PLC在數控機床故障診斷中的應用

摘 要：當數控機床出現PLC方面的故障時，一般有三種表現形式：CNC故障報警；有CNC故障顯示，但不反映故障的真正原因；沒有任何提示。對于后兩種情況，根據PLC的梯形圖和輸入、輸出狀態信息來分析和判斷故障的原因，這種方法是解決數控機床外圍故障的基本方法。本文總結了一些行之有效的數控機床PLC故障診斷方法。

關鍵詞：PLC；數控機床；故障；診斷

一、數控機床PLC故障的表現形式

（一）根據數控系統的顯示情況分為三種。（1）故障報警可直接找到故障原因。隨著科學技術的發展，數控系統功能不斷完善，特別是自診斷技術的發展，越來越多的數控機床具有這種故障診斷報警功能，對數控維修人員來說，機床的故障診斷與維修變得越來越簡單。（2）有CNC故障顯示但不反映故障的真正原因。一般數控機床的故障診斷功能不很完善，當出現故障，CNC報警信息只能大概指出故障部位，有時CNC報警信息顯示的內容與報警部位毫無關系，可能誤導維修人員，這時維修人員需要根據自己的經驗和數控機床的具體情況綜合分析判斷，才能找出故障的真正原因。（3）出現故障沒有任何顯示。因為數控系統沒有該故障方面的檢測，CNC沒有任何提示顯示，維修人員不知道從何下手，只能根據數控機床的具體故障現象，綜合理論分析判斷。當涉及線路板維修時，由于沒有技術圖紙，有時需要自己繪制草圖，維修難度較大。

數控系統發出換刀指令，刀架電動機旋轉執行換刀動作。若數控系統內有相應的檢測軟件，外圍有相應的檢測硬件，既檢測電動機的旋轉情況，又檢測刀架到位信號及應答信號。當出現故障時，數控系統報警顯示，并指出是哪一個器件出現問題。這樣根據CNC故障報警信息便可直接找到發生故障的器件。若數控系統僅檢測刀架應答信號，當出現故障時，系統僅能指出是電動刀架出現問題，不能報警指出具體發生故障的器件，這就需要維修人員繼續排查。若數控裝置發出換刀指令，經過一段時間延時后，不再檢測刀架應答信號而執行后面的程序。如果此時刀架旋轉不到位，而數控系統又沒有任何提示，就有可能出現重大事故。因此操作人員一定要注意緊急停車。

（二）根據PLC輸入/輸出信號分為兩種。（1）輸入信號故障。PLC主要完成順序控制，當沒有信號輸入，邏輯條件不滿足，PLC就不能執行下一個動作。一般出現故障時，輸入信號只有一個條件不滿足，同時出現兩個條件不滿足可能想較小。這時可根據梯形圖分析輸入信號無效的原因，進行故障的進一步分析，直到找到故障產生的原因。（2）輸出信號故障。輸出信號方面主要是控制元件或執行元件故障，一般情況經常出現有機械動作的零件損壞。若執行機構出現故障，造成順序控制的下一個動作輸入條件不能滿足，順序控制就不能正常進行。

二、數控機床PLC故障診斷方法

（1）根據報警號診斷故障。現代數控系統有豐富的自診斷功能，能在顯示器上顯示故障的報警信息，為維修人員提供機床的各種狀態信息，充分利用這些狀態信息，能夠迅速排除故障。（2）根據控制對象的工作原理診斷故障數控機床的PLC程序是按照控制對象的工作原理設計的，通過對控制對象工作原理的分析，結合PLC的I/O狀態是診斷故障很有效的方法。（3）通過PLC梯形圖診斷故障。根據PLC的梯形圖來分析和診斷故障是解決數控機床外圍設備的基本方法。如果采用這種方法診斷機床故障，首先應該查清機床的工作原理、動作順序和聯鎖關系，然后利用CNC系統的自診斷功能或通過機外編程器，根據PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標志位的狀態，以確定故障原因。（4）動態跟蹤梯形圖診斷故障。有些PLC發生故障時，查看輸入輸出及標志狀態均為正常，此時必須通過PLC動態跟蹤，實時跟蹤輸入輸出標志狀態的瞬間變化。根據PLC動作原理作出診斷。（5）根據動作順序診斷故障。數控機床上刀具及托盤等裝置的自動交換動作，都是按一定順序來完成的。因此，觀察機械裝置的運動過程，比較故障和正常時的情況，就可發現疑點，診斷出故障原因。（6）根據PLC的I/O狀態診斷。在數控機床中，輸入輸出信號的傳遞，一般要通過PLC的I/O接口來實現，因此一些故障會在PLC的I/O接口通道上反映出來。

綜上所述，PLC故障診斷的要點是：（1）要了解數控機床各部分檢測開關的安裝位置。如數控車床的旋轉刀架和尾架、接近開關、加工中心的機械手和回轉工作臺等，要清楚檢測開關作為PLC輸入信號的標志。（2）要了解各種條件標志。如夾緊、放松、啟動、停止等標志信號。借助編程器跟蹤梯形圖的動態變化，分析故障的原因，根據機床的工作原理作出正確的診斷。（3）要了解執行機構的動作順序。如液壓缸、氣壓缸的電磁換向閥等，要清楚對應的PLC輸出信號標志。

參考文獻：

[1] 龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例[M].機械工業出版社，2004.