B2016A型龍門刨床故障診斷系統(tǒng)的研發(fā)

劉 捷 陳競雄 蔣士博

（①四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽618000;②廣安桂興水泥有限公司，四川廣安 638018）

某廠B2016A型龍門刨床電控系統(tǒng)經(jīng)變頻技術(shù)和PLC技術(shù)改造后，能耗水平、噪聲、故障率等都有大幅度的降低，機(jī)床的可靠性有了較大的提高，但在機(jī)床出現(xiàn)電氣故障時，查找比較麻煩。該廠提出在原改造基礎(chǔ)上開發(fā)一故障診斷系統(tǒng)，能方便、快捷、直觀地找出故障發(fā)生處。本文利用PLC技術(shù)和觸摸屏（阻態(tài)軟件）強(qiáng)大的信息處理功能和信息顯示功能，開發(fā)出了該刨床電氣系統(tǒng)故障診斷程序，在出現(xiàn)故障時，通過觸摸屏提供的大量故障信息，檢修人員可準(zhǔn)確地處理故障。

1 PLC程序開發(fā)

1.1 電氣改造原理圖及PLC接線圖

電氣改造原理圖［1］如圖1。在原改造圖上［2］增加了觸摸屏。

PLC接線圖如圖2。利用原FX2N－80MR－001型PLC基本單元多余的輸入/輸出點數(shù)，增加了各診斷部位的聯(lián)接回路。（基于篇幅，原PLC接線圖［2］未畫）。

1.2 外部設(shè)備故障診斷程序設(shè)計［3－4］

圖3是外部設(shè)備故障診斷梯形圖。外部設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、油泵和變頻器，有外部設(shè)備故障時，用起保停電路保持，信號用觸摸屏顯示。X34是操作站的復(fù)位按鈕，M41是觸摸屏上的復(fù)位按鈕。故障排除后，點一下這兩個按鈕中的一個，M50變?yōu)镺FF，將消除觸摸屏上的故障顯示。

1.3 工作臺步進(jìn)步退故障診斷程序設(shè)計

圖4是工作臺步進(jìn)或步退過程中，工作臺可能發(fā)生的各種故障的梯形圖，這些故障現(xiàn)象通過觸摸屏顯示。圖中M1和M2是工作臺步進(jìn)和步退標(biāo)志;在按下步進(jìn)（X6）或步退（X7）按鈕時，若工作臺無步進(jìn)或步退動作，M101或M106變?yōu)镺N;具體是那一個行程開關(guān)動作，用M205～M208來鎖存故障信號。

1.4 工作臺自動運(yùn)行故障診斷程序設(shè)計

工作臺的自動運(yùn)行過程與前進(jìn)/后退換向行程開關(guān)和前進(jìn)/后退減速行程開關(guān)的狀態(tài)變化密切相關(guān)，如果這4個行程開關(guān)出了問題，應(yīng)及時停止工作臺的自動運(yùn)行，并用觸摸屏給出行程開關(guān)故障信號。在排除了故障并且按了故障復(fù)位按鈕（M50為ON）后，系統(tǒng)返回初始步M0（見圖5）。

在按下工作臺前進(jìn)起動按鈕X10或后退起動按鈕X11時，若工作臺起動失敗，M102變?yōu)镺N（見圖6）。

工作臺在自動運(yùn)行過程中，M103為ON，不應(yīng)碰到終端限位開關(guān)。若前進(jìn)換向行程開關(guān)X2失靈，將會碰到前進(jìn)終端限位開關(guān)X0，M210變?yōu)镺N。若后退換向行程開關(guān)X3失靈，將會碰到后退終端限位開關(guān)X1，M211變?yōu)镺N（見圖6）。

在前進(jìn)步M20，如果沒有碰到前進(jìn)減速行程開關(guān)（X4為OFF）就碰到了前進(jìn)換向行程開關(guān)（X2的常閉觸點變?yōu)镺FF），將由步M20轉(zhuǎn)換到步M37（見圖5），觸摸屏將顯示“前進(jìn)減速行程開關(guān)故障”。在慢速后退步M23，設(shè)置了定時器T3，設(shè)定值比慢速后退的正常時間長。若在離開前進(jìn)減速行程開關(guān)X4后，X4沒有變?yōu)镺FF，T3的定時時間到時也將轉(zhuǎn)換到步M37。

在前進(jìn)減速步M21，用定時器T2監(jiān)視前進(jìn)換向行程開關(guān)X2，若在T2設(shè)置的時間到時該限位開關(guān)的常閉觸點沒有斷開，X2仍然為ON，T2的常開觸點閉合，系統(tǒng)由步M21轉(zhuǎn)換到M38，觸摸屏將顯示“前進(jìn)換向行程開關(guān)故障”。

后退減速行程開關(guān)和后退換向行程開關(guān)的故障診斷方法與上述的基本上相同。

1.5 橫梁運(yùn)行故障診斷程序設(shè)計

見圖7。橫梁運(yùn)行過程中有可能出現(xiàn)5種故障:上升限位開關(guān)動作、左側(cè)限位開關(guān)動作和右側(cè)限位開關(guān)動作，橫梁放松行程開關(guān)故障和橫梁夾緊過流繼電器故障。以上故障信息均通過觸摸屏顯示。

橫梁夾緊裝置松開的過程用定時器T7和T8來監(jiān)視，如果超過了它們的設(shè)置時間，將進(jìn)入步M35，顯示“橫梁放松行程開關(guān)故障”。橫梁夾緊過程用定時器T9來監(jiān)視，如果超過了T9設(shè)置的時間，進(jìn)入步M36，顯示“橫梁夾緊過流繼電器故障”。

2 MT －510T 通信的設(shè)置與操作［5－7］

2.1 觸摸屏通信電纜接線［4］

觸摸屏背面的PC＆PLC通信端口是連接PC機(jī)的編程口和連接RS－485/422外部設(shè)備的通信口，通信電纜接線如圖8所示。

2.2 觸模屏畫面的總體規(guī)劃

規(guī)劃比較復(fù)雜的系統(tǒng)的觸摸屏畫面時，首先應(yīng)考慮設(shè)置主畫面。

主畫面是最重要的畫面，系統(tǒng)運(yùn)行時一般顯示主畫面，主畫面應(yīng)顯示系統(tǒng)主要的信息，并能進(jìn)行最頻繁的操作。

應(yīng)仔細(xì)劃分系統(tǒng)的功能，將同一功能的輸入、輸出信息放在一個畫面中，便于對該功能的操作和監(jiān)視。

系統(tǒng)運(yùn)行時，如果出現(xiàn)故障，不論當(dāng)時顯示的是什么畫面，都應(yīng)及時了解和處理發(fā)生的故障。本系統(tǒng)的故障信號較多，為此專門設(shè)置了故障畫面。在其他畫面內(nèi)都設(shè)置了故障信號燈。在出現(xiàn)故障時，點擊“故障顯示”按鈕，將進(jìn)入故障顯示畫面。

在確定了需要設(shè)置哪些畫面，以及它們之間的相對關(guān)系后，可以畫出畫面之間的轉(zhuǎn)換圖。根據(jù)該轉(zhuǎn)換圖，用各畫面中的畫面切換按鈕來實現(xiàn)畫面之間的切換。圖9是本系統(tǒng)的畫面轉(zhuǎn)換關(guān)系圖。

2.3 主畫面的設(shè)計

主畫面（見圖10）形象直觀地顯示龍門刨床工作臺的往復(fù)運(yùn)動狀態(tài)、抬刀動作和與工作臺有關(guān)的限位開關(guān)的通斷狀態(tài)。用指示燈顯示工作臺的各種狀態(tài)，例如前進(jìn)、后退、慢速切入、前進(jìn)減速和后退減速，以及工作臺步進(jìn)和步退。還用指示燈顯示油泵風(fēng)機(jī)、變頻器的狀態(tài)，以及進(jìn)刀、退刀和故障信號等。

2.4 故障顯示畫面設(shè)計

故障顯示畫面見圖11。出現(xiàn)故障時，其他畫面的“故障”指示燈亮，按“故障顯示”，切換到故障顯示畫面。

在故障顯示畫面中，故障被分為工作臺故障、外部故障和橫梁刀架故障。出現(xiàn)的故障對應(yīng)的故障指示燈變?yōu)榧t色。

［1］陳競雄.基于可編程序控制器和變頻器的龍門刨床控制系統(tǒng)的研究［D］.重慶:重慶大學(xué)自動化學(xué)院，2005.

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