利用機(jī)外編程器排除數(shù)控機(jī)床故障

李成華

(河南省鶴壁市電工機(jī)械廠，河南鶴壁 458030)

數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的絕大部分故障都可以通過PLC程序檢查出來，有些故障可在屏幕上直接顯示出報(bào)警原因；有些故障在屏幕上有報(bào)警信息，但沒有直接反映報(bào)警的原因；有些故障不產(chǎn)生報(bào)警信息，只是有些動(dòng)作不執(zhí)行。遇到后兩種情況，跟蹤PLC梯形圖的運(yùn)行是確診故障很有效的方法：簡(jiǎn)單些的故障，可根據(jù)梯形圖通過PLC的狀態(tài)顯示信息監(jiān)視相關(guān)的輸入、輸出及標(biāo)志位的狀態(tài)，跟蹤程序的運(yùn)行；復(fù)雜些的故障，必須使用編程器來跟蹤梯形圖的運(yùn)行。下面用實(shí)例介紹利用機(jī)外編程器來排除數(shù)控機(jī)床故障的。

例1 一臺(tái)裝有西門子3M系統(tǒng)的數(shù)控球道磨床，在開機(jī)回參考點(diǎn)時(shí)，X軸和Y軸回參考點(diǎn)時(shí)沒問題，Z軸回參考點(diǎn)不走，手動(dòng)也不走

故障分析與檢測(cè) 兩個(gè)軸運(yùn)動(dòng)沒有問題，僅Z軸不動(dòng)，這說明系統(tǒng)沒有問題，可能是Z軸的使用條件沒有滿足。

根據(jù)西門子3M系統(tǒng)的工作原理，PLC輸出Q73.2是Z軸進(jìn)給使能信號(hào)(圖1)，檢查這個(gè)信號(hào)為0 V，確實(shí)有問題。

結(jié)合B軸進(jìn)給使能信號(hào)Q73.2的梯形圖分析，用機(jī)外編程器監(jiān)視梯形圖的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)闃?biāo)志位F122.4觸點(diǎn)沒有閉合導(dǎo)致Z軸進(jìn)給使能條件Q73.2沒有滿足。關(guān)于標(biāo)志位F122.4的梯形圖在PB3的15中，相關(guān)梯形圖如圖2所示。

用編程器繼續(xù)監(jiān)視梯形圖的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)圖2中標(biāo)志位F105.6的觸點(diǎn)沒有閉合。關(guān)于標(biāo)志位F105.6的梯形圖(圖3)在PB3的13中，監(jiān)視梯形圖圖3的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位F105.6無電是因?yàn)槎〞r(shí)器T8的觸點(diǎn)沒有閉合。

用編程器監(jiān)視圖4所示的關(guān)于定時(shí)器T8的梯形圖，發(fā)現(xiàn)定時(shí)器T8的輸入信號(hào)端T1連接的觸點(diǎn)I3.6沒有閉合，致使定時(shí)器T8沒有得電。

根據(jù)數(shù)控機(jī)床的控制原理，PLC輸入端信號(hào)I3.6是分度裝置的在位信號(hào)(圖5)，它來自于接近開關(guān)B36，屬于檢測(cè)分度裝置是否到位的反饋信號(hào)。測(cè)量I3.6的信號(hào)為0 V，至此懷疑分度裝置沒安裝到位，但檢查分度裝置已經(jīng)安裝到位了；接著檢查接近開關(guān)B36，發(fā)現(xiàn)B36的感應(yīng)端頭位置有問題：感應(yīng)頭與檢測(cè)目標(biāo)的距離有些遠(yuǎn)，檢測(cè)不到分度裝置已到位信號(hào)。

故障處理 將B36接近開關(guān)位置調(diào)整好，緊固后，機(jī)床Z軸正?；貐⒖键c(diǎn)沒有問題，機(jī)床故障被排除。

例2 一臺(tái)裝有西門子3TT系統(tǒng)的數(shù)控球道銑床工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)。這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)三工位的數(shù)控銑床，在1工位裝、卸工件，2工位粗銑，3工位精銑，正常時(shí)工作臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)

故障分析與檢查 根據(jù)工作臺(tái)的控制原理，旋轉(zhuǎn)時(shí)首先將工作臺(tái)浮起，這個(gè)動(dòng)作是氣動(dòng)的，浮起之后才能由液壓系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)浮起是氣動(dòng)電磁閥Y1.2由PLC輸出Q1.2控制。利用系統(tǒng)PC功能下的PLC STATUS(PLC狀態(tài))功能檢查PLC輸出Q1.2狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)時(shí)為“0”，沒有變?yōu)椤?”。為此以Q1.2為線索，用機(jī)外編程器在線跟蹤相關(guān)梯形圖的運(yùn)行狀態(tài)。

梯形圖在線跟蹤：將編程器PC685連接到數(shù)控系統(tǒng)上，查找關(guān)于Q1.2的梯形圖，在PB20的第2段中(圖6)，標(biāo)志位F97.0的觸點(diǎn)沒有閉合是PLC輸出Q1.2沒電的原因。

繼續(xù)觀察PB20的9段中關(guān)于標(biāo)志位F97.0的梯形圖(圖7)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位F120.6的觸點(diǎn)沒有閉合，使F97.0沒有置位。

繼續(xù)觀察PB20的3段中關(guān)于F120.6的梯形圖(圖 8)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位 F120.6沒電是因?yàn)闃?biāo)志位F120.4的觸點(diǎn)沒有閉合。

故障根本原因尚未找到，繼續(xù)跟蹤梯形圖PB20的3段，發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的先決條件標(biāo)志位F120.3的觸點(diǎn)沒有閉合是標(biāo)志位F120.4沒電的原因(圖9)。向下查看PB15的5段中關(guān)于F120.3的梯形圖(圖10)，標(biāo)志位 F122.3和 F121.5觸點(diǎn)都未閉合，導(dǎo)致F120.3沒電。根據(jù)機(jī)床工作原理，標(biāo)志位F121.5是工作臺(tái)到位信號(hào)，斷開是正常的，只有分度頭都在起始位置的標(biāo)志位F122.3觸點(diǎn)沒有閉合而影響了F120.3得電。

因機(jī)床安全的要求，只有兩個(gè)加工工位的分度頭都在起始位置時(shí)，工作臺(tái)才能旋轉(zhuǎn)。但分度頭無論怎樣分度，這個(gè)標(biāo)志位都是“0”，為此繼續(xù)跟蹤PB21的4段關(guān)于F122.3的梯形圖(圖11)，發(fā)現(xiàn)PLC輸入I9.7的觸點(diǎn)沒有閉合，故標(biāo)志位F122.3總是沒電。PLC輸入I9.7和I10.6連接的接近開關(guān)用來檢測(cè)反應(yīng)2、3工位分度頭是否在起始位置，正常情況下兩者應(yīng)該同步動(dòng)作，但分度時(shí)I9.7和I10.6狀態(tài)總是相反。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)3工位分度頭產(chǎn)生機(jī)械錯(cuò)位，是機(jī)械問題引起機(jī)床不能正常工作。

故障處理 調(diào)整3工位分度機(jī)械機(jī)構(gòu)，使兩個(gè)工位分度同步進(jìn)行，這時(shí)機(jī)床恢復(fù)正常使用。

結(jié)語

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。系統(tǒng)外部的故障主要指由于檢測(cè)開關(guān)、液壓元件、氣動(dòng)元件、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問題而引起的。數(shù)控設(shè)備的外部故障可以分為軟故障和外部硬件損壞引起的硬故障。軟故障是指由于操作、調(diào)整處理不當(dāng)引起的，這類故障多發(fā)生在設(shè)備使用前期或設(shè)備使用人員調(diào)整時(shí)期。

對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來說，另一個(gè)易出故障的地方為伺服單元。由于各軸的運(yùn)動(dòng)是靠伺服單元控制伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)的。用旋轉(zhuǎn)編碼器作速度反饋，用光柵尺作位置反饋。一般易出故障的地方為旋轉(zhuǎn)編碼器與伺服單元的驅(qū)動(dòng)模塊。也有個(gè)別的是由于電源原因而引起的系統(tǒng)混亂，特別是對(duì)那些帶計(jì)算機(jī)硬盤保存數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，例如德國西門子系統(tǒng)840C。

［1］谷清賢.數(shù)控編程與數(shù)值計(jì)算.上海：上海交通大學(xué)出版社，2006.