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)下面的接近開關(guān)SQ25、SQ28來檢測(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通過繼電器KA32驅(qū)動(dòng)電磁閥YV06動(dòng)作來完成。
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)，無拔刀動(dòng)作，分析原因，有幾種可能：
（1）SQ2無信號(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）松刀接近開關(guān)SQ4無信號(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)間隙過大，導(dǎo)致接近開關(guān)無信號(hào)輸出，產(chǎn)生動(dòng)作障礙。
2.3 診斷壓力開關(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)腳踏向前開關(guān)輸入X04.2為“1”，尾座套筒轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入X17.3為“l(fā)”，潤(rùn)滑油供給正常使液位開關(guān)輸入X17.6為“1?1;。調(diào)出PLC輸出信號(hào)，當(dāng)腳踏向前開關(guān)時(shí)，輸出Y49.0為“1”，同時(shí)，電磁閥YV4.1也得電，這說明系統(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。松開腳踏開關(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”，說明壓力繼電器有問題，其觸點(diǎn)開關(guān)損壞。
故障原因：因壓力繼電器SP4.1觸點(diǎn)開關(guān)損壞，油壓信號(hào)無法接通，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，而且無故障顯示。該防護(hù)門是由氣缸來完成開關(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卻沒有得電，由于PLC輸出Q2.0是通過中間繼電器KA2.0來控制電磁閥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)作是靠液壓裝置來完成的，由PLC輸出Q1.4控制電磁閥YVl4來執(zhí)行，PLC梯形圖如下圖所示。
通過數(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)傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)速，通過對(duì)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的檢查，沒發(fā)現(xiàn)問題。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，F(xiàn)111.7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，F(xiàn)115.1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)，F(xiàn)112.0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)故障沒有出現(xiàn)時(shí)，F(xiàn)112.0和F111.7都閉合，而當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，F(xiàn)111.7瞬間斷開，之后又馬上閉合，Q32.0隨F111.7瞬間斷開其狀態(tài)變?yōu)椤?”，在Flll.7閉合的同時(shí)，F(xiàn)112.0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，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)開關(guān)信號(hào)，它的斷開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
通過典型實(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)行中存在的問題加以分析，并作出相應(yīng)的故障排除方法。
（轉(zhuǎn)載）
