）Hz。

c.电源单元不良，内有元件损坏。

②电源指示灯亮，报警灯也消失，但电源不能接通。这时是因为电源接通（ON）的条件不满足，如图9.3所示的开关电路，电源的接通条件有三个：电源“ON”按钮闭合、电源“OFF”按钮闭合和外部报警接点打开。

图9.3　电源开关电路

图9.4　显示器电路

③电源单元报警灯亮。

A.24 V输出电压的保险熔断。

a.9 in显示器屏幕使用+24 V电压，如图9.4所示，检查+24 V与地是否短路。

b.显示器/手动数据输入线路板不良。

B.电源单元不良，此时，可按下述步骤进行检查。

a.将电源单元所有输出插头拔掉，只留下电源输入线和开关控制线。

b.将机床所有电源关掉，电源控制部分整体拔掉。

c.再开电源，此时，如果电源报警灯熄灭，那么可以认为电源单元正常；如果电源报警灯仍然亮，那么电源单元损坏。

注意：16/18系统电源拔下的时间不要超过30 min，因为SRAM的后备电源在电源单元上。

C.24 V的保险熔断。

a. +24 V是供外部输入/输出信号用的，按照图9.5检查外部输入/输出回路是否短路。

b.外部输入/输出开关引起+24 V短路或系统I/O板接触不良。

图9.5　输入/输出信号电路

图9.6　4.5 V电源的电路检查图

D.4.5 V电源的负荷短路。

检查方法：将+5 V电源所带的负荷一个一个地拔掉，每拔一次，必须先关闭电源再打开电路，如图9.6所示。

当拔掉任意一个+5 V电源负荷后，电源报警灯熄灭，可以说明该负荷及其连接电缆出现故障。

请注意：当拔掉电机编码器的插头时，如果是绝对位置编码器，还需要重新回零，机床才能恢复正常。

E.系统的印制板上有短路，需用万用表测量+5 V、±15 V、+24 V与0 V之间的电阻，必须在电源关的状态下测量。

a.将系统各印制板一个一个地往下拔，再打开电源，确认报警灯是否亮。

b.如果当某一印制板拔下后电源报警灯不亮，从而说明该印制板有问题，应更换该印制板。

c.对于0系统，如果+24 V与0 V短路，更换时一定要将输入/输出板与主板同时更换。

d.当计算机与CNC系统进行通信作业时，若CNC通信接口烧坏，有时也会使系统电源不能接通。

④返回参考点时出现偏差。

a.参考点位置偏差一个栅格，其故障原因和排除方法见表9.3。

表9.3　参考点位置偏差1个栅格时的故障原因和排除方法

续表

b.参考点返回位置是随机变化的，其故障原因和排除方法见表9.4。

表9.4　参考点返回位置是随机变化时的故障原因和排除方法

⑤返回参考点异常，显示器屏幕上出现90号报警。

A.参考点返回时，位置偏差量未超过128个脉冲时位置误差量可以在诊断画面里确认。3/6/0系统诊断号为800～803；16/18系统的诊断号为300。

a.检查确认快进速度。

b.检查确认快进速度的倍率选择信号（ROVl、ROV2）。

c.检查确认参考点减速信号。

d.检查确认外部减速信号离参考点距离太近。

B.参考点返回时，位置偏差量超过128个脉冲。

a.位置反馈信号的输出信号没有输出。

b.位置编码器不良。

c.位置编码器的供给电压偏低，要求一般不能低于4.8 V。

d.伺服控制部分和伺服接口部分不良。

⑥FAPT编程功能不能使用，主要是因为子CPU出现奇偶报警错误，致使FAPT的参数和程序丢失。若要重新恢复FAPT编程功能，必须重新输入FAPT编程的数据。 FAPT数据包括：系统参数（FAPT-SYS PARAM）、MTF（FAPT-MTF）、SETTING数据（FAPT-SETTING）、工具数据（FAPT-TOOL）、图形数据（FAPT-GRAPHIC）、程序（FAPT-FAMILY）和材质文件（FAPTMATERIAL）。

A.恢复的方法之一：

a.按住MDI上的“SP”键，打开电源。

b.用FANUC便携式3 in软磁盘驱动器输入数据时，按“AUXIIIARY”软键，输入RSTR、B、INPUT。

c.用FANUC PPR时，按“AUXIIIARY”软键，输入RSTR、P、INPUT。

d.如果是输出FAPT数据，按“AUXIIIARY”软键，输入DUMP、N、INPUT（N=B或P）。

B.恢复的方法二：

a.按住MDI上的“SP”键，重新开机，然后一项一项地输入FAPT数据。

b.在初始画面上，按“DATA SETTING”键，再按表9.5第一项，输入下表的数据。

表9.5　系统与参数表

c.在初始画面上，按“DADA SETTING”软键，输入5、N、INPUT，就可以输入材质数据。

d.在初始画面上，按“PROGRAM”软键，输入2、N、INPUT，就可以输入FAPT程序。

e.位置画面的位置数值是否变化，如位置画面的数值不变化，见表9.6；如位置画面的数值变化，见表9.7。

f.CNC的内部状态。

g.利用PMC的诊断功能，确认输入/输出信号的状态。

⑦在自动方式下系统不运行。

自动运行启动灯不亮时的检查点：

确认CNC的状态，具体见表9.8。

机床操作面板上自动运行启动灯是否亮，具体见表9.9。

表9.6　位置画面的数值不变化

表9.7　位置画面的数值变化

表9.8　CNC的状态表

表9.9　自动运行启动指示灯点亮

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⑧手摇脉冲发生器进给（MPG）方式下机床不运行，其原因见表9.10。

表9.10　手摇脉冲发生器进给时机床不运行

⑨显示器上显示电池电压不足警告（BAT）。 FANUC系统在工作一段时间以后（1～2年）电压不足时，就在显示屏上显示警告信息“BAT”，这时要及时（在一周内）更换电池。FANUC系统建议一年更换一次电池。 FANUC系统所用电池的规格和用途见表9.11。

表9.11　FANUC系统所用电池的规格和用途

⑩加工精度差，表面光洁度不好。

A.车床车削螺纹时不能执行或者加工的螺纹尺寸短，系统参数设定错误，螺纹加工的加/减速时的起始速度设得太高。 0系统的参数是#528和#529，16系统的参数是#1627。

B.车床车削的螺纹精度不好。

a.正确选择伺服电动机，高精度螺纹应选用α或αm型电动机，这两类电动机的快速性（加减速特性）好。

b.使用主轴电动机。

主轴与位置编码器（1 024脉冲/r）1∶1安装，而且尽量用刚性连接，若用皮带相连，应调好松紧，运转中不要抖动。

c.检查伺服电动机上脉冲编码器的安装是否松动，特别是使用分离型编码器（2 000脉冲/r、2 500脉冲/r、3 000脉冲/r）时，其安装方法与（1 024脉冲/r）的要求一样。

d.主轴参数调整。主要是比例增益、积分增益和加减速时间常数。有的软件版本有前反馈功能，此时，可加大前馈系数，具体参见“FANUC主轴参数说明书”。

e.伺服参数调整。

根据实际的工作台情况，调整电动机的负载惯量比。机床传动机构的惯量（电动机的负载）与电动机的惯量不匹配，是加工精度差的主要原因。因此，必须根据实际的电动机负载计算惯量比。 0系统是8n2l号参数，16系统是2021号参数，15系统是1875号参数。

使用PI控制。 0系统是8n03#3号参数，16系统是2003#3号参数，15系统是1808#3号参数。

使用HRV控制。目前FANUC已开发了HRV1、HRV2和HRV3，不同的软件（伺服控制）版本用不同的HRV。具体参见“FANUC伺服电动机说明书”。

使用250 μs加速反馈。 0系统是8n66号参数，16系统是2066号参数，15系统是1894号参数。

使用速度回路高速端比例处理功能。 0系统无此功能，16系统为2017#7号参数，15系统为1959#7号参数。

增加伺服增益。 0系统是517号参数，16系统1825号参数，15系统1825号参数。

设定工作台的反向间隙值。 0系统为535～538号参数，16系统为1851号参数，15系统为1851号参数。

根据伺服软件版本，还可以使用伺服的前馈功能和精细加减速功能。前馈系数可调至0.95以上。

C.铣床和加工中心加工的精度和光洁度差：除了进行A条目中所述的调整之外，还可以使用G08、G05功能。为此，须首先调整G08、G05的有关参数。具体见系统参数说明书。

⑪车床：G02或G03加工轨迹不是圆，X轴尺寸值。

a.半径编程输入的是直径值，直径编程输入的是半径值。

b.半径编程用了直径刀补值，直径编程用了半径刀补值。

⑫车床加工的尺寸不对，用刀尖半径补偿时。

a.G41和G42使用不对。

b.走刀变向后未修改G41和G42。

c.刀具与工件的相对位置方位号设定错，解决办法见车床的操作说明书。

d.对刀不对，对刀时应考虑是否含有刀尖半径尺寸。

⑬车床不能用MDI键盘输入刀补量、坐标系偏移量和宏程序变量，原因是参数设定不对。

a.0系统应设定78#0-3位。

b.16系统应设定3290号参数。

⑭车床不能用MDI键盘输入刀补量和坐标系偏移量，原因是参数设定不对，应检查如下参数：

a.0系统728号参数和729号参数。

b.16系统5013号参数和5014号参数。

⑮加工螺纹时主轴转数不对，梯形图编制不对或参数设定不对，修改梯形图和参数，使主轴速度倍率为1时对应程序输入的S值。

⑯G00、G01、G02均不能执行有如下原因：

a.CNC已置于每转进给，但是未启动主轴。

b.梯形图中使用了主轴速度到达信号，但该信号未置1。

c.速度倍率值为0。

解决办法如下：

a.启动主轴或用每分钟进给。

b.检查倍率值。

⑰不能显示实际主轴转数有如下原因：

a.参数设定不对。

b.主轴上没有位置编码器。

c.系统未选择主轴控制的有关功能。

解决办法如下：

a.必须选择主轴的有关控制功能（主轴与进给的同步），并装上主轴位置编码器。

b.设定相应参数，对于模拟主轴：0系统要设定参数71#0，16系统要设定参数3105#2和3111#6，且同时要将参数3106#5置0。

⑱系统运行不正常，功能不按指令执行。

原因：CNC系统参数丢失。

解决办法：系统全清零，重新输入系统参数。

⑲T、M、S功能有时不执行。

原因：TMF和TFIN的时间短。

解决办法：一般TMF和TFIN时间设为100 ms。

⑳全闭环时系统振荡，响声大。

原因：传动链（包括机械、电气）的刚性不足（有间隙、皮带松、变形大、导轨与工作台间的摩擦大、润滑不良等）。

解决办法：解决上述有关问题，主要是机械问题。

㉑主轴能以较低速度转几转，然后就会出现408#（0系统）、710#（16系统）参数报警。

原因：主轴电动机无反馈或反馈断线。

解决办法：检查反馈电缆或反馈电路。

㉒按下急停按钮，系统无任何反应，在诊断画面（或梯形图）上检查∗ESP信号，其状态不变。

原因：系统死机，印制板未插好。

解决办法：插好印制板。

㉓给1个、2个脉冲机床不动，3个脉冲走了4 μm或5 μm。

原因：机床爬行。

解决办法：处理机床导轨和工作台之间的摩擦与润滑，适当加大伺服增益。

㉔车床：刀具长度补偿加不上。

原因：T代码的位数设定不对，使用哪一位T代码的补偿参数设定不对。

解决办法：

a.T代码可设为4位或2位。 T代码设为4位时，补偿代码可用前两位或后两位：T代码设为2位时，补偿代码可用前一位或后一位。 0系统设参数14#0和13#1，16系统设参数为5002#0、5002#1和3032#参数。

b.在编译梯形图时，应注意译码指令的使用：0系统为BCD译码指令，16系统为二进制译码指令。

㉕MDI键盘的输入与显示器的显示字符不相符。

原因：大、小键盘的参数设定不对。

解决办法：检查参数，设定相应值。

㉖PMC程序（梯形图）不能传送。

原因：

a.电缆不对。 0系统与16系统用的电缆（计算机与CNC的RS-232C口间）接线不同。

b.波特率不对。计算机与CNC两边的波特率值不一样。

c.梯形图软件不对。不同系统用的软件不一样。

解决办法如下：

a.按上述原因解决。

b.2.0系统的梯形图从CNC传至计算机时，必须在CNC上插有PMC编辑卡。

9.3.2　系统维修的方法

（1）报警的显示

当产生报警时，CNC显示画面可以直接切换至报警画面，由参数确定。

16系统的参数是3111#7（NAP），0系统的参数是64#5（NAP）。

一般设定该参数，使产生报警时切换至报警画面。

取下控制轴电动机，如果需要将控制轴的其中一个轴的放大器和电机取下，有以下几种方法。

如果在自动和手动方式下运行程序时，位置画面的显示的位置值还能变化，则修改下列参数或PMC信号。

16系统：

参数2009#0（SDMY）（内装PMC） =1

参数2205#2（PDMY）（分离型PMC） =1

参数1800#1（CVR） =1

PMC信号：MLK（机床锁住G44.1）信号接通（ =1）

0系统：

参数8n09#0位（n=1，2，3，4轴号） =1

参数10#2（OFFVY） =1

PMC信号：MLK（机床锁住G117.1）信号接通（ =1）

如果欲将α双轴伺服放大器做单轴伺服放大器使用时，应将电机伺服放大器的插头作如下处理：

16系统（其短接见表9.12），或者将参数“1023”设为“ -128”。若用分离型编码器，还须将参数1815#5（APC） =0。

表9.12　FANUC 16系统管脚短接表

0系统用α伺服电机时须将M184、M187、M194、M197的脚⑦、脚⑫短接。

如果要使系统处于锁住状态，应设定以下参数：

16系统：参数1005#7（RMB）、参数0012#7（RMV）、参数1005#6（MCC）；

0系统：无以上对应参数，只能用机床锁住。

是否使用硬超程（OT）维修时，为了方便，可以去掉硬超程报警，其方法是用参数设定。

16系统：参数3004#4（OTH）；

0系统：参数15#2（车床）、参数57#5（铣床和加工中心）。

解除风扇报警（报警701）。

16系统：用参数8901#0（FAN）设定。

0系统：无相应参数。

互锁（INTERLOCK）信号的选择，维修时为了判断故障，可以利用或取消互锁信号，此时可设定以下参数：

16系统：参数3003#0（ITL）。

IT信号：参数3003#1（RILK）；

RILK信号：参数3003#2（ITx）；

IT1～IT8：参数3003#3（DIT）、+MIT1～-MIT4。

0系统：

ITx：参数8#7和12#1（铣床和加工中心）、参数8#7（车床）。

+MIT1～-MIT4：参数49#0（铣床和加工中心）、参数24#7（车床）。

卸掉串行主轴电动机。是否使用串行主轴电动机（指FANUC的数字式控制主轴电动机），由以下参数确定：

16系统：参数370l#1（ISI）。

0系统：参数71#7（FSRSP）。有时为了尽快找出故障，可以用该参数去掉串行主轴电动机。

（2）伺服电动机初始化的方法

如果伺服控制参数丢失或初始参数值不对，会使电动机的力矩小，运行时产生很大的噪声，或有416#、417#报警，按下述方法进行初始化，首先需要设定系统参数，以显示出伺服的初始化画面。

16系统：设定参数3111#0 =1。

0系统：设定参数389#0 =0。

显示出伺服初始化画面“Servo Initiate”后，按该画面提示的步骤操作，输入各项的要求值。

将伺服初始化位置“0”，表明须进行初始化设定。

输入电动机的代码，FANUC已将其生产的各类、各规格的电动机编码，按各控制轴使用的型号输入相应的代码。

AMR=00000000。

CMR（给伺服的控制指令的倍乘比），一般设为“2”。

柔性变速比的分子项N。

柔性变速比的分母项M。其算法如下：计算时应考虑电动机与滚珠丝杠之间的变速比。

进给方向。运行后若发现进给方向相反，可将“111”改为“ -11l”。

速度脉冲数，设为“8 192”。

位置脉冲数，设为“12 500”。

参考计数器容量，设为电动机转动一周工作台的移动量，按以上步骤对各进给轴一一设定，设完后关机，再开机。