官文 黎文龍

摘要：近年來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)逐漸增長(zhǎng)及科學(xué)技術(shù)水平日益提高的背景下，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中。其中，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域便廣泛應(yīng)用了PLC技術(shù)。PCL技術(shù)的應(yīng)用，為控制數(shù)控機(jī)床起到了至關(guān)重要的作用。本課題筆者重點(diǎn)對(duì)PLC技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床故障診斷當(dāng)中的方法及步驟進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際案例證明PLC技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床故障診斷過(guò)程中的有效性。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);數(shù)控機(jī)床;故障診斷

1.數(shù)控機(jī)床PLC概述

數(shù)控機(jī)床PLC歸分為兩類(lèi)：一類(lèi)是內(nèi)裝型或集成型，指的是PLC和CNC裝置的綜合設(shè)計(jì)，PLC內(nèi)包括在CNC裝置內(nèi)，和CNC裝置之間的信號(hào)經(jīng)過(guò)CNC自身的I/O接口進(jìn)行完成。另一類(lèi)是獨(dú)立型或外裝型。指的是通過(guò)對(duì)專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品進(jìn)行利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制，并使CNC系統(tǒng)中全部的要求任務(wù)獨(dú)立完成[1]。

基于數(shù)控機(jī)床中，PLC起到了連接數(shù)控裝置和機(jī)床側(cè)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(guò)譯碼輸出處理之后送至機(jī)床側(cè)，進(jìn)而讓機(jī)床完成相應(yīng)的動(dòng)作，最終使機(jī)床的運(yùn)行得到有效控制。其二，PLC接受了機(jī)床側(cè)的邏輯信號(hào)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行反饋。

數(shù)控機(jī)床PLC主要的組成部分包括CPU、存儲(chǔ)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(lái)[2]。其中，CPU屬于PLC的核心部分，它的主要功能是對(duì)用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)進(jìn)行接收及輸入，并對(duì)各類(lèi)信號(hào)狀態(tài)進(jìn)行查詢(xún)，診斷無(wú)誤之后，PLC便開(kāi)始運(yùn)行。

2.應(yīng)用PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷的方法與步驟分析

2.1診斷方法

應(yīng)用PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷存在諸多方法，具體體現(xiàn)在以上幾大方面：

（1）一故障報(bào)警號(hào)為依據(jù)，對(duì)故障進(jìn)行診斷。主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床的自診斷功能進(jìn)行利用，以顯示器上所顯示的報(bào)警信息為依據(jù)，并與機(jī)床維修手冊(cè)當(dāng)中所提供的故障信息代碼含義相結(jié)合，進(jìn)而對(duì)故障進(jìn)行定位。

（2）以PLC的I/O狀態(tài)為依據(jù)，對(duì)故障進(jìn)行診斷[3]?；跀?shù)控機(jī)床當(dāng)中，CNC系統(tǒng)、PLC及機(jī)床間是經(jīng)I/O接口實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞的，I/O接口當(dāng)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(tài)反映出來(lái)。在對(duì)相關(guān)控制對(duì)象的正常狀態(tài)及故障狀態(tài)熟悉之后，對(duì)I/O接口的工作狀態(tài)進(jìn)行靈活利用，便極易查找出故障原因。

（3）利用PLC梯形圖對(duì)故障進(jìn)行診斷。PLC程序是根據(jù)控制對(duì)象的控制原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，大部分PLC均使用梯形圖當(dāng)作編程語(yǔ)言，通過(guò)對(duì)梯形圖與機(jī)床相結(jié)合的工作原理及聯(lián)鎖關(guān)系，能夠便于對(duì)有關(guān)輸入輸出及標(biāo)志位的情況加工確定。對(duì)于存在梯形圖監(jiān)控功能的數(shù)控系統(tǒng)，還能夠在線對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)I/O與標(biāo)志位情況的瞬間變化進(jìn)行觀察。在故障發(fā)生的情況，通過(guò)對(duì)胸自診斷功能的利用，或者通過(guò)機(jī)外編程器，便能夠以PLC的動(dòng)作原理為依據(jù)，進(jìn)一步快速將故障進(jìn)行診斷，并采取相應(yīng)的有效排除措施。

2.2診斷步驟

通過(guò)PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障進(jìn)行診斷時(shí)，首先需要熟悉機(jī)床的各組成部分，包括各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序、工作原理及各部分檢測(cè)開(kāi)關(guān)的安裝位置等。同時(shí)，還需要對(duì)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行充分了解，包括啟動(dòng)、定值及松開(kāi)等。能夠讀懂PLC梯形圖，并且能夠利用經(jīng)常使用到的測(cè)量?jī)x器完成檢測(cè)工序。在排除故障的過(guò)程中，需依照下述步驟進(jìn)行：

首先，存在報(bào)警號(hào)。第一步需查維修手冊(cè)，找到與之對(duì)應(yīng)的故障內(nèi)容，并對(duì)故障部位加以確定，進(jìn)而對(duì)相對(duì)應(yīng)的程序段進(jìn)行查找，并對(duì)其邏輯關(guān)系進(jìn)行分析。然后，和機(jī)床相結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)在線分析每一個(gè)可疑點(diǎn)，檢查輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的輸出是不是和PLC的邏輯控制關(guān)系相符合。如果符合，則屬于正常點(diǎn);反之，則為故障點(diǎn)。在找出故障點(diǎn)后，需以電路圖為依據(jù)，對(duì)發(fā)生故障的元器件進(jìn)行查找，并及時(shí)調(diào)整或更換，以此將故障徹底排除。

其次，如無(wú)報(bào)警號(hào)。需與機(jī)床的工作原理及各個(gè)部件間的動(dòng)作順序相結(jié)合，依照維修手冊(cè)，通過(guò)故障現(xiàn)象對(duì)故障位置進(jìn)行確定，然后通過(guò)對(duì)梯形圖進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)具體模塊的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。

最后，對(duì)資料進(jìn)行整理，并做好故障維修的記錄工作。

2.3實(shí)際案例分析

某數(shù)控機(jī)床在換刀指令的情況下不發(fā)生動(dòng)作，機(jī)械臂停留在行程中間位置，CRT顯示報(bào)警號(hào)[4]。

通過(guò)報(bào)警號(hào)查手冊(cè)發(fā)現(xiàn)，報(bào)警內(nèi)容是換刀系統(tǒng)機(jī)械臂檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)為“0”。表明，刀庫(kù)換刀位置錯(cuò)誤。以換刀系統(tǒng)工作原理及動(dòng)作順序得知，此故障發(fā)生于換刀裝置與刀庫(kù)2部分間，通過(guò)對(duì)PLC輸入接口狀態(tài)查找可發(fā)現(xiàn)，PLC輸入接口無(wú)檢測(cè)信號(hào)接收，致使機(jī)床換刀過(guò)程發(fā)生中斷。相關(guān)原因包括：其一，對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件到位信號(hào)的檢測(cè)，檢測(cè)開(kāi)關(guān)沒(méi)有完成;可能在液壓或機(jī)械等方面發(fā)生故障。其二，可能是接近開(kāi)關(guān)發(fā)生失靈現(xiàn)象。

首先對(duì)刀庫(kù)當(dāng)中的接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查，發(fā)生開(kāi)關(guān)為正常。然后，通過(guò)手動(dòng)對(duì)機(jī)械臂縮回動(dòng)作的電磁閥進(jìn)行控制，進(jìn)而將機(jī)械臂退回到“臂縮回”位置，機(jī)械復(fù)原。表明手控電磁閥能夠?qū)Q刀位置進(jìn)行定位，以此將液壓及機(jī)械兩方面的故障排除。進(jìn)而表明可能是操作或PLC參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致故障。通過(guò)操作觀察，并與《操作手冊(cè)》相結(jié)合，得出結(jié)論：操作換刀時(shí)間比PLC規(guī)定的要求小，在PLC程序執(zhí)行錯(cuò)誤的情況下發(fā)生報(bào)警。在對(duì)相應(yīng)程序修改完成之后，故障得到有效排除。

3.結(jié)語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)及科技逐漸進(jìn)步的背景下，技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，在數(shù)控機(jī)床的故障診斷過(guò)程中，PLC起到了至關(guān)重要的作用。大致上分析，PLC在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用在很大程度上提升了故障診斷的速度，同時(shí)使數(shù)控機(jī)床的工作效率得到有效提高。但同時(shí)，也存在較為明顯的問(wèn)題，如我國(guó)現(xiàn)有的PLC不具完善性，為了使數(shù)控機(jī)床故障診斷更具實(shí)效性與科學(xué)性，筆者認(rèn)為在今后發(fā)展過(guò)程中，重點(diǎn)工作便是推進(jìn)PLC的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]程艷.數(shù)控機(jī)床故障診斷中PLC的應(yīng)用研究[J].石家莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，03：43-46.

[2]雷曉松.PLC在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2012，29：23-24.

[3]李憲文.淺析PLC在數(shù)控機(jī)床故障診斷中的運(yùn)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，14：10-12.