1 引言

　　數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。PLC工程現(xiàn)場(chǎng)界面涉及光、機(jī)、電、氣、液等復(fù)雜的輸入輸出信令，加之plc對(duì)于信號(hào)的邏輯處理具有的抽象運(yùn)算特征，使 得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)故障處理工作通常是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜困難，plc機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)故障往往使得缺少工程經(jīng)驗(yàn)的設(shè)備管理者們束手無(wú)策，較長(zhǎng)時(shí)間的故障處理處理可以大幅度降 低產(chǎn)能，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。本文以就事論事的方式平鋪直敘具體的機(jī)電工程現(xiàn)場(chǎng)故障處理案例，保留住故障處理經(jīng)驗(yàn)中最珍貴的分析判斷過(guò)程。

2 數(shù)控機(jī)床故障診斷案例

　　2.1 甄別plc內(nèi)外部故障實(shí)例

　　配備820數(shù)控系統(tǒng)的某加工中心，產(chǎn)生7035號(hào)報(bào)警，查閱報(bào)警信息為工作臺(tái)分度盤不回落。在sinumerik 810/820s數(shù)控系統(tǒng)中，7字頭報(bào)警為plc操作信息或機(jī)床廠設(shè)定的報(bào)警，指示cnc系統(tǒng)外的機(jī)床側(cè)狀態(tài)不正常。處理方法是，針對(duì)故障的信息，調(diào)出 plc輸入/輸出狀態(tài)與拷貝清單對(duì)照。

　　工作臺(tái)分度盤的回落是由工作臺(tái)下面的接近開(kāi)關(guān)sq25、sq28來(lái)檢測(cè)的，其中sq28檢測(cè)工作臺(tái)分度盤旋轉(zhuǎn)到位，對(duì)應(yīng)plc輸入接口 110.6，sq25檢測(cè)工作臺(tái)分度盤回落到位，對(duì)應(yīng)plc輸入接口110.0。工作臺(tái)分度盤的回落是由輸出接口q4.7通過(guò)繼電器ka32驅(qū)動(dòng)電磁閥 yv06動(dòng)作來(lái)完成。

　　從plc status中觀察，110.6為“1”，表明工作臺(tái)分度盤旋轉(zhuǎn)到位，i10.0為“0”,表明工作臺(tái)分度盤未回落，再觀察q4.7為“0”，ka32繼 電器不得電，yv06電磁閥不動(dòng)作，因而工作臺(tái)分度盤不回落產(chǎn)生報(bào)警。

　　處理方法：手動(dòng)yv06電磁閥，觀察工作臺(tái)分度盤是否回落，以區(qū)別故障在輸出回路還是在plc內(nèi)部。

　　2.2 診斷接近開(kāi)關(guān)故障實(shí)例

　　某立式加工中心自動(dòng)換刀故障。

　　故障現(xiàn)象：換刀臂平移到位時(shí)，無(wú)拔刀動(dòng)作。

　　atc動(dòng)作的起始狀態(tài)是：(1)主軸保持要交換的舊刀具。(2)換刀臂在b位置。(3)換刀臂在上部位置。(4)刀庫(kù)已將要交換的新刀具定位。

　　自動(dòng)換刀的順序?yàn)椋簱Q刀臂左移(b→a)→換刀臂下降(從刀庫(kù)拔刀)→換刀臂右移(a→b)→換刀臂上升→換刀臂右移(b→c，抓住主軸中刀具)→主軸液 壓缸下降(松刀)→換刀臂下降(從主軸拔刀)→換刀臂旋轉(zhuǎn)180°(兩刀具交換位置)→換刀臂上升(裝刀)→主軸液壓缸上升(抓刀)→換刀臂左移 (c→b) →刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)(找出舊刀具位置)→換刀臂左移(b→a，返回舊刀具給刀庫(kù))→換刀臂右移(a→b)→刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)(找下把刀具)。

　　換刀臂平移至c位置時(shí)，無(wú)拔刀動(dòng)作，分析原因，有幾種可能：

　　(1)sq2無(wú)信號(hào)，使松刀電磁閥yv2未激磁，主軸仍處抓刀狀態(tài)，換刀臂不能下移。

　　(2)松刀接近開(kāi)關(guān)sq4無(wú)信號(hào)，則換刀臂升降電磁閥yv1狀態(tài)不變，換刀臂不下降。

　　(3)電磁閥有故障，給予信號(hào)也不能動(dòng)作。

　　逐步檢查，發(fā)現(xiàn)sq4未發(fā)信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)sq4檢查，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)間隙過(guò)大，導(dǎo)致接近開(kāi)關(guān)無(wú)信號(hào)輸出，產(chǎn)生動(dòng)作障礙。

　　2.3 診斷壓力開(kāi)關(guān)故障實(shí)例

　　配備fanuc 0t系統(tǒng)的某數(shù)控車床。

　　故障現(xiàn)象：當(dāng)腳踏尾座開(kāi)關(guān)使套筒頂尖頂緊工件時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)緊。

　　在系統(tǒng)診斷狀態(tài)下，調(diào)出plc輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)腳踏向前開(kāi)關(guān)輸入x04.2為“1”，尾座套筒轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸入x17.3為“l(fā)”，潤(rùn)滑油供給正常使液位開(kāi)關(guān)輸 入x17.6為“1”。調(diào)出plc輸出信號(hào)，當(dāng)腳踏向前開(kāi)關(guān)時(shí)，輸出y49.0為“1”，同時(shí)，電磁閥yv4.1也得電，這說(shuō)明系統(tǒng)plc輸入/輸出狀態(tài)均正常，分析尾座套筒液壓系統(tǒng)。

　　當(dāng)電磁閥yv4.1通電后，液壓油經(jīng)溢流閥、流量控制閥和單向閥進(jìn)入尾座套筒液壓缸，使其向前頂緊工件。松開(kāi)腳踏開(kāi)關(guān)后，電磁換向閥處于中間位置，油路停止供油，由于單向閥的作用，尾座套筒向前時(shí)的油壓得到保持，該油壓使壓力繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)接通，在系統(tǒng)plc輸入信號(hào)中x00.2為“l(fā)”。但檢查系統(tǒng) plc輸入信號(hào)x00.2則為“0”，說(shuō)明壓力繼電器有問(wèn)題，其觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)損壞。

　　故障原因：因壓力繼電器sp4.1觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)損壞，油壓信號(hào)無(wú)法接通，從而造成plc輸入信號(hào)為“0”，故系統(tǒng)認(rèn)為尾座套筒未頂緊而產(chǎn)生報(bào)警。

　　解決 方法：更換新的壓力繼電器，調(diào)整觸點(diǎn)壓力，使其在向前腳踏開(kāi)關(guān)動(dòng)作后接通并保持到壓力取消，故障排除。

2.4 診斷中間繼電器故障實(shí)例

　　某數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)防護(hù)門關(guān)不上，自動(dòng)加工不能進(jìn)行的故障，而且無(wú)故障顯示。該防護(hù)門是由氣缸來(lái)完成開(kāi)關(guān)的，關(guān)閉防護(hù)門是由plc輸出q2.0控制電磁閥 yv2.0來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢查q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為“1”，但電磁閥yv2.0卻沒(méi)有得電，由于plc輸出q2.0是通過(guò)中間繼電器ka2.0來(lái)控制電磁閥 yv2.0的，檢查發(fā)現(xiàn)，中間繼電器損壞引起故障，更換繼電器，故障被排除。

　　另外一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，就是將數(shù)控機(jī)床的輸入/輸出狀態(tài)列表，通過(guò)比較通常狀態(tài)和故障狀態(tài)，就能迅速診斷出故障的部位。

　　2.5 根據(jù)梯形圖邏輯診斷di點(diǎn)故障實(shí)例

　　配備sinumerik 810數(shù)控系統(tǒng)的加工中心，出現(xiàn)分度工作臺(tái)不分度的故障且無(wú)故障報(bào)警。根據(jù)工作原理，分度時(shí)首先將分度的齒條與齒輪嚙合，這個(gè)動(dòng)作是靠液壓裝置來(lái)完成的，由plc輸出q1.4控制電磁閥yvl4來(lái)執(zhí)行，plc梯形圖如圖1所示。

圖1 分度工作臺(tái)plc梯形圖

　　通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的diagnosis能中的“status plc”軟鍵，實(shí)時(shí)查看q1.4的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)為“0”，由plc梯形圖查看f123.0也為“0”，按梯形圖逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)f105.2為“0”導(dǎo)致f123.0也為“0”，根據(jù)梯形圖，查看status plc中的輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)i10.2為“0”，從而導(dǎo)致f105.2為“0”。i9.3、i9.4、i10.2和i10.3為四個(gè)接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，以 檢測(cè)齒條和齒輪是否嚙合。分度時(shí)，這四個(gè)接近開(kāi)關(guān)都應(yīng)有信號(hào)，即i9.3、i9.4、i10.2和i10.3應(yīng)閉合，現(xiàn)i10.2未閉合，處理方法： (1)檢查機(jī)械傳動(dòng)部分。(2)檢查接近開(kāi)關(guān)是否損壞。

　　2.6 根據(jù)梯形圖邏輯診斷do點(diǎn)故障實(shí)例

　　配備sinumerik 810數(shù)控系統(tǒng)的雙工位、雙主軸數(shù)控機(jī)床。

　　故障現(xiàn)象：機(jī)床在automatic方式下運(yùn)行，工件在一工位加工完，一工 位主軸還沒(méi)有退到位且旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)正要旋轉(zhuǎn)時(shí)，二工位主軸停轉(zhuǎn)，自動(dòng)循環(huán)中斷，并出現(xiàn)報(bào)警且報(bào)警內(nèi)容表示二工位主軸速度不正常。

　　兩個(gè)主軸分別由b1、b2兩個(gè)傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)速，通過(guò)對(duì)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的檢查，沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。用機(jī)外編程器觀察梯形圖的狀態(tài)。

　　f112.0為二工位主軸起動(dòng)標(biāo)志位，f111.7為二工位主軸起動(dòng)條件，q32.0為二工位主軸起動(dòng)輸出，i21.1為二工位主軸刀具卡緊檢測(cè)輸 入，f115.1為二工位刀具卡緊標(biāo)志位。

　　在編程器上觀察梯形圖的狀態(tài)，出現(xiàn)故障時(shí)，f112.0和q32.0狀態(tài)都為“0”，因此主軸停轉(zhuǎn)，而f112.0為“0”是由于bl、b2檢測(cè)主軸速度 不正常所致。動(dòng)態(tài)觀察q32.0的變化，發(fā)現(xiàn)故障沒(méi)有出現(xiàn)時(shí)，f112.0和f111.7都閉合，而當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，f111.7瞬間斷開(kāi)，之后又馬上閉 合，q32.0隨f111.7瞬間斷開(kāi)其狀態(tài)變?yōu)椤?”，在flll.7閉合的同時(shí)，f112.0的狀態(tài)也變成了“0”，這樣q32.0的狀態(tài)保持為 “0”，主軸停轉(zhuǎn)。bl、b2由于q32.0隨f111.7瞬間斷開(kāi)測(cè)得速度不正常而使f112.0狀態(tài)變?yōu)椤?”。主軸起動(dòng)的條件f111.7受多方面 因素的制約，從梯形圖上觀察，發(fā)現(xiàn)f111.6的瞬間變“0”引起flll.7的變化，向下檢查梯形圖pb8.3，發(fā)現(xiàn)刀具卡緊標(biāo)志f115.1瞬間變 “0”，促使flll.6發(fā)生變化，繼續(xù)跟蹤梯形圖pb13.7，觀察發(fā)現(xiàn)，在出故障時(shí)，i21.1瞬間斷開(kāi)，使f115.1瞬間變“0”，最后使主軸停 轉(zhuǎn)。i21.1是刀具液壓卡緊壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，它的斷開(kāi)指示刀具卡緊力不夠。由此診斷故障的根本原因是刀具液壓卡緊力波動(dòng)，調(diào)整液壓使之正常，故障排除。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)典型實(shí)例與故障現(xiàn)象對(duì)數(shù)控系統(tǒng)、立式加工中心自動(dòng)換刀故障、配備fanuc 0t系統(tǒng)的某數(shù)控車床、配備sinumerik 810數(shù)控系統(tǒng)的雙工位、雙主軸數(shù)控機(jī)床等運(yùn)行中存在的問(wèn)題加以分析，并作出相應(yīng)的故障排除方法。