数控机床PLC初始故障诊断方法

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为了保护机床和维修方便,PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障,维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别,予以排除。但在实际加工过程中,我们发现有时PLC同时显示几个故障,它们是由某一个故障引起的连锁故障,排除了初始的引发故障,其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中,维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障,维修人员只能逐个故障去查,这就增加了维修难度,造成人力物力的浪费。几个故障同时显示时,处理问题的关键是解决初始故障,所以准确判断并检测到初始故障对机床维修工作是非常重要的。我们设计了一种机床PLC初始故障诊断功能,通过PLC程序,准确判断出初始故障的报警号。维修中,首先排除初始故障,其它引发故障自行消失,这样就极大地方便了机床的维修,提高了机床维修的快速性和准确性。

初始故障诊断原理我们设计的PLC程序不仅能检测和显示所有故障,还能自动判断最关键的初始故障。PLC初始故障判断程序如附图所示。

以下示例说明了初始故障诊断的原理。以三个故障为例,其中设置了三个故障检测位,分别为R500.0、R510.0和R520.0;三个初始故障检测位是R500.2、R510.2和R520.2;F149.1是系统复位信号。在初始状态,没有报警,故障检测位全为“0”,初始故障检测位全为“0”,复位信号F149.1为“0”。在三个故障中,假设第二个故障先发生。在程序扫描的第一个周期,对应的故障检测位R510.0变为“1”,R500.2、R520.2、F149.1的初始值为“0”,初始故障检测位R510.2变为“1”,通过自锁保持为“1”,直到故障消除,发出系统复位信号。在程序扫描的第二个周期,R510.2保持为“1”,阻塞R500.1和R520.1,即使此时另一个故障检测位为“1”,其初始故障检测位也不能变为“1”。通过这个PLC程序的控制,可以从众多同时发生的故障中准确判断出初始故障。

例1我们在维修北京机床研究所生产的JCS018数控机床时,遇到了换刀报警、液压报警等多个故障同时发生的问题。在维修时,我们一般会检查故障的根本原因,先检查液压控制部分,再确认故障是在换刀过程中。经过检查,我们知道换刀的动力是由液压驱动提供的。在PLC控制程序的设计中,为了防止更多的事故发生,在发生换刀故障时,液压控制在发出报警的同时断开,所以在发生换刀故障时会出现两条报警信息。为了遵循原机床的设计思想,准确地发出报警信息,我们在JCS018数控机床上增加了检查初始故障的功能。根据前面的程序分析,换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0,从初始故障检测位R500.2和R510.2可以读取初始故障,当类似故障再次发生时,可以快速判断出初始故障。例2我们在维修一台钻铣加工中心的时候,遇到了类似的现象。机床配有刀具容量为40把刀具的刀库,可自动完成多道工序的钻铣作业。机床的主轴电机是三相异步电机,只有一个速度,主轴通过变速实现12级变速。当自动执行程序的某一段时,程序中的辅助功能既包括移位功能S代码,也包括找刀功能T代码。只要一条代码指令没有完成,辅助功能完成的信号就无法发出,即这一段程序中的辅助功能没有完成,下一段程序无法继续。如果换挡功能失效,会先发出换挡报警信号,但辅助功能完成后信号发不出来,一定时间后会发出找刀报警信号,那么就认为找刀动作没有完成。如果增加了初始故障判断功能,维护人员可以准确地检查出故障原因,及时解决问题。