巧用PLC的I／O状态和梯形图现场诊断数控机床故障.pdf

2 0 1 1 年 1 月 第 3 9卷 第 2期 机床与液压 M ACHI NE T00L HYDRAUL I CS J a n ． 2 01 l Vo 1 ． 3 9 No ． 2 O OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 0 2 ． 0 4 5 巧用 P L C的 I ／ 0状态和梯形图现场诊断数控机床故障 唐 霞 ，陈夏冰 1 ．无锡科技职业学院，江苏无锡 2 1 4 0 2 8 ；2 ．江南大学信控 学院，江苏无锡 2 1 4 1 2 2 摘要阐述 P L C在现场故障诊断中的应用。针对 B E I J I N G F A N U C 0系统的ML 一 1 5 A数控车床电动刀架接收换刀指令却 不发生换刀动作的故障现象，根据 P L C的 I ／ O接口状态和梯形图现场诊断该故障。结果表明运用该方法能准确迅速确定 故障点，缩短机床的故障停机时间。 关键词P L C；现场诊断；故障 中图分类号 T P 2 0 7 T G 6 5 9 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 21 4 0 2 随着数控技术在机床业 的广泛普及 ，数控机床 具 有加工精度高 、自动化程度高 ，加工效率高 、加工质 量好 、柔性好等特点 ，适合未来加工 生产 的需要 。但 当数控设备发生故障时，原 因往往 比较复杂 。可能是 机械原因 ，也 可能是 电气 、控 制系统 、检测等方面的 原 因。如何根据故 障现象 ，准确迅速确定故障点并及 时排除故 障 ，给一般的维修技术人员带来 了一定的挑 战。 根据 P L C的梯形 图分析 和诊 断故 障是解 决 数控 机床外 围故 障的基 本方 法。用这 种方 法诊 断机 床故 障，首先应该搞 清机床 的工作原理 、动作顺序和联锁 关 系，然后利用 C N C系统 的 自诊断功 能或通 过 机外 编程器 ，根据 P L C梯形 图查看相 关的输入／ 输 出及标 志位的状 态 ，从 而确认 故 障的原 因。有些 P L C发 生 故障时 ，查看输人／ 输 出及标志 状态均 为正常 ，此 时 必须通过 P L C动态跟踪 ，实时观察输 入／ 输 出及标志 状态 的瞬时变化 ，根 据 P L C的动作原 理做 出诊断 。 1 P MC在数控系统中的地址分配 利用 N C系统 的状 态显示 功能监测 P C的运行 状 态 ，根据 梯 形 图 的联 锁 关 系 ，确 定 故 障 点。根 据 P M C动态梯 形 图，结 合系 统 的工 作原 理 ，查 找故 障 点。不论是接受机床操 作面板 上的开关 、按 钮信号 、 机床的各种开关信号，把某些工作状态显示在操作面 板的指示灯上，还是把控制机床的各种信号送到强电 柜等工作都要经过 I ／ O接 口来完成 ，节点是信息传递 和控制 的通道。因此在故障诊断时 ，可 以通过接 口的 状态信息 通 “ 1 ” 、断 “ 0 ” 来判 断故 障出现 的部 位及原因。F A N U C O i 系统中向 P MC输入的信号有从 C N C来的输入信号 M功能 ，T功 能信号 ，从机床 来的输入信号 循环启动，进给暂停信号等 ；从 P MC输出的信号有向N C输出的信号 循环启动，进 给暂停信号等 ，向机床输 出的信号 刀架 回转 ，主 轴停止等 。具体信号的意义 如表 1 所示。 表 1 接口信号 的定义 字母 信号的种类 由机床 向 P MC的输入信号 M T O P MC 由 P MC向机 床的输 出信号 P MC O MT 由 N C向 P MC的输入信号 N C O P M C 由P MC向N C的输出信号 P MC O N C 内部继电器 保持型存储器的数据 2 P MC在数控故障诊断中的应用 1 数控车床 自动换刀刀架的换刀原理 在实际的应用过程 中，回转刀架是 发生故 障最频 繁的部件 ，远 高于其他部件或系统。数控车床换刀的 一 般过程是 系统选择刀 ‘ 并发出换刀指令 ，换刀电 机接到信号后正转或反转 ，通过蜗轮蜗杆减速带动刀 架按相应的方 向旋转 ，在旋转 中 与刀位对应的霍尔元 件发出刀位信号 ，数控 系统利用这个信 号与 目标值进 行 比较 以判断刀具是 否到位 。刀换到位后 ，电机反转 锁紧刀架 。 不同回转刀架均和数控机床的 P L C控制有关， 所以维修人员应充分利用数控装置显示回转刀架报警 信息 ，根据刀架 控制 的工作原 理 ，结 合 P L C梯 形 图 分析 逻辑 关系 ，查 询 P L C的 I ／ O接 口状态 ，分 析故 障产生的原因 ，确定故 障发生 的部位 ，快速 准确地排 除故 障。 2 数控 车床 自动换 刀系统 的故 障分析 及现 场 诊断 收稿 日期 2 0 0 91 2 2 1 作者简介 唐 霞 1 9 8 1 一 ，女 ，工程 硕 士 ，讲师 ，研 究 方 向 为测 控 技术 。电话 1 5 8 9 5 3 1 0 0 3 6 ，Ema i l t a n g t a n g x i a 1 2 6．o o m。 第 2期 唐霞 等巧用 P L C的 I ／ O状态和梯形图现场诊断数控机床故障 1 4 1 数控系统 一般 具 有 P L C输 入 、输 出状 态 显示 功 能 ，如 S I E ME N S 8 1 0系 统 D I A G N O S I S菜单 下 的 P L C S T A T U S功能 、F A N U C ． 0系统 D C N O S P A R A M 软件 菜 单下 的 P L C状 态显 示 功 能等 。利 用 这些 功 能 ，可 以 直接在线观察 P L C输 入 和输 出的瞬 时状 态 ，这些 状 态的在线检测对机床故障诊 断是 非常有 用的 。 故障现象为换刀指令发 出后 ，刀架无换 刀动作 。 故障诊断 。每个输入 输 出信号 都对 应一 个地 址 ， 比如当刀架锁紧后 ，由压板压合锁 紧开关 ，这 时发出 信 号 ，对 应 X 6 1 6 ，X 6 1 6表 示地址 6中的第 6位 。正 逻辑 时 ，此位 如果为 1 ， 表示高 电平 ，有信号 输入 ；0 表示低 电平 ，无 信号输 入 ，负逻辑时与之相反 。 步骤 1 ，按 P L C报 警号的提示或通过分 析故 障现 象 ，找到相应 的 P L C程 序模 块 ，再进 一 步查 找 相应 的 P L C程序段 。正常情况下换刀指令发 出后 ，由 P L C 输 出的信号 R 6 0 7 ． 6应 为 1 ，此 信号 使相 应 接触 器 吸 合 ，刀架 开始换 刀。针 对 B E U I N G F A N U C 0系统 的 ML ． 1 5 A数 控车 床 ，按 参数 诊 断键 D G N O S P A R A M ， 显示 L A D D E R梯形 图页 面。根 据相 应梯 形 图，分 析 得 出X 0 0 0 ． 7是信号 输 入端 ，按下 系 统 面板 上 的手 动输入键 ，该位置 的 X 0 0 0 ． 7常开触 点得 电 闭合 ，但 由于与其 串联 的 X 0 2 1 ． 6的常开 触点一 直没 得到输 入 信号，导致 R 6 0 7 ． 6无输 出。为此，打开 面板上 的 “ D O O R U N L O C K”锁 ，发现 X 0 2 1 ． 6会发生 0和 1的 变化 了，从 而诊 断 出 刀架 不 转动 主 要 与 门锁 开 关 X 0 2 1 ． 6和 X O 0 0 ． 7输入触点 的状 态有 关系 。该模块 梯 形 图如图 I 、2所示 。 图 1 X 0 2 1 ． 6的梯形 图 图 2 输入 X O 0 0 ． 7的梯形 图 步骤 2 ，对 P L C程序 段进行 分析 ，搞清楚其 逻辑 控制关 系。 步骤 3 ，与机床联 机 ，进行 现场在线 分析 。根据 各输 入 信号 的变化 以及 P L C程序 的控 制逻 辑 关 系 ， 分析对应 的输 出 ，看实 际的结果是否 与理论分析 的结 果一致 ，如果不一致 ，则为故 障点 。 3 根据 I ／ O状态解决故障 上述实例 中，利 用 P L C的梯形 图，打开 面板 上 的保护锁后，x接通，故障解除。于是 ，按下系统面 板 上 的 “ R E S E T” 复 位 键 ，报 警 消 除。 当 通 过 “ R E F ” 给 z 、 一z 、 x、 一x 回参 考 点 时 ， x 无法 回 ，再 次出现 “x超 程 报警 ” ， “一 x无 法执 行 ” 。此 时 作 者再 次 打 开 在数 控 机 床 中 D G N O S P A R A M下 的 P L C状态诊 断页面 ，直接 在线观察 P L C输 入 和输 出的 瞬时 状态 。如手 动 按 “z ” ，其 X O 0 1 7 的第 二 位 显 示 值 在 0和 1变 化 ；同 理 按 “一z ” ， X 0 0 1 7的 第 三 位 显 示 值 在 0和 1变 化 ；而 手 动 按 “ x ” ，其 X 0 0 1 6的第二位显示值在 0和 1 变 化 。由 此判 断 X 0 0 1 6的第 三位 应 影 响到 “一x” 的动 作 。 经验证 ，按下 “一x” 相 应 的第 三 位 状态 值 显 示 不 变 ，由此判断 系统没有得 到 一 x的输入 信号 。检查 发 现，按钮接触器触点接触不好引起故障，拆开重新进 行 “一x ” 按钮 内部的接触器接线 即可 。 输入／ 输 出信号的传递，一般都要通过 P L C的 I ／ O接 口来变现，因此，许多故障都会在 P L C的 I ／ O 通道上反映 出来 。数控机床 的这种特点 为故 障诊 断提 供 了方便 ，只要不是数控 系统硬件故 障 ，可 以不必查 看 梯形 图和有 关 电路 图，直 接通 过 查询 P L C的 I ／ O 接 口状态 ，找出故障原 因。 3结束语 由于数 控机床是机 电一体化高技术产 品 ，涉及到 机械 、电气 、液压 、气 动 、光学 与计算 机技术等许多 技术 ；数控机 床所 产生的故障涉及 的因素较多 ，在故 障诊 断、状态检测 等方 面还涉及到数字测试技术与计 算机网络技术。技术人员在维修过程中，要从方方面 面去考虑进行故 障处理 。在理解 机床 的控制 原理 后 ， 巧妙结合 P L C的 I ／ O状态 程序 和 相应 梯形 图的逻辑 分析 ，进行故 障诊 断 ，非 常直观 ，保证 了故 障诊 断的 准确性和时效性 。在现场故 障诊 断与维修 中 ，应充分 利用这些信息 ，迅速地排 除故 障 ，从而 大大缩 短机床 的故 障停机时 间。