PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用分析

閻 磊

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司鉆井裝備公司，天津 300280）

0 引言

PLC控制技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，不僅能夠有效擴(kuò)增數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行功能，還能增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床整體運(yùn)行過(guò)程中的可靠性，使相關(guān)設(shè)備部件的操作更加規(guī)范高效，且利用該技術(shù)還可推動(dòng)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程目的。但在實(shí)際運(yùn)行階段，數(shù)控機(jī)床也會(huì)出現(xiàn)相關(guān)故障問(wèn)題，對(duì)整體運(yùn)行安全、運(yùn)行效率等方面造成不同程度的影響。所以為了能夠在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)控機(jī)床所產(chǎn)生的故障類型以及故障部位進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，需要明確PLC 的組成及要點(diǎn)，了解PLC控制技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，分析數(shù)控機(jī)床故障特點(diǎn)，并有效借助PLC控制技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷及維修，結(jié)合數(shù)控機(jī)床運(yùn)行情況合理應(yīng)用該技術(shù)開(kāi)展維修工作，在高效解決運(yùn)行故障的基礎(chǔ)上提高數(shù)控機(jī)床運(yùn)行水平，進(jìn)一步保障數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行安全。

1 數(shù)控機(jī)床運(yùn)行階段常見(jiàn)故障特點(diǎn)分析

1.1 人為操作問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床在正式運(yùn)行一段時(shí)間后，其各個(gè)設(shè)備部件之間進(jìn)行磨合，會(huì)使數(shù)控機(jī)床整體運(yùn)行處于較為平穩(wěn)的狀態(tài)[1]。但運(yùn)行階段內(nèi)容易出現(xiàn)人為操作問(wèn)題，且該問(wèn)題存在概率較高。如操作人員會(huì)因自身的工作狀態(tài)、工作環(huán)境影響，導(dǎo)致在電腦操作等過(guò)程中出現(xiàn)操作失誤或操作步驟遺漏等問(wèn)題。或者因操作人員沒(méi)有進(jìn)行過(guò)專業(yè)性較強(qiáng)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床相關(guān)環(huán)節(jié)的操作步驟不明確，對(duì)計(jì)算機(jī)等技術(shù)軟件操作能力掌握不足。

1.2 元器件負(fù)荷沖擊問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)商較多，在生產(chǎn)過(guò)程中不同生產(chǎn)商所采用的制造工藝、制造標(biāo)準(zhǔn)等方面也存在一定的差異，這種情況下可能會(huì)出現(xiàn)由不同生產(chǎn)商制造的同一類型數(shù)控機(jī)床，其所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值略有偏差，表面的輪廓、形狀等也無(wú)法保證完全一致，且可能有的批次生產(chǎn)質(zhì)量相對(duì)較低。這種情況下若其粗糙度較高，在實(shí)際使用階段會(huì)對(duì)元器件產(chǎn)生較大的摩擦力，當(dāng)元器件長(zhǎng)期處于較大摩擦力的作用下，極易引發(fā)負(fù)荷沖擊問(wèn)題，影響元器件的使用性能和使用壽命。而數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行中元器件處于重要位置，一旦元器件的性能受損會(huì)直接降低數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行水平，甚至引發(fā)故障問(wèn)題[2]。

1.3 零部件質(zhì)量問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床涉及多個(gè)零部件，在使用過(guò)程中，會(huì)因其自身質(zhì)量問(wèn)題而出現(xiàn)老化、表面破損等情況，也會(huì)因長(zhǎng)期使用而出現(xiàn)磨損、性能降低等情況。當(dāng)零部件產(chǎn)生的問(wèn)題無(wú)法得到及時(shí)處理，其在使用過(guò)程中就會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效果，一些關(guān)鍵部位的零部件若出現(xiàn)故障，則會(huì)直接導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)運(yùn)行故障。

2 PLC控制技術(shù)的分類及故障診斷方式

2.1 PLC 基本組成及技術(shù)分類

PLC控制技術(shù)主要借助計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等相關(guān)先進(jìn)軟件技術(shù)，通過(guò)設(shè)定流程和程序，促進(jìn)其能夠以循環(huán)掃描的方式，按照相應(yīng)的步驟和要求完成相關(guān)工作項(xiàng)目。該技術(shù)又稱可編程控制器，主要由CPU、I/O 接口電路、輸入及輸出單元等結(jié)構(gòu)部件組成[3]。對(duì)于PLC控制技術(shù)來(lái)說(shuō)，將其應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中也可細(xì)分為兩種技術(shù)操作類型。第一種主要將該技術(shù)與CNC 進(jìn)行有效結(jié)合，根據(jù)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行要求設(shè)計(jì)成內(nèi)裝型技術(shù)軟件，在開(kāi)展數(shù)控機(jī)床維修過(guò)程中，利用該軟件技術(shù)能夠收集數(shù)控機(jī)床的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行內(nèi)部信號(hào)傳輸，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)。第二種主要由正規(guī)的生產(chǎn)商進(jìn)行生產(chǎn)制造，其在不借助CNC 系統(tǒng)的情況下也能夠?qū)?shù)控機(jī)床的運(yùn)行情況和故障問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)。主要就第二種技術(shù)類型提供流程圖（圖1）。

圖1 PLC控制技術(shù)流程

2.2 PLC控制技術(shù)故障診斷方式

數(shù)據(jù)診斷：將該技術(shù)與數(shù)控機(jī)床內(nèi)部系統(tǒng)相結(jié)合，以全面實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在運(yùn)行故障出現(xiàn)后利用該技術(shù)可對(duì)數(shù)控機(jī)床相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行診斷[4]。但在采取該種方式進(jìn)行故障診斷時(shí)，操作人員應(yīng)先對(duì)數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)組成及運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了解，做好技術(shù)應(yīng)用前的系統(tǒng)編制工作，為PLC控制技術(shù)的后期應(yīng)用提供有力保障，這樣才能第一時(shí)間檢測(cè)到數(shù)控機(jī)床發(fā)生的故障問(wèn)題，便于操作人員進(jìn)行維修處理。

動(dòng)作診斷：技術(shù)人員利用該技術(shù)，對(duì)動(dòng)作順序進(jìn)行分析判斷，這種診斷方式針對(duì)性、準(zhǔn)確性較強(qiáng)。①操作人員將自動(dòng)交換動(dòng)作為輔助條件開(kāi)展相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床故障診斷工作；②對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的相關(guān)參數(shù)和情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，并與標(biāo)準(zhǔn)情況下的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，這樣可根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷出數(shù)控機(jī)床是否出現(xiàn)故障。與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行參照對(duì)比，使整體故障診斷結(jié)果更具可靠性，有助于提高數(shù)控機(jī)床維修的有效性。

3 數(shù)控機(jī)床維修中PLC控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 在數(shù)控機(jī)床維修前的有效應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床維修工作正式開(kāi)展前應(yīng)做好相關(guān)準(zhǔn)備事項(xiàng)，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)先進(jìn)行觀察分析，對(duì)數(shù)控機(jī)床不同系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行了解掌握。比如數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)預(yù)警情況，但該類情況的出現(xiàn)頻率并不高，維修人員可根據(jù)此類情況判斷出故障部位是否位于主軸。而應(yīng)用PLC控制技術(shù)能夠進(jìn)一步增強(qiáng)故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性，維修人員在維修前的準(zhǔn)確工作開(kāi)展過(guò)程中可根據(jù)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行情況，借助PLC控制技術(shù)設(shè)置相對(duì)應(yīng)的報(bào)警行為。這樣當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障后，其相關(guān)參數(shù)信息會(huì)發(fā)生改變，而這些信息會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓Ｐ盘?hào)觸發(fā)報(bào)警。這樣有助于維修人員在正式開(kāi)展維修工作時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確找到數(shù)控機(jī)床故障部位，進(jìn)行相應(yīng)的維修處理。如工作人員發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床工作區(qū)安全門出現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)出無(wú)法鎖緊的預(yù)警信號(hào)。維修人員在檢查過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)安全門并不是無(wú)法鎖緊，而是鎖緊后無(wú)法打開(kāi)。這種情況下就可利用PLC控制技術(shù)進(jìn)行故障查找，在異常信號(hào)發(fā)出后維修人員可準(zhǔn)確得知主要為鎖緊線圈信號(hào)異常，經(jīng)深入排查可得出輸出模塊存在故障問(wèn)題。

3.2 在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的應(yīng)用

現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，主軸部位是最容易發(fā)生故障問(wèn)題的位置，維修人員可借助PLC控制技術(shù)對(duì)主軸的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷，以及檢測(cè)出主軸內(nèi)部相關(guān)零部件的參數(shù)及安裝使用是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和運(yùn)行需求。將該技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中，還能進(jìn)一步提高檢測(cè)裝置的檢測(cè)能力。

3.3 在數(shù)控機(jī)床故障維修中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床含有多個(gè)硬件設(shè)施，借助PLC控制技術(shù)能夠?qū)⒏鱾€(gè)硬件進(jìn)行有效連接，確保其在運(yùn)行使用階段不會(huì)發(fā)生連接不穩(wěn)的情況，可為數(shù)控機(jī)床故障維修提供基礎(chǔ)保障。維修人員可根據(jù)電動(dòng)裝置的反饋信息對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行管理控制，同時(shí)還應(yīng)將電動(dòng)裝置與該技術(shù)有效融合，更好地推動(dòng)數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 提高PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床維修中應(yīng)用效果

為提高PLC控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，還需加強(qiáng)重視以下3 項(xiàng)內(nèi)容：①加強(qiáng)重視。掌握數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行情況和運(yùn)行特點(diǎn)，并充分意識(shí)到PLC控制技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中的有效價(jià)值，這樣才能進(jìn)一步加大對(duì)PLC控制技術(shù)的應(yīng)用力度；②人員培訓(xùn)。針對(duì)數(shù)控機(jī)床操作工作人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)通過(guò)培訓(xùn)幫助其掌握數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行要點(diǎn)、各個(gè)設(shè)備的操作步驟。加強(qiáng)實(shí)踐技能培訓(xùn)，能夠?qū)﹄娔X等設(shè)備軟件進(jìn)行熟練準(zhǔn)確操作。同時(shí)還需要對(duì)操作工作人員進(jìn)行思想及安全教育，確保其在工作過(guò)程中能夠端正態(tài)度、注重人身安全。針對(duì)數(shù)控機(jī)床維修工作人員來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)培訓(xùn)幫助工作人員明確PLC控制技術(shù)的組成、類型及應(yīng)用要點(diǎn)，掌握PLC控制技術(shù)的操作流程和操作方法，以及了解數(shù)控機(jī)床的故障類型和基本組成內(nèi)容；③資金投入。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床的性能和運(yùn)行能力必然也會(huì)得到改進(jìn)優(yōu)化。為了PLC控制技術(shù)能夠更好地貼合數(shù)控機(jī)床，滿足工業(yè)制造發(fā)展需求，需要加大資金投入，由專業(yè)技術(shù)人員對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，不斷增強(qiáng)該技術(shù)的應(yīng)用效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用PLC控制技術(shù)，借助相關(guān)技術(shù)設(shè)備，能夠設(shè)置報(bào)警行為，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)準(zhǔn)確找到故障問(wèn)題，通過(guò)發(fā)出報(bào)警信號(hào)的方式幫助維修人員快速找到故障位置進(jìn)行修復(fù)解決。這樣不僅可提高維修效率，對(duì)減少維修資金、穩(wěn)定數(shù)控機(jī)床運(yùn)行也有重要作用。但想要更好地突顯該技術(shù)的價(jià)值，還需要做好人員培訓(xùn)和技術(shù)研發(fā)工作，促進(jìn)PLC控制技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床維修工作中。