PLC在数控机床维修中的作用-.pdf

栏日 主持 卢燕 明 P L C在数控机床维修中的作用 中船 6 3 5 4研究所 江西九江3 3 2 0 0 0 张卫 民 P L C通常称为可编程逻辑控制器 ，在现代 数控 系统中发挥着重要作用。数字信息化的发展促使 数 控系统应用越来越普及。P L C在 自动控 制中承担着 接收指令、逻辑运算、输出指令等承上启下的作用。 我国从 1 9 7 4年开始研制 P L C ，并且取得了显著成果 ， 已经实现了 P L C的国产化。现在生产的机器设备越 来越多地采用 P L C控制装置。 1 ．作用分析 本文主要以数控机床 中的 P L C为例 ，简要介绍 一 下 P L C在数控维修过程中的作用。 1 P L C的含义和作用P L C是采用模块化 的 设计 ，编程语言标准有五种①顺序功能图 S F C 。 ②功能块 图 F B D 。③指令表 I L 。④结构文本 s T 。⑤梯形图 L D 。其 中普遍采用梯形图编程 ， 因其简单 、直观 、明了。 P L C硬件与计算机硬件结构相似 ，根据结 构形 式 的不 同分为整体 式和模块式。P L C由 C P U板 、输 入输出板 、电源板 、功能模块板组成。P L C在 数控 系统中，控制着机床的各种开关 、继 电器及定 时器 的动作 ，故在 E l 常工作 中出现故障的几率也较大。 2 P L C的性能特点P L C包括软件 和硬 件两 部分 。硬件 主要包括 中央处理器 、存储器 、输入单 各与维 上 q u i p me n t a n d Ma i n t e n a n c e 元 、输 出单元 、电源单元 、编程器 、编程器接 口及 扩展接 口存储器接 口等 。中央处理器 C P U是 P L C 的运算和控制 中心 ，完成各种运算和协调系统各部 分 的工作。C P U的运算速度取决于芯片 的位数 ；存 储器用于存放程序和数据，包括系统存储器和用户 存储器 ，有三种类型即 R A M、E P R O M 和 E E P R O M。 R A M是用 C M O S电池 作后 备 电源，E P R O M、E E P R O M是可擦写存储器 ，E P R O M需专用擦除器 ，E E P R O M采用 电擦除。I ／ O单元是与外部连接 的接 口， 接收和输 出信号必须经过此单元处理才能执行 。电 源单元 ， P L C一般用市电，也有用 2 4 V D C电源供 电。 P L C软件包括监控程序和用户程序。监控程序是用 于 P L C本身的运行 ，包括 系统管理程序 ，用户指令 解释程序 ，标准程序和系统调用模块 ；用户程序是 用户 自行编制的用 于对具体生产过程的控制 ，一般 以梯形 图较多。 3 P L C的软件控制原理 以梯形 图的形式简 要介绍一下 P L C的软件控制 ，P L C简单地说就是控 制继电器的输入、输 出，包括输入继 电器 、输 出继 电器 、定时器 、计数器 、辅助继 电器 、状态继 电器 及数据寄存器等。 数 控机床 中的P L C、机床与C N C 之 间的关 系如 ● ＼ ／● ＼ ／●＼ ／● ＼ ／● ＼ ／●＼ ／● ＼ ／● ＼ ／ ● ＼ ／● 、 ● ＼ ／●＼ ／● ＼ ／●＼ ／●＼ ／● ＼ ／● ＼／ ●＼ ／● ＼ ／● ＼ ／●＼ ／● ＼ ／●＼ ／●＼y ● ＼ ／●＼ ，● ＼y ● ＼y ●＼ 5 ●＼y ● ＼y ●＼ ／●＼ ● ＼- ／ ● ＼- ／ ●＼ ／●＼ ／● 、 - ／ I＼ - ／ ●＼r／ ● ＼y ●＼ y ●＼ ／● 用该检测夹具 ，调整千分表 的合适压量 ，实测 计的刀具加工该零件 ，满足 了图样尺寸及形位公差 该合格零件。通过 调整，测 出最大 的直径值 ，读 出 要求，提高 了加工效率 ，缩断 了工期 ，降低 了生产 千分表数值 ，然后千 分表归零。零件加 工过程 中， 成本，达到预期效果。采用设计的专用检测量具后 ， 用夹具检验正在加工的零 件，读 出千分表数值。如 改进了三坐标测量 机不能在车削过程中临床检测 的 果读数大于 0 ，则表示孔径 口偏大，车削端面，调整 不足。在加工中实 时检测孔 口尺寸 ，便于操作者实 孔 I 1 尺寸为合格值 ；如果读数小于 0 ，则表示孔径 口 时修正。车削加工合格率达到 9 8 ％以上 ，很好地解 偏小 ，继续对锥孔加工 ， 达到图样要求。 决了这一典 型零件加工难 、即时检测难的问题，提 7 ．结语 高了效率 ，降低了成本。MW 实践证 明，采用数控车削精加工工艺及使用设 收稿 E l 期 2 0 1 1 0 7 1 4 参 磊 ～ 轰 备与维 上 q u 咖me n t a n d Ma i n t e n a n c e 图 1 所示 。 从机床侧 至 P L C的输入 信号 地址为 x ，从 P L C至机床侧的输 出 信号 为 Y，从 P L C至 C NC系统地 址为 G，从 C N C至 P L C地址为 F 。 梯形图能较方便地为用户查找故障 点 ，使故障直观明了。通常梯形图 图1 上的地址信号通过结合 电路 图和机床接 口信号地址 表综合查找 ，较容易确定故障部位。使之判断故障 到底是由 P L C引起的还是机床 、C N C系统等引起的。 只有熟练地 运用 P L C ，认真分析 电气 图样 ，才能做 到故障查找迅速准确 ，避免不必要的麻烦 。 2 ．故 障诊 断与维修 在维修数控机床时，首先根据 经验观察故 障出 在哪里 ，是由机床还是 N C系统引起的；其次对照电 路图和 P L C梯形图查找相应 的故障部位。P L C形象 地说就是一些开关 、继 电器 及 电磁 阀等部件输 入、 输出信号的控制总成。通常电动机 、控制单元及伺 服单元的故障 P L C是不能控制 的。P L C对机床的正 常运行起着至关重要的作用。梯形 图由触点 、地址 名称 输入／ 输出端子连接而成。输入端在左边 ， 输出端在梯形 图的右端 ，查看梯形 图时从左 往右 ， 从上往下的顺序。地址信号通 常都在纸质梯形图上 标注出来，便于归类查找。F A NU C 0 i 系统 的 P L C主 要以梯形图的形式表示 ，较容易理解。 举 例我 所 H A A S VF一3加 工 中心 是 一 台 F A N U C 0一M数控系统。在加工过程 中主轴突然换 高低挡时，出现 “ S P S H I F T F A I L 主轴换挡失败 ” 的报警，主轴停转。换挡原理是主轴经电动机传动 ， 由电磁阀通过压缩空气拨动变速箱的滑移齿轮进行 高低两个挡位的转换 ，每个挡位都是无级调 速，这 种结构既增加 了主轴 的扭力 ，又使主轴能 以 3 0 0 0 r ／ m i n 高速旋转。此时借助梯形图 见 图2 ，就能较 方便地找出主轴不换挡的故障所在。 根据电路图中找出齿轮换挡报警处 的继 电器代号 R 5 2 0 ． 7 ， 通过梯形图可知， 控制 R 5 2 0 ． 7 信号有 R 5 0 、 F 1 5 0 ． 2 、S U B T MR按梯形 图从后往前找，控制 R 5 2 0 ． 0 的信号有 F 1 5 2 ． 1 、X 0 ． 1 、X 0 ． 3 、F 1 5 2 ． 0及 D 4 8 0 ． 5等， 另主轴在高速或低速时其控制信号有光标闪烁即有故障 产生。控制 高 速 的信 号 R 5 2 0 ． 2有 R 5 2 0 ． 4 、F 1 5 2 ． 1 、 X O ． 6 、X 2 ． 3 及 R 5 7等；控制 低速 R 5 2 0 ． 3信 号有 6 6 参磊 籼工 i -， ‘ 『句 ’ ． ．I 冷 加 工 R 5 2 0 ． 4 、F 1 5 2 ． 0 、F 1 5 2 ． 1 、X 0 ． 6 、X 2 ． 3 及 R 5 1 6 等。 F1 5 21X0 1 X0 3 F1 5 2 0 X0 1 XO 3 D4 8 O 5 F 2 81 6 2 8 1 ．6 lR 5 2 7 R 5 2 0 3 R 5 1 6 ．0X0 1 X 0 3 1 R 5 2 02 R5 2 0 ． 3 齿轮换挡报警 齿轮换挡完成 S功能完成 主轴高速挡 主轴低速挡 图2 R 5 2 0 ． 7 G S A L是 齿 轮 换 挡 报 警 继 电 器 信 号； R 5 2 0 ． 0 G S F I N是 齿 轮 换 挡 完 成 信 号；F 1 5 0 ． 2 S F 是辅 助功能完成信 号 高速接 口运行信号 ； T M R是定时器信号；R 5 2 0 ． 2 S P G H I 主轴高速挡继 电器信号；R 5 2 0 ． 3 S P G L O 主轴低速挡继 电器信号 结合电路图逐级查找。在高速换低速时 R 5 2 0 ． 7显示 光标闪烁 ，出现故 障。控制 R 5 2 0 ． 7信号有 R 5 2 0 ． 0 、 F 1 5 0 ． 2 、S U B T M R 定时器 。R 5 2 0 ． 0 G S F I N是齿 轮换挡完成信号；要使齿轮换挡信号正常，就必须使 D 4 8 0 ． 5和 X 0 ． 1 ，X 0 ． 3信号正常。D 4 8 0 ． 5是电磁阀控 制信号，经检查该电磁阀由于阀芯发生粘连 ，在高低 换挡时无法正常动作 ，至使换挡失败。更换后正常。 3 ．结语 通常 ，一台数控机床 的数控系统出现故障后应 先了解其发生 的原 因，认 真分析，再通过 “ 诊断” 功能 ，结合梯形 图，查找起来就 比较容易。只有不 断积累经验，才能在实际工作 中游刃有余。MW 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 0 5