數控機床PMC故障診斷與實例分析

韓京海，郭 燕

（1.南京交通職業技術學院 機電工程系，江蘇 南京 211188；2.南京化工職業技術學院 自控系，江蘇 南京 210048）

數控機床除了對各坐標軸的位置進行連續控制外，還要對主軸單元實現控制，實現正轉和反轉、換刀及機械手控制、工作臺交換、切削液開關和潤滑系統順序控制。這些都是靠可編程機床控制器（PMC）來實現的。PMC是通過對程序的周期掃描，來進行數控機床外圍輔助電氣部分的邏輯順序控制。PMC是連接機床與數控系統的橋梁，其中包括大量的輸入和輸出信號。在這些輸入輸出信號中，任何一個信號不到位，都會使機床出現故障。而機床側的輸入、輸出元件，是數控機床上故障率較高的部分，在數控機床故障中，PMC類故障占有較高的比率，因此掌握PMC類故障的診斷方法，顯得非常重要。

1 常見PMC故障診斷方法

1.1 根據系統診斷號或報警號診斷故障

PMC具有豐富的自診斷功能。當PMC自身故障或外圍設備故障，都可用PMC上具有診斷指示功能的發光二極管進行診斷。在FANUC0i系統診斷畫面中，可以直接通過診斷參數DGN000至DGN016顯示自動運行狀態，這些信息指示了系統在執行自動指令時所處的狀態。可通過診斷參數DGN020到DGN025進行自動運行停止狀態的顯示，這些信息指示了系統不執行自動加工程序的原因。通過各診斷數據的狀態組合，可以分析、確定系統實際所處的狀態。

（1）PMC總體檢查的基本流程，如圖1所示。

圖1 PMC故障總體檢查的基本流程

主要找出故障點的大方向，再逐漸細化以找出具體故障。

（2）電源故障檢查。電源燈不亮時，需對供電系統進行檢查，包括電源電壓、熔斷絲、接線等檢查。

（3）運行故障檢查。電源正常時，運行指示燈不亮，系統因其他異常而終止正常運行。

（4）輸入/輸出故障檢查。除了檢查輸入/輸出單元的狀態外，還要檢查與連接配線、接線端子、熔斷器等元件的狀態。

1.2 觀察PMC狀態

通過觀察PMC狀態，判斷開關量是否已輸入或已輸出，在MDI方式→PMC基本菜單→[PMCDGN]→[STATUS]界面的輸入開關量或直接觀察梯形圖相應的開關量的通斷，若邏輯為“1”或通，表示機床側、CNC側連接沒有問題；若不通，則檢查外部電路。數控機床中，輸入輸出信號的傳遞，一般都要通過PLC接口來實現。因此，許多故障都會在PLC的I/O接口的通道中反映出來。

1.3 根據動作順序診斷故障

數控機床上刀具的自動換刀動作，是按照一定的順序來完成的。因此，可以觀察機械裝置的運動過程，比較正常和故障時的情況，就可發現疑點，診斷出故障的原因。

1.4 動態跟蹤梯形圖診斷故障

數控機床有些報警信息，并沒有直接反映出報警的原因，還有些故障不產生報警信息，只是有些動作不執行。采用肉眼觀察不出I/O的變化，難以診斷故障原因。可通過跟蹤PLC梯形圖的實時運行，來確診故障。

2 PMC故障的診斷方法的應用

FANUC的PMC可以直接在系統顯示畫面里進行監控，從而進行故障的判斷。PMC的故障常常出現在輸入輸出及標志狀態是否正常，執行機構動作是否正常執行。要對其進行有效的診斷，就要借助PMC提供的各項功能，對PMC進行診斷。PMC的診斷分動態和靜態兩種。在診斷時一定先確定PMC為運行狀態。

（1）靜態的診斷。就是在查看梯形圖I/O模塊的連接狀況，和查看PMC各個信號的ON/OFF狀態。

（2）動態地進行診斷。LADDER運行，動作卻不能正常地執行，并帶有誤動作。有些PLC發生故障時，PMC會出現誤動作，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，實時觀察I/O及標志位狀態的瞬間變化，根據PLC的動作原理做出診斷。

3 實例分析

3.1 實例1

某FANUC 0i系統的數控機床在自動運行狀態中，每當執行M8（切削液噴淋）這一輔助功能指令時，加工程序就不再往下執行了。此時，管道是有切削液噴出的，系統無任何報警提示。

分析與處理過程：

（1）調出診斷功能畫面，發現診斷號000為1，即系統正在執行輔助功能，切削液噴淋這一輔助功能未執行完成（在系統中未能確認切削液是否已噴出，而事實上切削液已噴出）。

（2）查閱電氣圖，發現在切削液管道上裝有流量開關，用以確認切削液是否已噴出。在執行M8指令并確認有切削液噴出的同時，在PMC程序的信號狀態監控畫面中，檢查該流量開關的輸入點X2.2，而該點的狀態為0（有噴淋時應為1），于是故障點可以確定為在有切削液正常噴出的同時，這個流量開關未能正常動作所致。

（3）因此重新調整流量開關的靈敏度，對其動作機構噴上潤滑劑，防止動作不靈活，保證可靠動作。

在做出上述處理后，進行試運行，故障排除。

3.2 實例2

XH754臥式加工中心，FANUC-6M系統，X軸無反應，無報警信息。

（1）故障分析。手動、自動方式X軸均不起作用，且無報警信息，其他顯示均正常。當使用MDI方式時，操作面板上的循環啟動CYCLE START，START燈亮。查PMC梯形圖和參數，均正常，說明CNC信號已發，X軸啟動條件已滿足，但伺服不執行。所以可將故障縮小在X軸伺服單元上。

（2）故障處理。將伺服單元對調，即X軸和Y軸伺服驅動器接口對換，重新開機，試運行Y軸，看Y軸伺服電動機是否動作。若無，說明X軸伺服驅動器有故障。返廠或進一步拆下，查看伺服驅動器內部芯片和引腳，觀察芯片和引腳是否蝕斷，若發現，用不帶電的電烙鐵將元件拆卸，更換。

4 結束語

通過以上實例分析，PMC類故障診斷的關鍵是：要注意數控機床各部分檢測開關的安裝位置，要清楚PMC輸入信號和輸出信號的標志。由于數控機床電氣控制系統的外圍器件，大多與PMC相聯系，系統提供的PMC診斷功能非常實用。應用好這些方法，將對數控機床的故障診斷與維修，帶來了很大的方便。

[1]孫漢卿.數控機床維修技術[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]蔣洪平．數控設備故障診斷與維修[M]．北京：北京理工大學出版社，2006．

[3]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業出版社，2006.