數控系統自設置故障的診斷處理

劉賢文

（廣州市機電技師學院，廣州 510435）

0 前言

數控機床PMC程序控制與其切削加工過程都有安全互鎖，當數控機床切削時產生故障，PMC程序會掃描檢測I/O外部工作元件的狀態及動作是否正常執行等邏輯判斷工作，掃描檢測中如發現問題即產生報警信息。所以，數控機床故障大部分是通過PMC程序檢測。

1 FANUC 0i MD加工中心故障現象

1臺數控系統為FANUC-0i MD帶轉盤刀庫的加工中心，開機后出現EX1005 Magazine is not backward（刀庫不能下落）和EX1008 spandle is low（主軸轉速低）代碼報警，如圖1所示。

根據代碼查看FANUC（B-64305CM_01）故障維修手冊，故障例表中并無此故障代碼，查看刀庫機械和電氣控制線路，并無損壞，控制線路完好。機床重新回零，結果Z軸不能在JOG方式下移動和回零，但手輪方式下能移動，查看了回零方式的移動速度參數，設置正確。按復位后故障報警消除，但Z軸回零指示燈一直在閃爍。試旋轉主軸，輸入“M03 S100”，按循環啟動，不能執行程序，又多顯示了一個故障“EX1008 spandle is low”報警。這些都是數控系統自設置的故障。

圖1 故障報警界面

2 故障代碼的分析

數控系統自設置故障的診斷可采用PMC的靜態診斷（分析PMC的梯形圖）和動態診斷（確定PMC為運行狀態，利用NC系統的梯圖顯示功能或者機外編程器在線跟蹤梯形圖的運行）。

2.1 靜態分析PMC的梯形圖

數控系統自設置故障是數控機床廠家二次開發的PMC輸入輸出點出現異常而產生報警。這類故障代碼是通過A顯示輸出，如圖2中，A0000.5信號導通，激活了相應的故障報警1005。

圖2 自設報警故障顯示及信息界面

查看梯形圖I/O模塊的連接狀況，未發現異常；對機床各控制線路進行檢查，未發現斷線及損壞現象；查看PMC中主軸相關信號的ON/OFF狀態，在啟動主軸程序當主軸運行時信號有變化（圖3），顯示正常狀態。

圖3 主軸相關信號的ON/OFF狀態界面

2.2 動態PMC跟蹤診斷

對機床進行回零操作處理，發現Z軸不能回零，手動也不能移動，但手輪可以移動；檢查與刀庫控制及主軸控制的相關參數，并無發現異常。這些由機床廠家設置的報警代碼是通過PMC控制實現，因此，必須觀察運行狀態的PMC程序才能確認故障的部位及主要原因。調出梯形圖畫面，圖4是EX1005報警代碼顯示輸出的梯形圖。

圖4 EX1005報警代碼顯示

動態監控是根據信號的狀態觸點和線圈用不同的顏色來顯示，在梯形圖監控中，可以看到輸入輸出點的狀態，實時觀察I/O及標志位狀態的瞬間變化。運行時信號狀態R0251.1=1時，R0610.1=1有輸出，才出現顯示Magazine is not backward故障。圖5是R0251.1輸出控制的梯形圖，實時觀察圖5 I/O信號狀態R0249.0=1，X0004.5=0、F0001.1=0 時，使R0251.1=1。主軸運行復位信號F0001.1=0是正常，查找電氣圖紙X0004.5是刀庫移動氣缸位置開關，完成換刀后X0004.5應處于1狀態，但X0004.5此時可能不處于1狀態，從而使R0251.1=1，出現刀庫不能下落的報警，為進一步證實問題出在X0004.5開關上，查看圖6 R0249.0輸出信號控制梯形圖。

圖5 R0251.1輸出控制的梯圖

由圖6可以看出有輸入M03，按循環啟動，R0249.0=1程序運行信號是正確。嘗試按下RST按鈕開關，F0001.1變為1的狀態報警消除，說明RST按鈕開關也正常，證明使R0251.1=1，出現刀庫不能下落的原因是X0004.5開關出了問題。該開關出問題后還涉及到Z軸回零。圖7為JOG方式下Z軸不能移動的控制相關部分梯形圖，檢查圖7發現在JOG方式下移動Z軸，用MJ進給選擇檢測信號時F0003.2＝1及按下+Z時X0001.4＝1均正確，如果此時X0004.5=1，則Z軸應能夠移動，但實際Z軸未移動，所以，故障在X0004.5的輸入開關上。

圖6 R0249.0輸出控制梯圖

3 故障處理

經查，是刀庫換刀后沒有縮回到達所在的位置，因此X0004.5位置開關仍處在0狀態，造成X0004.5不能切斷A0000.5報警信號，出現 EX1005 Magazine is not backward故障報警顯示。換刀狀態下X0004.5=0信號燈不亮，換刀完畢X0004.5=1置信號燈亮，表示機床可以就緒的正常加工狀態。更換刀庫縮回檢測開關元件后數控機床故障排除。

圖7 JOG方式下Z軸回零控制梯形圖

4 結語

在數控機床的維修過程中，這類故障占有比較大的比例。數控機床PMC模塊是數控系統及外圍電路連接的橋梁，機床PMC程序運行時要對大量開關信號處理，任何一個信號不到位，任何一個執行元件不動作數控機床都會產生故障。借助了PMC提供的各項功能對PMC程序的動態跟蹤和靜態診斷，綜合觀察數控機床輸入輸出狀態及動作是否正常執行等進行邏輯判斷，可提高數控機床故障的診斷與排除的速度及準確性。