利用PLC界面和梯形图进行故障判断

利用 P LC界面和梯形图进行故障判断 孙先立 摘要 介绍通过 PLC查找故障的方法，列举了几例故障现象及分析处理实例。 关键词 PLC界面 梯形图 故障判断 中图分类号 TP2 文献标识码 B 在数控机床中，除了对各坐标轴的位置进行连续控制外 ，还 需要对主轴正反转、进给运动启停 、刀库及换刀机械手控制 ，工 件夹紧松开、工作台交换台，冷却 、润滑等辅助动作进行顺序控 制。顺序控制的信息主要是通过输入／输出(I／O)控制 ，如控制 、 行程、压力和温度开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等 输出元件的控制。还包括主轴驱动、进给伺服驱动的使能控制和 机床报警处理等。数控机床采用可编程逻辑控制器(PLC)来完 成上述功能，输入／输出故障是数控机床运动过程中最常见闻见 的故障。PLC方面故障，一般有三种现形式：①故障可通过 CNC报警直接找出故障原因；②故障虽有CNC报警显示，但引 起故障的原因较多，难以找出真正的原因；③故障没有任何显 示。对于后两种情况 ，可以利用数控系统的自诊断功能 ，根据 PLC梯形图和输入、输出I／O状态信息分析和判断故障的原因。 1．通过 PLC查找故障的方法 (1)在 PLC状态中观察所需的输入开关量 ，或系统变量是 否已正确输入 ，若没有，则检查外围电路。对于 M、S、T指令，可 以写一个检验程序 ，以自动或单段的方式执行该程序，在执行的 过程中观察地址位。 (2)在 PLC状态中观察所输出开关量是否正确输出，若没 有，则检查CNC侧，分析是否有故障。 (3)检查由输出开关量直接控制的电气开关工业区继电器 是否动作，若没有动作，则检查连线或元件。 (4)检查执行元件，包括主轴电机 、步进电机、伺服电机。 (5)观察 PLC动态梯形图，结合系统的工作原理 ，查找故障 点。 2．通过 PLC查找故障的实例 (1)通过 PLC界面，查找系统报警的故障点。在数控机床 中，输入 、输出信号的传递，一般都要通过 PLC的 I／O接口来实 现 ，因此，许多故障都会在 PLC的接口通道上反映出来，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 PLC 接口状态，寻找故障原因。根据厂家提供的输入、输出信号一览 表，获得有关控制对象 PLC I／O接口的通常状态，从而判断出故 障状态。 例 1 XH716加工中心，采用 FANUC一0M系统。在执行换 刀指令时，出现机械手旋转 180。时卡刀现象 ，造成换刀程序无 法进行 分析处理：根据故障现象，可诊断故障发生在换刀装置中， 由于相应的位置检测开关无信号送至 PLC的接口，从而导致机 床中断换刀。该加工中心采用台湾吉辅生产的圆盘式刀库，凸轮 换刀机构 ，在机构上端有三个接近开关，分别对机械手的位置进 行检测，倒刀气缸的位置由两个磁簧开关检测。造成开关无信号 输出的原因有 ：①由于液压或机械上的原因造成动作不到位而 使开关得不到感应；②感应开关失灵。首先检查倒刀气缸上的磁 簧开关 ，通过诊断显示开关正常，又检查刀臂接近开关，正常情 况下在 180。位置应该是中间和下方两个开关信号为 1，而且中 间有 ls的停顿，然后换刀电机再旋转进行装刀，该电机带有刹 车线圈，分析可能是电机刹车不良，造成机械手旋转位置有所错 位使接近开关检测不到信号。于是打开换刀电机防护盖，检查刹 车线圈，用万用表测量刹车线圈阻值正常，整流二极管也正常(该 线圈电压为90V，通过 220V电压半波整流获取)，拆下电机，进行 加电试验，发现电机停电时刹车太慢 ，拆下刹车线圈，检查刹车 片 ，刹车片已磨损严重，所以刹车时抱不紧电机 ，造成机械不到 位。换上新的刹车片再进行开机试验，再无机械手卡刀现象。 例 2 TH5680加工中心，采用 SIEMENES840D系统。由低 速向高速切换时，主轴伺服电机不转。 分析处理 ：故障发生时无报警，根据故障现象判断可能是主 轴由低挡向高挡切换时，高挡位检测开关不到位，造成主轴电机 不转。主轴高低挡切换是由一个三位四通电磁阀进行控制，挡位 是由两个接近开关检测。如果某挡位的开关不到位，则不能进行 该挡位的转速运行。调出诊断画面，在进行挡位切换时，观察 PLC 输入 、输出信号正常，检查电磁阀动作也正常，说明电气部分是好 的，故打开主轴箱，发现主轴一双联齿轮位置下移，造成换挡时齿 轮挂不上，使挡位开关检测不到位，主轴无法旋转，检查发现，是 联接齿轮的平键脱落，所以双联齿轮下移，造成了主轴无法旋转 的现象，修复平键后进行换挡操作，主轴伺服电机旋转正常。 (2)结合梯形图，分析故障原因。 例 1 NC800卧式加工中心，采用 FANUC一0iM系统。主轴 定向后，ATC无定向指示，机械手无换刀动作。 分析处理 ：故障发生后，机床无任何报警，除机械手不能正 常工作外，机床各部分工作都正常，根据故障现象，认为是主轴 定向完成信号未送到 PMC，致使 PMC中没有得到换刀指令。在 PLC梯形图上 ，刀具交换的条件是机械手处于水平位置及主轴 定向销插入。该主轴定向由两个方面来控制：①根据参数设置的 设置管理与维值 2010№1 团 三菱 M 64数控加工中心的断电重启 黄 风 摘要 叙述三菱数控系统原断电重启功能的操作方法及一种新断电重启的方法。 关键词 j菱数控系统 加工中心 断电重启 中图分类号 TP2 文献标识码 B 一 台配有三菱 M64数控系统的加工中心，使用工厂所在地 经常停电，重新来电时，希望加工中心在断电处启动程序继续加 工。但无法记住断电处的顺序程序号，无法使用三菱数控系统所 配有的断电重启功能，为满足客户要求，新开发了断电重启功能。 1．三菱数控系统原断电重启功能 在常规情况下，三菱数控系统现有的断电重启功能操作如 下：①各轴回原点再回到加序起点；②进入重新呼叫画面； ③用“T0”(非持续模式)呼叫加工程序起始位置；④用“T2”(2型 模式)呼叫欲启动的单节；⑤程序再启动开关--ON；⑥用手动方 式使机械回到再启动位置；⑦程序再启动开关=OFF；⑧回到自 动模式，按“自动启动”开关启动系统运行。 这种断电重新启动方法必须知道断电前的单节 ，同时在 PLC程序上要驱动程序再启动开关 Y22B，否则无法进行断电重 启。 2．新开发的断电重启功能 使用断电重启功能在于能记住断电处的顺序号 ，使lT作机 械能回到断点处。如不能记住顺序号，则不能使用该功能。实际 上如果记住了加工顺序号 ，直接利用呼Ⅱ 功能，也可以直接呼叫 到该断点的单节，从该处继续加工。 三菱 CNC系统中有巨大的信息库 ，其 PLC程序和 CNC控 制器之间可以通过读和写来交换信息。CNC控制器的当前运行 状态信息可以被读到 PLC程序中，通过 PLC程序进行处理。而 加工程序的顺序号也是可以被读出的信息之一，如果读出了断 电瞬间的顺序号，再将其显示在屏幕上，操作者就能够方便地看 见。根据以上思路，编制了PLC程序(图 1)。 该程序中第 5步是执行 PLC与 CNC之间的数据读取指 令。而需要读取的信息由第 2步指定欲读取信息(如文中的加工 程序顺序号)的大区号 、小区号 、信息长度以及存放该信息的数 据寄存器(本例中为D122)。将读到的加工程序顺序号存放在 D K5O TlO D116 D117 D118 Dl20 D121 R2()oO R36 Dll6 图 1 指令进行读取数据操作 设定大区号 设定小区号(顺序号) 设定数据长度 D122=当前顺序号 将读取的数据送到屏幕上 执行PLC--CNC数据凌取通信 122中。但由于D122不是断电保持的数据寄存器，所以突然断电 再上电时 DI22--0，故在 PLC程序中加入第 3步，将 D122中的数 据送入断电保持型的文件寄存器 R2000中，这样 R2000中存放 的就是断电瞬间的顺序号。为了使操作者能看见顺序号，作了如 下处理：在三菱数控系统的显示屏常规的第 1个画面上有一刀号 T，平常显示的是加工程序中使用的刀号。在该程序中，第4步用 一 上电脉冲 M999将 D122中的数据送到 R36中，R36正是刀号 T的专用接口，所以在上电瞬间，屏幕上 T显示的正是顺序号。可 以让操作者方便地看到断电瞬问的顺序号。再利用常规的呼叫程 序功能，直接呼叫加工程序号(顺序程序号)，就可以从断电时的 顺序段启动。从而满足了客户的要求。 W10 01—18 作者通联：武汉兴东机电公司 武汉市武昌武珞路 586号 江天大厦 1609室 430070 E—mail：hhhfff57710@sina．COITI [编辑 叶允菁] 定向角度在执行 M19时，靠编码器反馈信号使主轴停在设定的 角度上，②由电磁阀控制的定向销插入到正确的位置，通过接近 开关检测 ，只有当定向插入信号为 1时，主轴才能进行换刀。首 先，检查机械手是否处于水平状态，通过查找梯形图，水平检测 开关信号正常，查定向销插入输出信号正常，然后检查插销电磁 阀，用万用表测量有 24V电压 ，电磁阀也已吸合，但插销杆无动 作，怀疑是电磁阀阀芯堵塞，停电拆下电磁阀检查，发现电磁阀 囡 设苗管理与维修2010№l 阀芯卡死 ，所以在执行定向命令时，电磁阀吸合，但阀杆不动，造 成定向插入信号检测不到，无法进行换刀。将电磁阀内部清理干 净装上，开机进行换刀 ，再无此现象发生。 W3O．01—17 作者通联：山推工程机械股份有限公司传动分公司设备科 山东济宁市吴泰闸东路49号 272023 E-mail：shantuiyebian@sina．eom [编辑 叶允菁] — 鳢 塑