PLC在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的運(yùn)用分析

郭 峰

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710014）

數(shù)控機(jī)床是在工業(yè)領(lǐng)域中比較重要的一部分，是一體化和自動(dòng)化的一個(gè)系統(tǒng)，是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，在我國(guó)的加工行業(yè)，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但是在使用的過(guò)程中，由于種種的原因，不管是人為的還是環(huán)境的影響，都可能會(huì)造成數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)一些故障，從而導(dǎo)致設(shè)備不能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，影響加工的進(jìn)度，如何才能使數(shù)控機(jī)床中出現(xiàn)的故障快速的診斷出來(lái)并及時(shí)的解決故障呢？基于這個(gè)原因，PLC在數(shù)控機(jī)床終究是一個(gè)不可缺少的控制裝備，它對(duì)于主控機(jī)床中的故障診斷是非常有效的。

1 數(shù)控機(jī)床的PLC技術(shù)

對(duì)于數(shù)控機(jī)床的PLC技術(shù)，它是高科技的一個(gè)產(chǎn)物，在工業(yè)自動(dòng)化的了領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著非常重要的作用，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的故障檢測(cè)有非常重要的作用。對(duì)于什么是數(shù)控機(jī)床PLC技術(shù)呢？用圖表來(lái)解釋會(huì)更加的形象化，詳見(jiàn)下表圖1。PLC在數(shù)控機(jī)床中起著很重要的作用，它連接數(shù)控裝置與機(jī)床，起著紐帶的作用，將數(shù)控系統(tǒng)的指令下達(dá)給機(jī)床，并控制機(jī)床完成相應(yīng)的動(dòng)作和任務(wù)，控制著機(jī)床的運(yùn)行，而且對(duì)機(jī)床的運(yùn)行起著控制的作用，一旦機(jī)床的執(zhí)行不符合指令，PLC會(huì)采取相應(yīng)的措施來(lái)報(bào)告操作人員，及時(shí)的對(duì)機(jī)床的動(dòng)作和數(shù)控系統(tǒng)的情況進(jìn)行反饋。對(duì)于在數(shù)控機(jī)床中的的PL技術(shù)的組成如下圖表：

數(shù)控體統(tǒng)的PLC是由很多的部分組成的，比如有中央處理器、顯示器、輸入和輸出設(shè)備等，PLC通過(guò)對(duì)機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的監(jiān)控獲得數(shù)據(jù)，然后由PLC的核心不認(rèn)CPU進(jìn)行有關(guān)的數(shù)據(jù)處理，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題加以加工處理形成報(bào)警信號(hào)傳達(dá)給操作人員，以便及時(shí)的解決問(wèn)題。

2 數(shù)控機(jī)床 PLC 故障的顯示情況

2.1 數(shù)控機(jī)床 PLC 故障的顯示情況

數(shù)控機(jī)床對(duì)于故障的檢測(cè)非常的準(zhǔn)確和有效的，它能通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的控制與機(jī)床的控制來(lái)檢測(cè)出現(xiàn)的故障，并通過(guò)故障顯示設(shè)備及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警，通過(guò)故障的檢測(cè)能直接找到故障發(fā)生的位置和原因，由于對(duì)出現(xiàn)故障的機(jī)床及時(shí)的報(bào)警，所以，PLC技術(shù)能很好的保證設(shè)備的正常運(yùn)行。有這樣的功能就需要機(jī)床的造價(jià)比較高，還對(duì)于軟件和硬件的需要非常的復(fù)雜，但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的設(shè)備和技術(shù)都在不斷的完善，越來(lái)越多的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用這種PLC技術(shù)來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障進(jìn)行檢測(cè)，極大的保障了設(shè)備的正常運(yùn)行以及運(yùn)行的效率，但是當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)就會(huì)影響到對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障的檢測(cè)，對(duì)于數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)的現(xiàn)實(shí)情況主要有三種：一是CNC故障報(bào)警；二是對(duì)于提示 CNC故障顯示時(shí)，在CNC顯示上，不能反映故障的具體原因，這就不能很好地進(jìn)行維修，還有可能出現(xiàn)一些錯(cuò)亂的信息，誤導(dǎo)維修人員；三是沒(méi)有任何提示。

2.2 出現(xiàn)的故障沒(méi)有任何顯示

圖1 數(shù)控機(jī)床PLC組成

由于數(shù)控系統(tǒng)本身沒(méi)有對(duì)于自身故障的方面的檢測(cè)，所以在CNC上面不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的顯示和故障的情況，所以，維修人員就不能根據(jù)有關(guān)的信息來(lái)判斷數(shù)控機(jī)床故障出現(xiàn)的位置，這就增大了維修人員的維修機(jī)床的難度，維修人員只能根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和常出現(xiàn)的故障，結(jié)合數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行綜合性的判斷，找出出現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)床，這樣既加大了維修的難度，又浪費(fèi)了大量的時(shí)間，是設(shè)備不能正常的運(yùn)行，降低了工作的效率。

2.3 產(chǎn)生故障顯示但不反映故障的原因

對(duì)于我國(guó)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，錯(cuò)失了世界上工業(yè)革命的發(fā)展，使得我國(guó)當(dāng)今的技術(shù)還比較落后，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的自身的問(wèn)題的檢測(cè)還是很不完善健全的，不能準(zhǔn)確的反映出現(xiàn)故障的機(jī)床的位置，出現(xiàn)故障時(shí)，CNC只能粗略的顯示一個(gè)范圍，這個(gè)范圍及不準(zhǔn)確，甚至有可能與故障的位置沒(méi)有一點(diǎn)的關(guān)系，在這種情況下，維修人員不能判斷信息的可靠性，從而會(huì)導(dǎo)致誤導(dǎo)維修人員的維修方向，浪費(fèi)維修的最佳時(shí)間，導(dǎo)致不能良好的工作，在這種情況下，維修人員只能根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)控機(jī)床的整體表現(xiàn)來(lái)判斷顯示出的信息是否正確，再進(jìn)行維修。

3 利用 PLC 診斷數(shù)控機(jī)床故障的方法

3.1 根據(jù)工作的具體性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)

對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的故障檢測(cè)中應(yīng)用的PLC技術(shù)是要深入了解數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的工作原理，將它們的工作的先后順序搞清楚，然后再展開(kāi)相關(guān)的控制措施，這樣才是一種很有效的故障診斷方法。

3.2 在數(shù)控機(jī)床的故障診斷中運(yùn)用動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖發(fā)診斷

雖然PLC是非常有效地故障檢測(cè)系統(tǒng)，但是它也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，這時(shí)就不能很好的反映數(shù)控機(jī)床中出現(xiàn)的一些故障，這是對(duì)于輸入與輸出均有可能處于正常的狀態(tài)，這時(shí)候就不能通過(guò)報(bào)警信號(hào)來(lái)提示出現(xiàn)的錯(cuò)誤，所以就需要?jiǎng)討B(tài)的跟蹤監(jiān)測(cè)，根據(jù)PLC系統(tǒng)的 工作的基本原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床故障的合理準(zhǔn)確的檢測(cè)。

3.3 根據(jù)PLC的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的故障的診斷

隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)的自我診斷功能，再加上PLC系統(tǒng)對(duì)于數(shù)控機(jī)床的故障的診斷，對(duì)出現(xiàn)的故障及時(shí)的報(bào)警，技術(shù)的找出出現(xiàn)故障的機(jī)床，是維修人員提供可靠的信息，快速、準(zhǔn)確的找到故障的所在之處，并對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的維修，恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行做出了很大的幫助。下表有利于了解PLC技術(shù)的故障診斷：

圖2 Fanuc系統(tǒng)的接口

3.4 根據(jù)PLC 梯形圖進(jìn)行相關(guān)的故障的診斷

對(duì)數(shù)控機(jī)床故障的診斷很多時(shí)候都是根據(jù)PLC 梯形圖進(jìn)行診斷的，這是一種對(duì)于在數(shù)控機(jī)床中的故障診斷中是非常重要的方式，這種就需要了解機(jī)床的工作原理，機(jī)床工作時(shí)的各構(gòu)件及設(shè)備的動(dòng)作順序，還有對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的各種聯(lián)系等，在CNC系統(tǒng)的合作工作性的基礎(chǔ)上，結(jié)合CNC系統(tǒng)的自我診斷的功能和PLC系統(tǒng)輸入和輸出的標(biāo)志性的狀態(tài)，來(lái)準(zhǔn)確定位故障的位置，減少故障帶來(lái)的損失。下表表示的是關(guān)于G4.3的梯形圖：

3.5 在數(shù)控機(jī)床的故障診斷中運(yùn)用動(dòng)作順序進(jìn)行進(jìn)行診斷

對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令時(shí)，PLC系統(tǒng)指導(dǎo)并監(jiān)督機(jī)床的動(dòng)作和工作，對(duì)于數(shù)控機(jī)床上的裝置都是有一定的工作順序的，所以，要檢查數(shù)控機(jī)床上發(fā)生的故障，對(duì)數(shù)控機(jī)床上設(shè)備的工作順序細(xì)心觀察就會(huì)有所察覺(jué)，比較出現(xiàn)故障前后數(shù)控機(jī)床上裝置的工作的情況，做出有正確的判斷，從而方便維修。

4 PLC在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的運(yùn)用分析

PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障的檢測(cè)起著非常重要的作用，在數(shù)控機(jī)床故障診斷的應(yīng)用中得到了認(rèn)可，以下是關(guān)于數(shù)控機(jī)床中的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例：

4.1 對(duì)于機(jī)床的換刀故障，在某個(gè)數(shù)控機(jī)床在換刀時(shí)，倘若又不正常的情況，不能正常的運(yùn)行，這時(shí)會(huì)發(fā)出相關(guān)的報(bào)警信號(hào)，提示出現(xiàn)的問(wèn)題

根據(jù)有關(guān)的PLC的報(bào)警說(shuō)明可以知道，出現(xiàn)了報(bào)警信號(hào)說(shuō)明存在了問(wèn)題，了解了機(jī)床工作的基本原理和工作的順序，在PLC的卡法系統(tǒng)總共編入相應(yīng)的程序語(yǔ)言，由此可以快速準(zhǔn)確的診斷故障發(fā)生的位置，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)接入口的檢查得知，這是由于PLC的輸入接口沒(méi)有檢測(cè)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，所以致使換刀過(guò)程的中斷，這種現(xiàn)象可能有兩種原因可能導(dǎo)致，一是對(duì)于換刀開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)的損壞失效，還有可能是數(shù)控機(jī)床的液壓出現(xiàn)了問(wèn)題，再或者是機(jī)械方面的問(wèn)題，維修人員根據(jù)這些情況一一的維修，減少了查找故障的時(shí)間，提高了工作的效率。

4.2 在數(shù)控機(jī)床上配置4工位的電動(dòng)刀架的條件下，在執(zhí)行程序的指令時(shí)，由于找不到1刀，導(dǎo)致刀架不停的旋轉(zhuǎn)

故障發(fā)生時(shí)，通過(guò)對(duì)PLC的顯示綜合性的分析后，知道2、3、4刀都是正常的運(yùn)行工作，由于分析了機(jī)械可以正常的發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的，判定機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)是沒(méi)有問(wèn)題的，在強(qiáng)制的換上1刀時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)告的顯示，而其他的刀都是“0”正常的顯示，在刀架的檢測(cè)霍爾元是常閉式的信號(hào)，所以判定1刀的換刀失敗的原因是由于1刀的換到信號(hào)發(fā)生了錯(cuò)誤，對(duì)于刀位信號(hào)錯(cuò)誤的原因有：對(duì)于檢測(cè)的霍爾元件發(fā)生了損壞，或者是是信號(hào)的中斷，不能接收到信號(hào)，整體的分析來(lái)看，是霍爾元件的損壞，所以維修人員將霍爾元件換好后，故障就會(huì)消失，數(shù)控機(jī)床恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，準(zhǔn)確快速的檢查處錯(cuò)誤的信息，找到故障的位置，及時(shí)的解決故障，保證工作的正常進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，技術(shù)在工業(yè)上的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，PLC在數(shù)控機(jī)床中的故障診斷的作用非常的重要，總的來(lái)說(shuō)，PLC在數(shù)控機(jī)床上的運(yùn)用大大提高了工業(yè)上的故障診斷的速度和，提高了數(shù)控機(jī)床的工作效率，提高了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)在的PLC，還不太完善，在數(shù)控好幾床中的運(yùn)用還不夠廣泛，我們要繼續(xù)推進(jìn)PLC的發(fā)展，使PLC更好的運(yùn)用在數(shù)控機(jī)床中故障診斷中。

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