運用FANUC PMC信號追蹤功能解決CNC疑難故障

池文慧，陶慶才

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 發動機制造部，廣西 柳州 545007)

上汽通用五菱汽車股份有限公司發動機制造部缸體缸蓋機加工生產線數控機床，采用FANUC 18i-MB數控系統，PMC版本為SD7。機床數量大，加工精度高，加工速度快，每臺加工中心的設計節拍是174 s，出現疑難故障的幾率高。因此，如何利用PMC編程軟件及PMC功能輔助診斷機床故障，顯得至關重要。

1 FANUC PMC簡介

FANUC系統分為2個部分：控制伺服電機和主軸電機動作的系統部分和控制輔助電氣部分的PMC。PMC與PLC相似，因為專用于機床，所以稱之為可編程機床控制器。與傳統的繼電器控制電路相比較，PMC的優點有：

時間響應快，控制精度高，可靠性好，控制程序可以隨應用場合的不同而改變，與計算機的接口及維護方便。并且由于PMC使用軟件來控制，可以在線修改程序，具有很高的靈活性，具備廣泛的工業通用性。同時PMC具有很強的自診斷功能。

CNC啟動后，PMC程序即開始運行。在CNC執行加工程序過程中，PMC與加工程序并行運行，PMC掃描機床或機床操作者的輸入信號，以及強電控制信號的執行結果。

為執行機床動作如主軸啟停、冷卻液開關、工作臺回轉、換刀等動作，在加工程序中需要編制如下控制指令：M（輔助功能），T(換刀)，B（第二輔助功能）。

PMC將信號根據其作用部位及方向分為4種，如圖1所示。

圖1 PMC信號圖

X信號：由機床輸入至PMC，如操作面板上輸入的按鈕、機床開關信號。

Y信號：由PMC輸出至機床的強電動作信號，如電磁閥的開/關信號。

G信號：PMC輸出至CNC的信號，如急停G8.4，M或T功能結束信號G4.3。

F信號：CNC輸出至PMC的信號，如進給軸移動中信號F102。

上述信號在梯形圖程序中必須賦予地址。G 和F信號地址由CNC的系統軟件定義好并固化。部分X信號地址也由CNC定義好，并提供地址表。Y信號由PMC編程人員自行指定。

FANUCPMC具有信號追蹤功能，可以追蹤指定的信號，追蹤的結果作為信號的時間表顯示，同時動態顯示信號采樣波形，追蹤點最多32點，采樣分辨率可精確到8 ms。可以選擇時間模式或信號變化模式，并支持采樣圖形屏幕硬拷貝，對于輔助診斷疑難故障十分方便。

2 PMC信號追蹤功能應用實例

機加工缸蓋線2011年平均每月發生2起螺栓孔加工時內孔燒結、鋁屑粘結在刀具上的工件報廢故障，機床無報警。

由于缸蓋是鋁合金件，熔點低，約660℃，初步判斷加工過程中冷卻液沒有供給，使得加工到一定數量工件后，刀具持續溫升，超過鋁合金熔點后，缸蓋內孔部分熔化，鋁屑粘結在刀具上。

圖2 缸蓋內孔燒結

圖3 刀具粘結鋁屑

機床加工過程中，冷卻液打開流程如圖4所示。

圖4 冷卻液打開流程圖

NC預讀到M51代碼，經PMC解碼后，%M07252置位為ON，同時冷卻打開的其他條件滿足，則主軸高壓冷卻電磁閥%Q10105接通，高壓冷卻液打開；%Q10105接通后立即復位M51，通知NCM代碼已經執行完成，NC程序即執行下一程序段，%Q10105接通后2 s內如果高壓冷卻壓力沒有建立起來，則機床發出高壓冷卻報警，NC程序執行中止。

由于在加工過程中，NC程序沒有中止，判斷M51代碼被正確解碼并復位，在機床PMC界面I/O狀態中發現%Q10105為OFF，邏輯上M51復位后通過%M00182實現自保，由于ME5.5軟件的信號監控分辨率太低，無法跟蹤到短時信號，因此用PMC信號跟蹤功能。

根據梯形圖邏輯關系追蹤發現，%M00178在接通后斷開，因此%M00182斷開，進而%Q10105斷開，高壓冷卻液電磁閥在接通48 ms后斷開，因此加工中無高壓冷卻報警，并且高壓冷卻壓力報警是在%Q10105接通后2 s壓力沒有建立起來才觸發報警，48 ms的導通時間無法產生報警。

分析%M00178的邏輯條件，如圖5所示。

圖5 %M00178的邏輯條件

兩個支路實現%M00178接通，上支路是M_TOOL_DOOR_EP_RET刀庫門關閉到位信號，下支路是Q10108SOLP輸出刀庫門關閉信號，并且刀庫門打開到位信號為0。這個條件的物理意義，是刀庫門關閉輸出信號接通，并且刀庫門已經離開打開到位位置。正常情況下，在刀庫門關閉輸出信號%Q10108接通一定時間后，因刀庫門感應塊離開打開到位位置，所以刀庫門打開到位信號%I10107斷開后不再接通，但是實際的信號追蹤顯示，刀庫門打開到位信號在斷開后又重新接通，邏輯上造成%M08530信號下支路條件不滿足，而此時刀庫門未關閉到位，因此上支路也不滿足，故%M08530斷開，高壓冷卻使能信號%M00178斷開，打開高壓冷卻輸出信號%Q10105斷開。檢查機床發現刀庫門感應塊粘有大量鋁屑，造成打開到位誤信號。

圖6 PMC信號追蹤圖

圖7 優化后的%M00178邏輯條件

經過評估，%M00178高壓冷卻時，信號存在很高風險，進一步研究發現，缸體加工線存在一樣的問題，所不同的結果在于，缸體是鑄鐵件，硬度大，熔點高，冷卻供給停止，將造成刀具折斷。

為了徹底消除刀庫門誤信號造成冷卻液供給異常的問題，優化了缸體缸蓋線所有PMC程序，更改如圖7所示。

取消了下支路的刀庫門打開到位條件，跟蹤運行一個季度，缸蓋線未發生缸蓋內孔燒結問題。

3 結束語

綜上所述，數控機床維護人員必須深入理解FANUCPMC的控制原理及PMC各項功能。在處理故障時，綜合運用各種診斷方法，才能快速、有效、準確地排除故障。

[1]王玉琪.機床CNC基礎知識[M].北京：北京發那科機電有限公司，2006.