PLC在數控機床故障診斷中的運用分析

郭 峰

（西安鐵路職業技術學院,710014）

數控機床是在工業領域中比較重要的一部分，是一體化和自動化的一個系統，是一個比較復雜的系統，在我國的加工行業，數控機床已經得到廣泛的應用，但是在使用的過程中，由于種種的原因，不管是人為的還是環境的影響，都可能會造成數控機床出現一些故障，從而導致設備不能正常的運轉，影響加工的進度，如何才能使數控機床中出現的故障快速的診斷出來并及時的解決故障呢？基于這個原因，PLC在數控機床終究是一個不可缺少的控制裝備，它對于主控機床中的故障診斷是非常有效的。

1 數控機床的PLC技術

對于數控機床的PLC技術，它是高科技的一個產物，在工業自動化的了領域內發揮著非常重要的作用，對于數控機床的故障檢測有非常重要的作用。對于什么是數控機床PLC技術呢？用圖表來解釋會更加的形象化，詳見下表圖1。PLC在數控機床中起著很重要的作用，它連接數控裝置與機床，起著紐帶的作用，將數控系統的指令下達給機床，并控制機床完成相應的動作和任務，控制著機床的運行，而且對機床的運行起著控制的作用，一旦機床的執行不符合指令，PLC會采取相應的措施來報告操作人員，及時的對機床的動作和數控系統的情況進行反饋。對于在數控機床中的的PL技術的組成如下圖表：

數控體統的PLC是由很多的部分組成的，比如有中央處理器、顯示器、輸入和輸出設備等，PLC通過對機床和數控系統的監控獲得數據，然后由PLC的核心不認CPU進行有關的數據處理，對出現的問題加以加工處理形成報警信號傳達給操作人員，以便及時的解決問題。

2 數控機床 PLC 故障的顯示情況

2.1 數控機床 PLC 故障的顯示情況

數控機床對于故障的檢測非常的準確和有效的，它能通過對數控系統的控制與機床的控制來檢測出現的故障，并通過故障顯示設備及時的進行報警，通過故障的檢測能直接找到故障發生的位置和原因，由于對出現故障的機床及時的報警，所以，PLC技術能很好的保證設備的正常運行。有這樣的功能就需要機床的造價比較高，還對于軟件和硬件的需要非常的復雜，但是，隨著科學技術的不斷進步，數控機床的設備和技術都在不斷的完善，越來越多的數控機床應用這種PLC技術來對數控機床的故障進行檢測，極大的保障了設備的正常運行以及運行的效率，但是當PLC系統出現故障時就會影響到對數控機床的故障的檢測，對于數控機床故障檢測的現實情況主要有三種：一是CNC故障報警；二是對于提示 CNC故障顯示時，在CNC顯示上，不能反映故障的具體原因，這就不能很好地進行維修，還有可能出現一些錯亂的信息，誤導維修人員；三是沒有任何提示。

2.2 出現的故障沒有任何顯示

圖1 數控機床PLC組成

由于數控系統本身沒有對于自身故障的方面的檢測，所以在CNC上面不會出現錯誤的顯示和故障的情況，所以，維修人員就不能根據有關的信息來判斷數控機床故障出現的位置，這就增大了維修人員的維修機床的難度，維修人員只能根據以往的經驗和常出現的故障，結合數控機床的現象來進行綜合性的判斷，找出出現問題的機床，這樣既加大了維修的難度，又浪費了大量的時間，是設備不能正常的運行，降低了工作的效率。

2.3 產生故障顯示但不反映故障的原因

對于我國技術發展遠遠落后于發達國家，錯失了世界上工業革命的發展，使得我國當今的技術還比較落后，對于數控機床的自身的問題的檢測還是很不完善健全的，不能準確的反映出現故障的機床的位置，出現故障時，CNC只能粗略的顯示一個范圍，這個范圍及不準確，甚至有可能與故障的位置沒有一點的關系，在這種情況下，維修人員不能判斷信息的可靠性，從而會導致誤導維修人員的維修方向，浪費維修的最佳時間，導致不能良好的工作，在這種情況下，維修人員只能根據自己的經驗與數控機床的整體表現來判斷顯示出的信息是否正確，再進行維修。

3 利用 PLC 診斷數控機床故障的方法

3.1 根據工作的具體性質來實現故障的檢測

對數控系統的故障檢測中應用的PLC技術是要深入了解數控系統和機床的工作原理，將它們的工作的先后順序搞清楚，然后再展開相關的控制措施，這樣才是一種很有效的故障診斷方法。

3.2 在數控機床的故障診斷中運用動態跟蹤梯形圖發診斷

雖然PLC是非常有效地故障檢測系統，但是它也會出現問題，這時就不能很好的反映數控機床中出現的一些故障，這是對于輸入與輸出均有可能處于正常的狀態，這時候就不能通過報警信號來提示出現的錯誤，所以就需要動態的跟蹤監測，根據PLC系統的 工作的基本原理來實現對數控機床故障的合理準確的檢測。

3.3 根據PLC的報警信號進行數控機床的故障的診斷

隨著科技的不斷發展，現代的數控系統的自我診斷功能，再加上PLC系統對于數控機床的故障的診斷，對出現的故障及時的報警，技術的找出出現故障的機床，是維修人員提供可靠的信息，快速、準確的找到故障的所在之處，并對故障進行及時的維修，恢復設備的正常運行做出了很大的幫助。下表有利于了解PLC技術的故障診斷：

圖2 Fanuc系統的接口

3.4 根據PLC 梯形圖進行相關的故障的診斷

對數控機床故障的診斷很多時候都是根據PLC 梯形圖進行診斷的，這是一種對于在數控機床中的故障診斷中是非常重要的方式，這種就需要了解機床的工作原理，機床工作時的各構件及設備的動作順序，還有對于數控系統和機床的各種聯系等，在CNC系統的合作工作性的基礎上，結合CNC系統的自我診斷的功能和PLC系統輸入和輸出的標志性的狀態，來準確定位故障的位置，減少故障帶來的損失。下表表示的是關于G4.3的梯形圖：

3.5 在數控機床的故障診斷中運用動作順序進行進行診斷

對于數控系統發出指令時，PLC系統指導并監督機床的動作和工作，對于數控機床上的裝置都是有一定的工作順序的，所以，要檢查數控機床上發生的故障，對數控機床上設備的工作順序細心觀察就會有所察覺，比較出現故障前后數控機床上裝置的工作的情況，做出有正確的判斷，從而方便維修。

4 PLC在數控機床故障診斷中的運用分析

PLC對數控機床的故障的檢測起著非常重要的作用，在數控機床故障診斷的應用中得到了認可，以下是關于數控機床中的幾個應用實例：

4.1 對于機床的換刀故障，在某個數控機床在換刀時，倘若又不正常的情況，不能正常的運行，這時會發出相關的報警信號，提示出現的問題

根據有關的PLC的報警說明可以知道，出現了報警信號說明存在了問題，了解了機床工作的基本原理和工作的順序，在PLC的卡法系統總共編入相應的程序語言，由此可以快速準確的診斷故障發生的位置，通過對數據接入口的檢查得知，這是由于PLC的輸入接口沒有檢測到相應的數據，所以致使換刀過程的中斷，這種現象可能有兩種原因可能導致，一是對于換刀開關或接近開關的損壞失效，還有可能是數控機床的液壓出現了問題，再或者是機械方面的問題，維修人員根據這些情況一一的維修，減少了查找故障的時間，提高了工作的效率。

4.2 在數控機床上配置4工位的電動刀架的條件下，在執行程序的指令時，由于找不到1刀，導致刀架不停的旋轉

故障發生時，通過對PLC的顯示綜合性的分析后，知道2、3、4刀都是正常的運行工作，由于分析了機械可以正常的發生轉動的，判定機械的轉動是沒有問題的，在強制的換上1刀時，就會出現錯誤報告的顯示，而其他的刀都是“0”正常的顯示，在刀架的檢測霍爾元是常閉式的信號，所以判定1刀的換刀失敗的原因是由于1刀的換到信號發生了錯誤，對于刀位信號錯誤的原因有：對于檢測的霍爾元件發生了損壞，或者是是信號的中斷，不能接收到信號，整體的分析來看，是霍爾元件的損壞，所以維修人員將霍爾元件換好后，故障就會消失，數控機床恢復正常的工作狀態，準確快速的檢查處錯誤的信息，找到故障的位置，及時的解決故障，保證工作的正常進行。

5 結束語

隨著科技和經濟的不斷進步，技術在工業上的運用越來越廣泛，PLC在數控機床中的故障診斷的作用非常的重要，總的來說，PLC在數控機床上的運用大大提高了工業上的故障診斷的速度和，提高了數控機床的工作效率，提高了經濟效益，對于我國現在的PLC，還不太完善，在數控好幾床中的運用還不夠廣泛，我們要繼續推進PLC的發展，使PLC更好的運用在數控機床中故障診斷中。

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