B2016A型龍門刨床故障診斷系統的研發

劉 捷 陳競雄 蔣士博

（①四川工程職業技術學院，四川德陽618000;②廣安桂興水泥有限公司，四川廣安 638018）

某廠B2016A型龍門刨床電控系統經變頻技術和PLC技術改造后，能耗水平、噪聲、故障率等都有大幅度的降低，機床的可靠性有了較大的提高，但在機床出現電氣故障時，查找比較麻煩。該廠提出在原改造基礎上開發一故障診斷系統，能方便、快捷、直觀地找出故障發生處。本文利用PLC技術和觸摸屏（阻態軟件）強大的信息處理功能和信息顯示功能，開發出了該刨床電氣系統故障診斷程序，在出現故障時，通過觸摸屏提供的大量故障信息，檢修人員可準確地處理故障。

1 PLC程序開發

1.1 電氣改造原理圖及PLC接線圖

電氣改造原理圖［1］如圖1。在原改造圖上［2］增加了觸摸屏。

PLC接線圖如圖2。利用原FX2N－80MR－001型PLC基本單元多余的輸入/輸出點數，增加了各診斷部位的聯接回路。（基于篇幅，原PLC接線圖［2］未畫）。

1.2 外部設備故障診斷程序設計［3－4］

圖3是外部設備故障診斷梯形圖。外部設備包括風機、油泵和變頻器，有外部設備故障時，用起保停電路保持，信號用觸摸屏顯示。X34是操作站的復位按鈕，M41是觸摸屏上的復位按鈕。故障排除后，點一下這兩個按鈕中的一個，M50變為OFF，將消除觸摸屏上的故障顯示。

1.3 工作臺步進步退故障診斷程序設計

圖4是工作臺步進或步退過程中，工作臺可能發生的各種故障的梯形圖，這些故障現象通過觸摸屏顯示。圖中M1和M2是工作臺步進和步退標志;在按下步進（X6）或步退（X7）按鈕時，若工作臺無步進或步退動作，M101或M106變為ON;具體是那一個行程開關動作，用M205～M208來鎖存故障信號。

1.4 工作臺自動運行故障診斷程序設計

工作臺的自動運行過程與前進/后退換向行程開關和前進/后退減速行程開關的狀態變化密切相關，如果這4個行程開關出了問題，應及時停止工作臺的自動運行，并用觸摸屏給出行程開關故障信號。在排除了故障并且按了故障復位按鈕（M50為ON）后，系統返回初始步M0（見圖5）。

在按下工作臺前進起動按鈕X10或后退起動按鈕X11時，若工作臺起動失敗，M102變為ON（見圖6）。

工作臺在自動運行過程中，M103為ON，不應碰到終端限位開關。若前進換向行程開關X2失靈，將會碰到前進終端限位開關X0，M210變為ON。若后退換向行程開關X3失靈，將會碰到后退終端限位開關X1，M211變為ON（見圖6）。

在前進步M20，如果沒有碰到前進減速行程開關（X4為OFF）就碰到了前進換向行程開關（X2的常閉觸點變為OFF），將由步M20轉換到步M37（見圖5），觸摸屏將顯示“前進減速行程開關故障”。在慢速后退步M23，設置了定時器T3，設定值比慢速后退的正常時間長。若在離開前進減速行程開關X4后，X4沒有變為OFF，T3的定時時間到時也將轉換到步M37。

在前進減速步M21，用定時器T2監視前進換向行程開關X2，若在T2設置的時間到時該限位開關的常閉觸點沒有斷開，X2仍然為ON，T2的常開觸點閉合，系統由步M21轉換到M38，觸摸屏將顯示“前進換向行程開關故障”。

后退減速行程開關和后退換向行程開關的故障診斷方法與上述的基本上相同。

1.5 橫梁運行故障診斷程序設計

見圖7。橫梁運行過程中有可能出現5種故障:上升限位開關動作、左側限位開關動作和右側限位開關動作，橫梁放松行程開關故障和橫梁夾緊過流繼電器故障。以上故障信息均通過觸摸屏顯示。

橫梁夾緊裝置松開的過程用定時器T7和T8來監視，如果超過了它們的設置時間，將進入步M35，顯示“橫梁放松行程開關故障”。橫梁夾緊過程用定時器T9來監視，如果超過了T9設置的時間，進入步M36，顯示“橫梁夾緊過流繼電器故障”。

2 MT －510T 通信的設置與操作［5－7］

2.1 觸摸屏通信電纜接線［4］

觸摸屏背面的PC＆PLC通信端口是連接PC機的編程口和連接RS－485/422外部設備的通信口，通信電纜接線如圖8所示。

2.2 觸模屏畫面的總體規劃

規劃比較復雜的系統的觸摸屏畫面時，首先應考慮設置主畫面。

主畫面是最重要的畫面，系統運行時一般顯示主畫面，主畫面應顯示系統主要的信息，并能進行最頻繁的操作。

應仔細劃分系統的功能，將同一功能的輸入、輸出信息放在一個畫面中，便于對該功能的操作和監視。

系統運行時，如果出現故障，不論當時顯示的是什么畫面，都應及時了解和處理發生的故障。本系統的故障信號較多，為此專門設置了故障畫面。在其他畫面內都設置了故障信號燈。在出現故障時，點擊“故障顯示”按鈕，將進入故障顯示畫面。

在確定了需要設置哪些畫面，以及它們之間的相對關系后，可以畫出畫面之間的轉換圖。根據該轉換圖，用各畫面中的畫面切換按鈕來實現畫面之間的切換。圖9是本系統的畫面轉換關系圖。

2.3 主畫面的設計

主畫面（見圖10）形象直觀地顯示龍門刨床工作臺的往復運動狀態、抬刀動作和與工作臺有關的限位開關的通斷狀態。用指示燈顯示工作臺的各種狀態，例如前進、后退、慢速切入、前進減速和后退減速，以及工作臺步進和步退。還用指示燈顯示油泵風機、變頻器的狀態，以及進刀、退刀和故障信號等。

2.4 故障顯示畫面設計

故障顯示畫面見圖11。出現故障時，其他畫面的“故障”指示燈亮，按“故障顯示”，切換到故障顯示畫面。

在故障顯示畫面中，故障被分為工作臺故障、外部故障和橫梁刀架故障。出現的故障對應的故障指示燈變為紅色。

［1］陳競雄.基于可編程序控制器和變頻器的龍門刨床控制系統的研究［D］.重慶:重慶大學自動化學院，2005.

［2］蔣士博，陳競雄，劉捷，等.B2016A型龍門刨床電控系統自動化改造［J］.制造技術與機床，2012（5）:128 －130.

［3］程彪，袁佑新，彭祥敏，等.基于PLC控制的龍門刨控制系統［J］.武漢理工大學學報，2001，23（10）:46 －49.

［4］吳中俊.可編程序控制器原理及應用［M］.北京:機械工業出版社，2005.

［5］深圳人機電子有限公司.EasyBuilder500軟件使用手冊［Z］.2002.

［6］馬紅旗.觸摸屏在PLC 中的應用［J］.機電一體化，2003（4）:36－37.

［7］朱寧.觸摸屏在機床PLC控制系統中的應用［J］.機床電器，2001（6）:17－18.