PLC在數控機床故障診斷中的應用分析

官文 黎文龍

摘要：近年來，在社會經濟逐漸增長及科學技術水平日益提高的背景下，越來越多的新技術被應用于工業當中。其中，在數控機床領域便廣泛應用了PLC技術。PCL技術的應用，為控制數控機床起到了至關重要的作用。本課題筆者重點對PLC技術應用在數控機床故障診斷當中的方法及步驟進行了分析，并結合實際案例證明PLC技術應用在數控機床故障診斷過程中的有效性。

關鍵詞：PLC技術;數控機床;故障診斷

1.數控機床PLC概述

數控機床PLC歸分為兩類：一類是內裝型或集成型，指的是PLC和CNC裝置的綜合設計，PLC內包括在CNC裝置內，和CNC裝置之間的信號經過CNC自身的I/O接口進行完成。另一類是獨立型或外裝型。指的是通過對專業廠家生產的PLC產品進行利用，進而實現數控機床的順序控制，并使CNC系統中全部的要求任務獨立完成[1]。

基于數控機床中，PLC起到了連接數控裝置和機床側的輔助作用。其一，PLC接受了CNC處理操作人員編輯的程序指令，通過譯碼輸出處理之后送至機床側，進而讓機床完成相應的動作，最終使機床的運行得到有效控制。其二，PLC接受了機床側的邏輯信號對數控系統進行反饋。

數控機床PLC主要的組成部分包括CPU、存儲器、輸入輸出及供電電源等，以總線作為橋梁把各部分連接起來[2]。其中，CPU屬于PLC的核心部分，它的主要功能是對用戶程序及數據進行接收及輸入，并對各類信號狀態進行查詢，診斷無誤之后，PLC便開始運行。

2.應用PLC對數控機床進行故障診斷的方法與步驟分析

2.1診斷方法

應用PLC對數控機床進行故障診斷存在諸多方法，具體體現在以上幾大方面：

（1）一故障報警號為依據，對故障進行診斷。主要是對數控機床的自診斷功能進行利用，以顯示器上所顯示的報警信息為依據，并與機床維修手冊當中所提供的故障信息代碼含義相結合，進而對故障進行定位。

（2）以PLC的I/O狀態為依據，對故障進行診斷[3]?；跀悼貦C床當中，CNC系統、PLC及機床間是經I/O接口實現信號的傳遞的，I/O接口當作是信息傳遞及控制的渠道，一些故障能夠在PLC的I/O接口的狀態反映出來。在對相關控制對象的正常狀態及故障狀態熟悉之后，對I/O接口的工作狀態進行靈活利用，便極易查找出故障原因。

（3）利用PLC梯形圖對故障進行診斷。PLC程序是根據控制對象的控制原理進行設計的，大部分PLC均使用梯形圖當作編程語言，通過對梯形圖與機床相結合的工作原理及聯鎖關系，能夠便于對有關輸入輸出及標志位的情況加工確定。對于存在梯形圖監控功能的數控系統，還能夠在線對程序的運行進行監控，對I/O與標志位情況的瞬間變化進行觀察。在故障發生的情況，通過對胸自診斷功能的利用，或者通過機外編程器，便能夠以PLC的動作原理為依據，進一步快速將故障進行診斷，并采取相應的有效排除措施。

2.2診斷步驟

通過PLC對數控機床的故障進行診斷時，首先需要熟悉機床的各組成部分，包括各執行機構的動作順序、工作原理及各部分檢測開關的安裝位置等。同時，還需要對各機構動作進行充分了解，包括啟動、定值及松開等。能夠讀懂PLC梯形圖，并且能夠利用經常使用到的測量儀器完成檢測工序。在排除故障的過程中，需依照下述步驟進行：

首先，存在報警號。第一步需查維修手冊，找到與之對應的故障內容，并對故障部位加以確定，進而對相對應的程序段進行查找，并對其邏輯關系進行分析。然后，和機床相結合，現場在線分析每一個可疑點，檢查輸入信號對應的輸出是不是和PLC的邏輯控制關系相符合。如果符合，則屬于正常點;反之，則為故障點。在找出故障點后，需以電路圖為依據，對發生故障的元器件進行查找，并及時調整或更換，以此將故障徹底排除。

其次，如無報警號。需與機床的工作原理及各個部件間的動作順序相結合，依照維修手冊，通過故障現象對故障位置進行確定，然后通過對梯形圖進行應用，對具體模塊的相關信號進行檢測。

最后，對資料進行整理，并做好故障維修的記錄工作。

2.3實際案例分析

某數控機床在換刀指令的情況下不發生動作，機械臂停留在行程中間位置，CRT顯示報警號[4]。

通過報警號查手冊發現，報警內容是換刀系統機械臂檢測開關信號為“0”。表明，刀庫換刀位置錯誤。以換刀系統工作原理及動作順序得知，此故障發生于換刀裝置與刀庫2部分間，通過對PLC輸入接口狀態查找可發現，PLC輸入接口無檢測信號接收，致使機床換刀過程發生中斷。相關原因包括：其一，對于運動部件到位信號的檢測，檢測開關沒有完成;可能在液壓或機械等方面發生故障。其二，可能是接近開關發生失靈現象。

首先對刀庫當中的接近開關進行檢查，發生開關為正常。然后，通過手動對機械臂縮回動作的電磁閥進行控制，進而將機械臂退回到“臂縮回”位置，機械復原。表明手控電磁閥能夠對換刀位置進行定位，以此將液壓及機械兩方面的故障排除。進而表明可能是操作或PLC參數設置不合理導致故障。通過操作觀察，并與《操作手冊》相結合，得出結論：操作換刀時間比PLC規定的要求小，在PLC程序執行錯誤的情況下發生報警。在對相應程序修改完成之后，故障得到有效排除。

3.結語

在經濟及科技逐漸進步的背景下，技術在工業領域的應用越來越廣泛。其中，在數控機床的故障診斷過程中，PLC起到了至關重要的作用。大致上分析，PLC在數控機床上的應用在很大程度上提升了故障診斷的速度，同時使數控機床的工作效率得到有效提高。但同時，也存在較為明顯的問題，如我國現有的PLC不具完善性，為了使數控機床故障診斷更具實效性與科學性，筆者認為在今后發展過程中，重點工作便是推進PLC的發展。

參考文獻：

[1]程艷.數控機床故障診斷中PLC的應用研究[J].石家莊學院學報，2014，03：43-46.

[2]雷曉松.PLC在數控機床故障診斷中的應用[J].黑龍江科技信息，2012，29：23-24.

[3]李憲文.淺析PLC在數控機床故障診斷中的運用[J].中國新技術新產品，2012，14：10-12.