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利用PLC界面和梯形图进行故障判断

2010-04-14孙先立

设备管理与维修 2010年1期
关键词:梯形图机械手主轴

孙先立

在数控机床中,除了对各坐标轴的位置进行连续控制外,还需要对主轴正反转、进给运动启停、刀库及换刀机械手控制,工件夹紧松开、工作台交换台,冷却、润滑等辅助动作进行顺序控制。顺序控制的信息主要是通过输入/输出(I/O)控制,如控制、行程、压力和温度开关等输入元件,继电器、接触器和电磁阀等输出元件的控制。还包括主轴驱动、进给伺服驱动的使能控制和机床报警处理等。数控机床采用可编程逻辑控制器(PLC)来完成上述功能,输入/输出故障是数控机床运动过程中最常见闻见的故障。PLC方面故障,一般有三种表现形式:①故障可通过CNC报警直接找出故障原因;②故障虽有CNC报警显示,但引起故障的原因较多,难以找出真正的原因;③故障没有任何显示。对于后两种情况,可以利用数控系统的自诊断功能,根据PLC梯形图和输入、输出I/O状态信息分析和判断故障的原因。

1.通过PLC查找故障的方法

(1)在PLC状态中观察所需的输入开关量,或系统变量是否已正确输入,若没有,则检查外围电路。对于M、S、T指令,可以写一个检验程序,以自动或单段的方式执行该程序,在执行的过程中观察地址位。

(2)在PLC状态中观察所输出开关量是否正确输出,若没有,则检查CNC侧,分析是否有故障。

(3)检查由输出开关量直接控制的电气开关工业区继电器是否动作,若没有动作,则检查连线或元件。

(4)检查执行元件,包括主轴电机、步进电机、伺服电机。

(5)观察PLC动态梯形图,结合系统的工作原理,查找故障点。

2.通过PLC查找故障的实例

(1)通过PLC界面,查找系统报警的故障点。在数控机床中,输入、输出信号的传递,一般都要通过PLC的I/O接口来实现,因此,许多故障都会在PLC的接口通道上反映出来,数控机床的这种特点为故障诊断提供了方便,只要不是数控系统硬件故障,可以不必查看梯形图和有关电路图,直接通过查询PLC接口状态,寻找故障原因。根据厂家提供的输入、输出信号一览表,获得有关控制对象PLC I/O接口的通常状态,从而判断出故障状态。

例1 XH716加工中心,采用FANUC-0M系统。在执行换刀指令时,出现机械手旋转180°时卡刀现象,造成换刀程序无法进行。

分析处理:根据故障现象,可诊断故障发生在换刀装置中,由于相应的位置检测开关无信号送至PLC的接口,从而导致机床中断换刀。该加工中心采用台湾吉辅生产的圆盘式刀库,凸轮换刀机构,在机构上端有三个接近开关,分别对机械手的位置进行检测,倒刀气缸的位置由两个磁簧开关检测。造成开关无信号输出的原因有:①由于液压或机械上的原因造成动作不到位而使开关得不到感应;②感应开关失灵。首先检查倒刀气缸上的磁簧开关,通过诊断显示开关正常,又检查刀臂接近开关,正常情况下在180°位置应该是中间和下方两个开关信号为1,而且中间有1s的停顿,然后换刀电机再旋转进行装刀,该电机带有刹车线圈,分析可能是电机刹车不良,造成机械手旋转位置有所错位使接近开关检测不到信号。于是打开换刀电机防护盖,检查刹车线圈,用万用表测量刹车线圈阻值正常,整流二极管也正常(该线圈电压为90V,通过220V电压半波整流获取),拆下电机,进行加电试验,发现电机停电时刹车太慢,拆下刹车线圈,检查刹车片,刹车片已磨损严重,所以刹车时抱不紧电机,造成机械不到位。换上新的刹车片再进行开机试验,再无机械手卡刀现象。

例2 TH5680加工中心,采用SIEMENES840D系统。由低速向高速切换时,主轴伺服电机不转。

分析处理:故障发生时无报警,根据故障现象判断可能是主轴由低挡向高挡切换时,高挡位检测开关不到位,造成主轴电机不转。主轴高低挡切换是由一个三位四通电磁阀进行控制,挡位是由两个接近开关检测。如果某挡位的开关不到位,则不能进行该挡位的转速运行。调出诊断画面,在进行挡位切换时,观察PLC输入、输出信号正常,检查电磁阀动作也正常,说明电气部分是好的,故打开主轴箱,发现主轴一双联齿轮位置下移,造成换挡时齿轮挂不上,使挡位开关检测不到位,主轴无法旋转,检查发现,是联接齿轮的平键脱落,所以双联齿轮下移,造成了主轴无法旋转的现象,修复平键后进行换挡操作,主轴伺服电机旋转正常。

(2)结合梯形图,分析故障原因。

例1 NC800卧式加工中心,采用FANUC-0iM系统。主轴定向后,ATC无定向指示,机械手无换刀动作。

分析处理:故障发生后,机床无任何报警,除机械手不能正常工作外,机床各部分工作都正常,根据故障现象,认为是主轴定向完成信号未送到PMC,致使PMC中没有得到换刀指令。在PLC梯形图上,刀具交换的条件是机械手处于水平位置及主轴定向销插入。该主轴定向由两个方面来控制:①根据参数设置的

定向角度在执行M19时,靠编码器反馈信号使主轴停在设定的角度上,②由电磁阀控制的定向销插入到正确的位置,通过接近开关检测,只有当定向插入信号为1时,主轴才能进行换刀。首先,检查机械手是否处于水平状态,通过查找梯形图,水平检测开关信号正常,查定向销插入输出信号正常,然后检查插销电磁阀,用万用表测量有24V电压,电磁阀也已吸合,但插销杆无动作,怀疑是电磁阀阀芯堵塞,停电拆下电磁阀检查,发现电磁阀阀芯卡死,所以在执行定向命令时,电磁阀吸合,但阀杆不动,造成定向插入信号检测不到,无法进行换刀。将电磁阀内部清理干净装上,开机进行换刀,再无此现象发生。

W10.01-17

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