淺析PLC在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的運(yùn)用

李憲文

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

數(shù)控機(jī)床PLC總體上可分為兩類：一類是綜合設(shè)計(jì)PLC與CNC裝置的產(chǎn)品，PLC含在CNC的裝置內(nèi)，裝置間的信號(hào)傳遞通過CNC本身的接口來完成，因此稱為內(nèi)裝型，或者集成型。另一類則是利用專業(yè)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品來單獨(dú)完成數(shù)控機(jī)床的控制功能，可獨(dú)立完成CNC系統(tǒng)需求的任務(wù)，因此稱為獨(dú)立型，或者外裝型。

PLC在數(shù)控機(jī)床上起著連接機(jī)床側(cè)與數(shù)控裝置的橋梁作用。一方面，PLC接受CNC處理經(jīng)過譯碼、輸出等處理后，送到機(jī)床側(cè)，機(jī)床完成相應(yīng)的操作，控制機(jī)床的運(yùn)行；另一方面，PLC可接受機(jī)床側(cè)的邏輯信號(hào)，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息的反饋。

數(shù)控機(jī)床已廣泛應(yīng)用在模具加工行業(yè)之中。在其使用的過程中，數(shù)控機(jī)床會(huì)出現(xiàn)較為常見的故障。數(shù)控機(jī)床的故障可分為機(jī)床側(cè)故障和控制系統(tǒng)故障，由于科學(xué)的發(fā)展使控制系統(tǒng)的可靠性越來越高，系統(tǒng)故障率也越來越低，因此，常見的故障大部分是機(jī)床側(cè)故障。數(shù)控機(jī)床側(cè)故障，是指機(jī)床的非控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，包括機(jī)械、液壓、檢測(cè)開關(guān)、強(qiáng)電等一系列問題，可分為主機(jī)故障和輔助裝置故障。利用PLC進(jìn)行機(jī)床側(cè)故障診斷的準(zhǔn)確性和效率較高。

當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)PLC故障時(shí)，一般有三種形式：一是CNC故障報(bào)警；二是提示CNC故障顯示但不反映故障的真正原因；三是沒有任何提示。對(duì)于后面得兩種情況，我們可以根據(jù)PLC的輸入、輸出信息來分析和判斷故障的原因，這是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法。本文通過實(shí)例，總結(jié)了一些有效的數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷的方法。

1 數(shù)控機(jī)床PLC故障的顯示情況

1.1 故障報(bào)警并且直接找到故障原因

數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障報(bào)警，并且能直接找到故障的發(fā)生原因，這種能夠根據(jù)報(bào)警信息直接查找到故障的數(shù)控機(jī)床，要求CNC與PLC之間的信息傳遞功能非常強(qiáng)大，CNC有非常充分完善的檢測(cè)功能。因此，軟件和硬件系統(tǒng)需要非常復(fù)雜復(fù)雜，機(jī)床的造價(jià)要求較高。

隨著科技的發(fā)展，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)功能正在日益完善，尤其是自診技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程加快。越來越多的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)具有這種故障診斷報(bào)警功能。對(duì)于數(shù)控維修人員來說，機(jī)床的故障診斷與維修變得簡(jiǎn)單起來。

1.2 產(chǎn)生故障顯示但不反映故障的原因

一般而言，數(shù)控機(jī)床的自身故障診斷功能還不是很完善。出現(xiàn)故障時(shí)，CNC的報(bào)警信息只能大概地指出故障部位，甚至?xí)l(fā)生CNC報(bào)警信息的顯示的內(nèi)容與報(bào)警部位毫無關(guān)系的情況。這種情況可能會(huì)誤導(dǎo)維修人員的思路。因此，維修人員需要根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)控機(jī)床的具體情況來進(jìn)行綜合分析判斷，才能快速找出故障的真正原因。

1.3 出現(xiàn)故障沒有任何顯示

由于數(shù)控系統(tǒng)沒有故障方面的檢測(cè)，CNC不會(huì)做出任何提示顯示，維修人員只能根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障現(xiàn)象進(jìn)行綜合理論分析和判斷。當(dāng)涉及線路板維修時(shí)，由于沒有技術(shù)圖紙，有時(shí)需要自己繪制草圖，維修難度較大。

2 數(shù)控機(jī)床PLC故障的信號(hào)輸入、輸出情況

數(shù)控機(jī)床的部分故障可根據(jù)故障的現(xiàn)象、機(jī)床的電氣原理圖，以及查看PLC相關(guān)的輸入、輸出狀態(tài)來診斷?，F(xiàn)在較多數(shù)控系統(tǒng)都有PLC輸入、輸出狀態(tài)顯示功能。利用這些功能，可在線觀察PLC輸入和輸出的瞬時(shí)狀態(tài)，對(duì)于診斷數(shù)控機(jī)床的故障非常有用。

2.1 輸入信號(hào)的故障

PLC主要完成順序控制，在PLC狀態(tài)中，觀察所需的輸入開關(guān)量是否正確。當(dāng)沒有信號(hào)輸入，則邏輯條件不滿足，PLC也就不能執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。這時(shí)可根據(jù)PLC的梯形圖來分析輸入信號(hào)無效的具體原因，檢查由輸出開關(guān)量直接控制的接觸器或繼電器是否動(dòng)作，進(jìn)行故障的進(jìn)一步分析，直到找到故障產(chǎn)生的原因。

2.2 輸出信號(hào)的故障

輸出信號(hào)主要是控制元件或執(zhí)行元件故障，一般情況下，經(jīng)常出現(xiàn)有機(jī)械動(dòng)作的零件損壞的現(xiàn)象，例如接機(jī)械磨損導(dǎo)致阻力增加，觸器觸頭機(jī)構(gòu)的不靈活導(dǎo)致的觸點(diǎn)接觸不良，傳動(dòng)器件移動(dòng)不到位，電磁閥體內(nèi)有異物導(dǎo)致的閥芯堵塞等。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)了故障，造成控制的下一個(gè)動(dòng)作輸入條件得不到滿足，順序控制就不能正常進(jìn)行。

3 數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷方法

3.1 根據(jù)控制對(duì)象的工作原理進(jìn)行故障診斷

數(shù)控機(jī)床的PLC程序，是按照控制對(duì)象的工作原理設(shè)計(jì)的。通過結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)對(duì)控制對(duì)象工作原理進(jìn)行分析，是診斷故障很有效的方法。

3.2 根據(jù)報(bào)警號(hào)進(jìn)行故障診斷

現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)具有豐富的自身診斷功能，一般都可以在顯示器上顯示出故障的報(bào)警信息，為維修人員提供充分的各種狀態(tài)信息，幫助維修人員迅速排除故障。

3.3 根據(jù)動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖進(jìn)行故障診斷

當(dāng)PLC發(fā)生故障時(shí)，查看輸入、輸出及標(biāo)志狀態(tài)均處于正常水平。此時(shí)必須通過PLC的動(dòng)態(tài)跟蹤，跟蹤輸入輸出標(biāo)志狀態(tài)的瞬間變化，根據(jù)PLC動(dòng)作原理作出診斷。

3.4 根據(jù)PLC梯形圖進(jìn)行故障診斷

根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障，是解決數(shù)控機(jī)床故障的基本方法。采用這種方法來診斷機(jī)床故障，首先應(yīng)該查清機(jī)床的工作原理、聯(lián)鎖關(guān)系和動(dòng)作順序，利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)PLC梯形圖查看相關(guān)的輸入、輸出及標(biāo)志位的狀態(tài)，以確定故障原因。

3.5 根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)進(jìn)行故障診斷

在數(shù)控機(jī)床中輸入輸出信號(hào)的傳遞通過PLC的I/O接口來實(shí)現(xiàn)。因此，一些故障可能會(huì)在PLC的I/O接口上反映出來。通過查詢PLC的I/O接口狀態(tài)即可找出故障原因。

3.6 根據(jù)動(dòng)作順序進(jìn)行故障診斷

在數(shù)控機(jī)床上，刀具。器械及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作都是按一定順序來完成的。因此，細(xì)致地觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過程，比較故障時(shí)的情況和正常時(shí)的情況，就能夠發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)并且診斷出故障原因。

綜上所述，在數(shù)控機(jī)床中，采用PLC完成機(jī)床側(cè)的順序控制。因此，利用PLC梯形圖的動(dòng)態(tài)顯示功能或數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能來進(jìn)行故障診斷與排除是非常便利的。

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