基于PLC的数控机床故障诊断及维修

陈庆伟

比泽尔制冷技术（中国）有限公司

基于PLC的数控机床故障诊断及维修

陈庆伟

比泽尔制冷技术（中国）有限公司

随着工业生产自动化、智能化的不断发展，基于PLC的数控机床在各生产领域中应用的越来越广泛。然而PLC在数控机床中的应用也给其故障维修诊断和维修带来了一些新问题，需要维修工作人员采取针对性的诊断和维修措施。基于此，本文结合笔者实践工作经验，主要对基于PLC的数控机床及其故障诊断方法展开探讨，希望能够为PLC数控机床检修提供一定的参考。

PLC技术；数控机床；故障诊断；维修策略

在数控机床的控制系统中，PLC系统能够有效实现CNC（Com⁃puterNumericalControl）与机床间的可靠连接，从而确保机床可以及时、稳定的接受CNC发出的控制指令。由数控机床的维修实践经验可知，PLC系统发生故障的表现形式多种多样，且发生故障的原因也比较多，无论是机械方面的原因还是电气方面的原因，都有可能导致故障的产生，此外操作人员的不良习惯和机床保养工作不到位等原因也会引发故障。为确保PLC数控机床能够稳定、高效的运行作业，我们必须确保故障诊断的及时、准确性，这也是本文对PLC数控机床故障诊断及维修展开探讨的根本原因。

一、PLC数控机床简析

数控机床中的PLC系统是一个自动控制装置，其通常由CPU、I/O接口、存储器以及电源等共同组成。由于数控机床的设计和制造方法不尽相同，所以PLC系统在数控机床中一般有两种存在方式：一是内装型，即生产厂家将PLC系统与数控机床的控制系统充分融合了在一起；二是独立行，即PLC系统独立于数控机床的控制系统之外，其具备较为完善的软硬件功能，且可以单独完成控制工作任务。

PLC系统是数控机床信息交换的中枢，其能够实现控制系统与机床装置的无缝交流，这中间不仅包括从PLC系统向机床发出的各类指令信息（比如说S、T功能的应答信息），还包括机床向PLC系统发出的各类信息（比如说各项功能代表），这种双向的信息交流让PLC数控机床更加的智能化、高效化。

二、基于PLC的数控机床故障诊断方法

（一）基于PLC的数控机床故障表现形式

基于PLC的数控机床在发生故障时，通常会有以下三种表现形式：1、通过CNC报警能够直接发现故障，并且系统会显示出故障产生的原因。2、通过CNC报警能够直接发现故障，但却无法反映出故障产生的根本原因。3、故障在CNC中并没有任何提示，这时诊断和维修故障就需要进行专门的检测了。

（二）基于PLC的数控机床故障诊断方法

PLC数控机床发生故障的几率非常低，即便发生故障往往也能通过自诊断检测显示出来。一般情况下，其故障多发生在PLC的外部输入或输出环节，发生故障时数控机床通常不会停机，大多情况下是在故障发生后才发现的，故障的发生会造成机床损坏、加工件报废或者是生产事故等不良后果。因此，我们必须加强PLC数控机床的故障诊断，常用的方法主要有以下几点。

1、经报警信号进行故障诊断

当发生故障时，通常数控系统的自诊断功能便可以诊断故障并在CRT上将相关信息显示出来，然后维修工作人员就可以根据CNC系统所提供的机床运行状态信息并和各运行标准指标进行比对，便可以迅速完成故障诊断和故障排除了。

2、经机床动作顺序进行故障诊断

数控机床在运行过程中，刀具、托盘、模具等装置的自动交换动作，都有标准的动作顺序和工作程序，因此发生故障时，我们可以通过观察各部分装置的运动过程，看其是否在动作顺序和工作程序上的异常，以此来判定PLC数控机床是否发生了故障，然后再根据故障查明原因，并采取针对性的故障排除措施。

3、经PLC梯形图进行故障诊断

维修工作人员还可以在充分了解数控机床工作原理、连锁关系以及动作顺序的基础上，通过使用CNC系统的自诊断功能或者采用外部编程器，经过PLC梯形图来检验系统的输入/输出状态，并实时查看PLC系统和机床的运行状况，以此来综合判定故障及其发生的原因。

4、经PLC系统的输入/输出接口进行故障诊断

PLC数控机床输入/输出接口出的信号状态能够通过CRT来显示，如果发生故障时可以初步确认是输入/输出信号存在故障问题，在具体诊断时，便可以通过查看接口处的信号状态来判定故障发生的部位，也可以藉此判定到底是数控装置方面发生了故障还是机床方面产生了故障。如果数控系统的各硬件部分不存在故障，不需要查看电路图或梯形图，只需要通过查询输入/输出接口的信号状态便能够查明故障及其发生的原因。此外，也可以通过分析数控机床的输入/输出状态历史记录，比较故障状态和正常状态的差异之处，也能够迅速查明故障所在；但采用这种方法必须对控制对象输入/输出接口的故障状态和正常状态都非常熟悉才行。

5、经控制对象的工作原理进行故障诊断

数控机床中的PLC控制系统都是基于控制对象的工作原理进行设计和制造的，所以说PLC控制系统发生故障时，我们可以通过分析控制对象的工作原理，然后结合信号的输入/输出状态对故障进行分析和诊断，并采取相对应的故障排除措施。

6、经动态跟踪PLC梯形图进行故障诊断

在PLC数控机床实际检修过程中，往往还会存在这样一种问题，那就是部分数控机床发生了故障，但查看输入、输出信号以及其它标志均显示正常。这类故障的诊断就需要对PLC梯形图进行动态实时跟踪了，通过连续观察信号输入/输出状态及各项标志的瞬间变化，然后再根据PLC系统的工作原理分析并诊断故障，同时采取针对性的故障排除措施。

结语

总的来说，基于PLC的数控机床在日常运行过程中难免会因为电气方面原因、机械方面原因或者人为原因等发生故障。因此，为了确保数控机床的正常运行和生产活动的效率效益，我们必须及时进行故障诊断和维修。在故障诊断和维修过程中，除自诊断技术外，信号状态检测和按照控制对象工作原理进行故障诊断是最为有效的两种方式，值得我们推广应用。

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