淺析PLC在數控機床故障診斷中的運用

李憲文

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

數控機床PLC總體上可分為兩類：一類是綜合設計PLC與CNC裝置的產品，PLC含在CNC的裝置內，裝置間的信號傳遞通過CNC本身的接口來完成，因此稱為內裝型，或者集成型。另一類則是利用專業廠家生產的PLC產品來單獨完成數控機床的控制功能，可獨立完成CNC系統需求的任務，因此稱為獨立型，或者外裝型。

PLC在數控機床上起著連接機床側與數控裝置的橋梁作用。一方面，PLC接受CNC處理經過譯碼、輸出等處理后，送到機床側，機床完成相應的操作，控制機床的運行；另一方面，PLC可接受機床側的邏輯信號，對于數控系統進行信息的反饋。

數控機床已廣泛應用在模具加工行業之中。在其使用的過程中，數控機床會出現較為常見的故障。數控機床的故障可分為機床側故障和控制系統故障，由于科學的發展使控制系統的可靠性越來越高，系統故障率也越來越低，因此，常見的故障大部分是機床側故障。數控機床側故障，是指機床的非控制系統出現故障，包括機械、液壓、檢測開關、強電等一系列問題，可分為主機故障和輔助裝置故障。利用PLC進行機床側故障診斷的準確性和效率較高。

當數控機床出現PLC故障時，一般有三種形式：一是CNC故障報警；二是提示CNC故障顯示但不反映故障的真正原因；三是沒有任何提示。對于后面得兩種情況，我們可以根據PLC的輸入、輸出信息來分析和判斷故障的原因，這是解決數控機床外圍故障的基本方法。本文通過實例，總結了一些有效的數控機床PLC故障診斷的方法。

1 數控機床PLC故障的顯示情況

1.1 故障報警并且直接找到故障原因

數控機床發生故障報警，并且能直接找到故障的發生原因，這種能夠根據報警信息直接查找到故障的數控機床，要求CNC與PLC之間的信息傳遞功能非常強大，CNC有非常充分完善的檢測功能。因此，軟件和硬件系統需要非常復雜復雜，機床的造價要求較高。

隨著科技的發展，機床的數控系統功能正在日益完善，尤其是自診技術的發展進程加快。越來越多的數控機床已經具有這種故障診斷報警功能。對于數控維修人員來說，機床的故障診斷與維修變得簡單起來。

1.2 產生故障顯示但不反映故障的原因

一般而言，數控機床的自身故障診斷功能還不是很完善。出現故障時，CNC的報警信息只能大概地指出故障部位，甚至會發生CNC報警信息的顯示的內容與報警部位毫無關系的情況。這種情況可能會誤導維修人員的思路。因此，維修人員需要根據自己的經驗和數控機床的具體情況來進行綜合分析判斷，才能快速找出故障的真正原因。

1.3 出現故障沒有任何顯示

由于數控系統沒有故障方面的檢測，CNC不會做出任何提示顯示，維修人員只能根據數控機床的故障現象進行綜合理論分析和判斷。當涉及線路板維修時，由于沒有技術圖紙，有時需要自己繪制草圖，維修難度較大。

2 數控機床PLC故障的信號輸入、輸出情況

數控機床的部分故障可根據故障的現象、機床的電氣原理圖，以及查看PLC相關的輸入、輸出狀態來診斷。現在較多數控系統都有PLC輸入、輸出狀態顯示功能。利用這些功能，可在線觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態，對于診斷數控機床的故障非常有用。

2.1 輸入信號的故障

PLC主要完成順序控制，在PLC狀態中，觀察所需的輸入開關量是否正確。當沒有信號輸入，則邏輯條件不滿足，PLC也就不能執行下一個動作。這時可根據PLC的梯形圖來分析輸入信號無效的具體原因，檢查由輸出開關量直接控制的接觸器或繼電器是否動作，進行故障的進一步分析，直到找到故障產生的原因。

2.2 輸出信號的故障

輸出信號主要是控制元件或執行元件故障，一般情況下，經常出現有機械動作的零件損壞的現象，例如接機械磨損導致阻力增加，觸器觸頭機構的不靈活導致的觸點接觸不良，傳動器件移動不到位，電磁閥體內有異物導致的閥芯堵塞等。若執行機構出現了故障，造成控制的下一個動作輸入條件得不到滿足，順序控制就不能正常進行。

3 數控機床PLC故障診斷方法

3.1 根據控制對象的工作原理進行故障診斷

數控機床的PLC程序，是按照控制對象的工作原理設計的。通過結合PLC的I/O狀態對控制對象工作原理進行分析，是診斷故障很有效的方法。

3.2 根據報警號進行故障診斷

現代的數控系統具有豐富的自身診斷功能，一般都可以在顯示器上顯示出故障的報警信息，為維修人員提供充分的各種狀態信息，幫助維修人員迅速排除故障。

3.3 根據動態跟蹤梯形圖進行故障診斷

當PLC發生故障時，查看輸入、輸出及標志狀態均處于正常水平。此時必須通過PLC的動態跟蹤，跟蹤輸入輸出標志狀態的瞬間變化，根據PLC動作原理作出診斷。

3.4 根據PLC梯形圖進行故障診斷

根據PLC的梯形圖來分析和診斷故障，是解決數控機床故障的基本方法。采用這種方法來診斷機床故障，首先應該查清機床的工作原理、聯鎖關系和動作順序，利用CNC系統的自診斷功能，根據PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標志位的狀態，以確定故障原因。

3.5 根據PLC的I/O狀態進行故障診斷

在數控機床中輸入輸出信號的傳遞通過PLC的I/O接口來實現。因此，一些故障可能會在PLC的I/O接口上反映出來。通過查詢PLC的I/O接口狀態即可找出故障原因。

3.6 根據動作順序進行故障診斷

在數控機床上，刀具。器械及托盤等裝置的自動交換動作都是按一定順序來完成的。因此，細致地觀察機械裝置的運動過程，比較故障時的情況和正常時的情況，就能夠發現疑點并且診斷出故障原因。

綜上所述，在數控機床中，采用PLC完成機床側的順序控制。因此，利用PLC梯形圖的動態顯示功能或數控系統的PLC狀態顯示功能來進行故障診斷與排除是非常便利的。

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