基于華中8系統(tǒng)PMC線圈無輸出的研究

龍俞文，盧 卓

(江西機電職業(yè)技術學院，江西 南昌 330013)

0 引言

隨著我國經濟社會的快速發(fā)展，制造業(yè)不斷壯大，自動化、智能化產品越來越多，眾所周知，數控機床作為典型的自動化設備已得到廣泛的應用，維護機床正常運轉，一方面需要數控機床具備高的可靠性，另一方面需要工程技術人員具有較高的排故能力。數控機床由機械和電氣兩大部分組成，部件功能的實現(xiàn)其電氣部分通常由PMC(Programmable Machine Controller)進行控制，如車床四方刀架換刀、加工中心刀庫選刀、機械手旋轉、冷卻液啟停等都是利用PMC進行控制，從事機床維修的人員不但要掌握機械部件的裝調還須掌握好機床PMC等多方面的技術才能勝任這項工作[1-2]。機床機械結構和電氣結構原理的關聯(lián)性和復雜性，使得機床發(fā)生故障的原因也多種多樣，常見機床故障參考故障說明書一般都能處理好，不常見故障通常沒有資料可參考，需在實踐中摸索和總結，研究該類故障的排除方法對提升維修能力和改善機床設計漏洞都有積極的意義。當前我國大量的高校和企業(yè)都使用華中數控系統(tǒng)來進行教學或加工，基于華中8數控系統(tǒng)PMC的研究集中在PLC程序設計和宏程序的實現(xiàn)這幾個方面，涉及機床故障診斷的研究較少[3-5]。本文以華中HNC-818BM數控系統(tǒng)為研究對象，闡述其PLC梯形圖條件滿足但輸出線圈無輸出故障發(fā)生的原因及排查方法，該研究對數控機床功能改造和故障維修具有一定的參考價值。

1 華中PMC技術特點

華中8系統(tǒng)PMC采用內置式PLC控制技術，它是組成數控設備的重要組件，對實現(xiàn)機床自動化作業(yè)和輸入、輸出信號的邏輯處理起著至關重要的作用，通過CNC內部或外部I/O對外部設備進行順序控制。

華中8系統(tǒng)PMC與CNC裝置采用一體化設計方案，具有結構緊湊、數據傳輸率高以及成本低等特點，其操作面板IO地址標準化，有利于不同機床廠家的PMC程序設計、編程和閱讀，有利于減少機床調試的端口配置，提升數據傳輸率和縮減成本，但PMC內置式設計限制了梯形圖容量，不利于數控系統(tǒng)擴展。

華中系統(tǒng)是我國的先進數控系統(tǒng)代表，其內部PMC編程模式采用與國外數控系統(tǒng)一樣的梯形圖編程方式，功能豐富，其程序較為直觀、易懂，但系統(tǒng)功能及穩(wěn)定性與國外先進數控系統(tǒng)仍有差距。實際運行過程中一方面由于系統(tǒng)自身問題會出現(xiàn)一些難以排查的故障，另一方面由于使用問題也會出現(xiàn)一些難以排查的問題，如本文所述機床功能升級、改造過程中容易出現(xiàn)PMC線圈無輸出現(xiàn)象。

2 線圈無輸出分析

2.1 雙線圈現(xiàn)象

同一個線圈在梯形圖中多個地方使用，則該線圈稱為雙線圈[6]，如圖1所示R6.0為雙線圈，為便于理解此處將兩線圈編輯在上下行，實際維修時線圈位置不一定如此。雙線圈是機床升級、改造過程中容易發(fā)生的故障，故障特征為在梯形圖從上往下周期性的掃描過程中無論前一個線圈是否導通，其最后一個線圈的邏輯均為不導通，實際運行時呈現(xiàn)的故障現(xiàn)象如圖1所示，無論第一行常閉觸點I0.6導通，還是第二行常開觸點I0.6導通，其輸出線圈R6.0均無法導通。為此，梯形圖編輯時要慎用雙線圈，盡量不使用雙線圈編程，以免帶來不必要的干擾和麻煩。

為了避免同一個線圈被重復使用，可在系統(tǒng)梯形圖查詢界面進行“輸出查找”查詢，如圖2所示，在查詢界面中輸入某個觸點進行搜索，若搜索結果為“未找到內容！”即表明該觸點沒有被系統(tǒng)使用。

圖1 雙線圈示意圖

圖2 雙線圈查詢界面

梯形圖中出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象通常是編程時疏于檢查所導致，該現(xiàn)象容易發(fā)生，也容易排查，在編輯梯形圖程序時先對線圈進行搜索確認，采用一個線圈在梯形圖中只用一次的原則即能避免該問題的發(fā)生。

2.2 子程序未調用

子程序是梯形圖程序的重要組成部分，一臺完整的數控機床PMC程序包括多個子功能，如面板功能控制、加工中心刀庫功能控制、復位功能等。諸多功能即是一個個獨立的子程序，數控機床工作時通過調用子程序實現(xiàn)對應的某個機床功能。編寫在子程序內部的輸出線圈，當子程序未被調用時線圈無輸出，如圖3所示，位于子程序S31內的輸出線圈R54.0，盡管信號R66.0導通，但線圈無輸出。

圖3 線圈R54.0無輸出

查看調用子程序的程序段，會發(fā)現(xiàn)子程序S31未調用，如圖4所示。

圖4 子程序S31未調用

在梯形圖P參數開關未打開或子程序導通條件不滿足的情況下會發(fā)生因子程序未調用而出現(xiàn)線圈無輸出現(xiàn)象，為此，實際維修中發(fā)現(xiàn)某線圈無輸出首先應確定線圈是否是編輯在子程序內部，然后查看子程序是否處于被調用狀態(tài)，即可排查出此類故障。維修時通過快速判斷子程序未調用引起的線圈無輸出，有利于理清維修思路，達到事半功倍的效果，大幅減少維修時間，若不知道這一故障的起因，將很難排查此類故障。

2.3 數據復位ZRST指令

使用數據復位ZRST指令時若模塊接通，則模塊限定范圍內的所有線圈的輸出為低電平。因此，編輯機床PMC程序時盡管使用的是沒有被系統(tǒng)使用過的線圈，但若線圈處在ZRST指令的限定范圍，線圈仍無法導通，如圖5所示，R8.0、R8.1、R8.2無輸出。

圖5 數據復位ZRST指令

因不同機床廠家進行PMC編程時是否使用該指令編程有所不同，故此類故障比較冷僻，實際維修中容易忽視該指令，導致故障無法排查。為避免該指令引起的PMC線圈無輸出，使用線圈時應先查看系統(tǒng)是否使用了ZRST指令以及該指令的限定范圍，只要線圈沒有被系統(tǒng)使用同時也不在ZRST指令限定范圍內即可避免問題的發(fā)生。

2.4 賦值語句

賦值語句是進行機床PMC編程或機床功能升級改造時幾乎都會用到的功能語句，編輯PMC程序時應特別注意，在將輸出線圈作為變量使用在賦值語句MOV中時若輸出線圈被常數零或為零的變量賦值，則線圈輸出為低電平，如圖6所示R3.5線圈無輸出。

圖6 線圈被零賦值

進行機床功能開發(fā)時容易發(fā)生這種線圈無輸出故障，該類故障通常由機床調試人員引起，只要注意不產生零變量賦值，就能避免該問題的發(fā)生。

3 結語

PMC是數控機床朝向自動化、智能化發(fā)展的關鍵技術，不僅有利于提升數控機床加工精度，更有利于提升機床的穩(wěn)定性、可靠性和故障排查能力[7-8]。本文從PMC實際使用層面出發(fā)，總結了PMC輸入條件滿足而輸出線圈無輸出的案例，在進行數控機床維修或編輯梯形圖時很多時候都會遇到，經實踐通過上述幾種方法排查線圈無輸出的故障十分有效，對提升技術人員故障維修能力具有一定的實用價值。本文所述故障情況除機床調試人員在編輯、調試過程中容易引發(fā)外，在實際維修過程中發(fā)現(xiàn)此類故障也會由機床操作人員引起，為此加強機床操作權限和密碼的管理，有利于減少機床故障的發(fā)生率。