| 标题 | PLC技术在数控机床故障诊断中的应用 |
| 范文 | 郑火胜 摘要：随着现代数控技术的逐步发展成熟，PLC程序在数控机 床故障诊断中的应用也越来越广泛，它不仅实现了故障诊断的高效化，而且还有效地降低了维修难度。本文就PLC技术在数控机床故障诊断中的应用进行了介绍和分析，并提出了相应的故障诊断方法。 关键词：PLC 数控系统 故障诊断 功能 1 概述 PLC又称可编程控制器，是数控系统的重要组成之一，它实现了自身装置与数控系统的一体化，比起传统的可编程控制器更为高效便捷。PLC既是数控系统实现逻辑控制的重要通道，又是外部逻辑信号进行系统反馈的必经之路，在现代数控机床技术中发挥着十分重要的作用。PLC技术在数控机床故障诊断中极大地提升了系统的维修效率，节约了维修成本，对于做好故障维修工作而言意义重大。本文首先简要阐述了数控机床PLC的功能，然后列举了故障的表现方式，最后对数控机床PLC故障诊断的几种主要方法作了详细地介绍。 随着我国数字信息化程度的不断提高，数控机床技术作为企业进行技术改造的重要手段之一，被广泛地应用于国民经济的各个领域当中，极大地推动了我国社会经济的发展。与此同时，数控机床系统的自我诊断功能也越来越完善，它可以通过故障的报警信息显示机床在使用和操作过程中出现的故障。数控机床操作和维修人员可以根据系统发出的故障信号以及警报信息及时处理，以防止故障范围的进一步扩大，影响系统使用寿命。在数控机床系统中，系统的每一个操作指令都是由CNN发出的，系统各部分在接收到指令信息后会做出相应动作从而完成整个加工过程。而PLC技术根据数控机床的加工过程中系统各部分运动的先后次序，分析和对比系统的运行情况，最终判断故障所在位置，以便故障维修人员制定出相应的故障处理方案，从而顺利解决系统故障。对PLC技术而言，及时了解和掌握控制对象的基本信息以及工作原理是解决故障的关键，它通过对系统工作状态的判断进一步明确故障所在位置，对症下药，迅速排除故障，使系统恢复正常运行。本文中主要介绍和分析了PLC技术在数控机床故障诊断中的几种方法。 2 数控机床PLC的功能 2.1 操作面板的控制。数控机床操作面板是数控机床的重要组成部件之一，也是数控操作人员与系统进行交互联系的主要枢纽，它主要包括状态灯、显示装置以及手持单元等部分。数控机床的PLC功能包括对操作面板的控制，它借助控制面板的控制信号将数据信息传输至数控系统，从而实现了控制的目的。数控机床PLC对操作面板的控制主要包括M、S、T三种功能。其中，系统可以借助T功能对刀库进行管理，从而完成刀具的交换过程。 2.2 机床开关量信号控制。在对机床开关量信号进行控制时，PLC先对信号进行逻辑运算，再将运算结果传送给控制对象，从而实现控制目的，减轻系统操作负担。 2.3 输出信号控制。PLC通过控制输出信号实现了对系统主要装置的操作指示，系统的主要部件可以在输出信号的指令下完成一系列操作，从而极大地提高了系统的工作效率。 2.4 伺服控制。数控机床PLC控制功能还包括伺服控制，即通过控制伺服驱动单元的使能信号实现对刀库电动机以及伺服电机等的驱动，并设置了相应的控制指令。 2.5 报警处理控制。PLC接收机床电气柜、机床和伺服驱动单元的故障信号，设置报警标志区中的响应报警标志位。如果有故障，数控系统显示报警号及报警文本。 2.6 磁盘驱动装置控制。随着数控机床系统的不断更新换代，一些计算机软盘逐渐取代了传统的光电阅读机，并借助驱动装置对数控系统进行数据传输。 3 数控车床PLC的故障表现形式 3.1 根据数控系统的显示 一旦数控机床出现PLC故障，数控系统显示通常会表现出以下三种形式：①通过CNC报警可直接找到故障的原因。出现此种情况时，故障维修人员可以根据有关报警故障的提示进行分析判断，一般都能确定故障所在部位及原因。②CNC故障显示功能正常，但无法找出故障所在位置及原因。③系统存在故障，但数控系统无法正常显示。针对后两种情况，故障维修人员可以应用数控系统的自我诊断功能，借助梯形图来观察系统运行状态，最终找出故障。这种方法是最常见的数控系统显示故障诊断方法。 3.2 根据PLC输入/输出信号 与PLC有关的信号故障有两种： ①输入信号故障。一旦输出信号无法满足其输出条件，就容易出现输入信号故障，导致PLC运作失灵，影响系统指令的准确运行。为找出故障原因，故障维修人员一般会采用逐条分析实验的方式来进行，并根据梯形图进行信号传输分析，最终找出故障所在。 ②输出信号故障。所谓输出信号故障就是指控制元件和执行元件发生故障，从而造成系统故障，影响系统信号的正常输出，严重时甚至会造成系统零部件的损坏，减少系统使用寿命。一般情况下，造成输出信号故障的原因主要为接触器接触不良、电磁阀堵塞以及传送件移位失灵等。 4 数控机床PLC故障诊断 在数控机床PLC故障诊断时，最常见的故障诊断方法有以下几种： 4.1 根据报警信号诊断故障。目前，大多数数控机床系统均具有较为完善的自我故障诊断功能，可以及时发出故障信号，提醒故障维修人员及时进行维修，并能显示出完整的故障信息，以作参考。 4.2 根据动作顺序诊断故障。由于在数控机床系统的运行过程中，机床的刀具以及托盘等重要部件都是按照一定的程序来运行的，因此一旦出现故障这些部件的运行程序也会发生相应的改变。系统维修人员可以将这些改变与正常状态进行比对即可发现故障所在。 4.3 根据控制对象的工作原理诊断故障。由于数控机床的PLC程序是根据控制对象的工作原理设计的，通过分析控制对象的工作原理，诊断故障时结合PLC的I/O状态是一种行之有效的方法。 4.4 根据PLC的I/O状态信息诊断故障。在日常工作中，数控机床系统一般通过PLC的输入/输出接口来实现数控机床的输入/输出信号的传输，因此PLC的I/O接口状态可以反映一些故障信息。在维修时，PLC技术有效地利用了数控机床系统的这一特性，通过查看PLC的I/O状态的方式及时判断系统状态，无需查看相关梯形图和电路图，极大地简化了故障诊断程序，从而减轻了维修人员的工作量。除此之外，数控机床PLC还可以根据系统的输入/输出状态列表来判断系统状态，确定故障所在部位，并选择合适的解决方案。这种故障诊断方法高效便捷，符合现代数控机床技术的发展需要，有效地节省了维修成本。 4.5 通过梯形图诊断故障。梯形图诊断法也是一种常用的数控机床故障诊断方法，它利用PLC的梯形图来分析和判断系统的隐形状态，找出故障部位，最终进行故障维修。这种故障诊断法通过对数控机床系统的工作原理以及运行程序进行分析，从而进一步明确了系统各部分间的内在联系，再利用系统的自我故障诊断功能及时查询梯形图中系统的输入/输出状态，确定系统的故障位置以及给出故障原因。 4.6 动态跟踪梯形图诊断故障。受系统内在配置情况的限制，不同数控机床系统的监控方式存在一定的差异，一些数控系统可利用自身的梯形图监控功能进行故障监控，而一些不具备梯形图监控功能的系统则要借助机外编辑器实现在线监控，这就影响了数控机床系统的故障诊断效率。此外，一些PLC在系统出现故障时，由于其故障发生较为突然，变化迅速，持续时间长，仅仅依靠梯形图诊断难以捕捉故障过程。这就要求PLC必须依靠动态跟踪来观察与捕捉故障部位的瞬时变化，以做出科学诊断，从而明确故障解决方案。 综上所述，在进行数控机床PLC故障诊断时，必须注意以下几个方面：①必须熟悉和了解数控机床系统各部分的结构特点，明确各开关装置的所在位置及功能，同时还要清楚检测开关的使用方式及作用，以免出现错误操作。②要掌握和熟悉PLC的各种条件标志，并能够通过梯形图分析和判断系统的运行状态，明确故障所在位置，并根据其故障位置的特点选择合适的解决方案，提高故障处理效率。③准确掌握各运行部位的先后顺序，并熟记其相应的PLC输出与输入信号标志，准确判断系统运行情况。 除此之外，故障维修人员还要注意做好故障维修记录，并妥善保管故障维修资料，以便及时查找和翻阅，从而提升故障维修效率和质量。当然，故障诊断的方法不是单一的，有时要综合运用几种方法进行诊断，以便得到正确的诊断结果。 参考文献： [1]韩全立，刘嫒嫒.PLC在数控机床故障诊断中的应用[J].制造业自动化，2010（08）. [2]曹庆泽.PLC技术及其在数控机床中的应用[J].科技传播，2012（20）. [3]夏庆观.数控机床故障诊断与维修[M].高等教育出版社，2010. [4]郑晓风，陈少艾.数控机床及其使用和维修[M].机械工业出版社，2012. [5]陶忠耀.浅谈数控机床故障诊断过程中PLC的应用[J].机电产品开发与创新，2012（03）. [6]程艳.数控机床故障诊断中PLC的应用研究[J].石家庄学院学报，2014（03）. |
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