基于华中8系统PMC线圈无输出的研究

龙俞文，卢 卓

(江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013)

0 引言

随着我国经济社会的快速发展，制造业不断壮大，自动化、智能化产品越来越多，众所周知，数控机床作为典型的自动化设备已得到广泛的应用，维护机床正常运转，一方面需要数控机床具备高的可靠性，另一方面需要工程技术人员具有较高的排故能力。数控机床由机械和电气两大部分组成，部件功能的实现其电气部分通常由PMC(Programmable Machine Controller)进行控制，如车床四方刀架换刀、加工中心刀库选刀、机械手旋转、冷却液启停等都是利用PMC进行控制，从事机床维修的人员不但要掌握机械部件的装调还须掌握好机床PMC等多方面的技术才能胜任这项工作[1-2]。机床机械结构和电气结构原理的关联性和复杂性，使得机床发生故障的原因也多种多样，常见机床故障参考故障说明书一般都能处理好，不常见故障通常没有资料可参考，需在实践中摸索和总结，研究该类故障的排除方法对提升维修能力和改善机床设计漏洞都有积极的意义。当前我国大量的高校和企业都使用华中数控系统来进行教学或加工，基于华中8数控系统PMC的研究集中在PLC程序设计和宏程序的实现这几个方面，涉及机床故障诊断的研究较少[3-5]。本文以华中HNC-818BM数控系统为研究对象，阐述其PLC梯形图条件满足但输出线圈无输出故障发生的原因及排查方法，该研究对数控机床功能改造和故障维修具有一定的参考价值。

1 华中PMC技术特点

华中8系统PMC采用内置式PLC控制技术，它是组成数控设备的重要组件，对实现机床自动化作业和输入、输出信号的逻辑处理起着至关重要的作用，通过CNC内部或外部I/O对外部设备进行顺序控制。

华中8系统PMC与CNC装置采用一体化设计方案，具有结构紧凑、数据传输率高以及成本低等特点，其操作面板IO地址标准化，有利于不同机床厂家的PMC程序设计、编程和阅读，有利于减少机床调试的端口配置，提升数据传输率和缩减成本，但PMC内置式设计限制了梯形图容量，不利于数控系统扩展。

华中系统是我国的先进数控系统代表，其内部PMC编程模式采用与国外数控系统一样的梯形图编程方式，功能丰富，其程序较为直观、易懂，但系统功能及稳定性与国外先进数控系统仍有差距。实际运行过程中一方面由于系统自身问题会出现一些难以排查的故障，另一方面由于使用问题也会出现一些难以排查的问题，如本文所述机床功能升级、改造过程中容易出现PMC线圈无输出现象。

2 线圈无输出分析

2.1 双线圈现象

同一个线圈在梯形图中多个地方使用，则该线圈称为双线圈[6]，如图1所示R6.0为双线圈，为便于理解此处将两线圈编辑在上下行，实际维修时线圈位置不一定如此。双线圈是机床升级、改造过程中容易发生的故障，故障特征为在梯形图从上往下周期性的扫描过程中无论前一个线圈是否导通，其最后一个线圈的逻辑均为不导通，实际运行时呈现的故障现象如图1所示，无论第一行常闭触点I0.6导通，还是第二行常开触点I0.6导通，其输出线圈R6.0均无法导通。为此，梯形图编辑时要慎用双线圈，尽量不使用双线圈编程，以免带来不必要的干扰和麻烦。

为了避免同一个线圈被重复使用，可在系统梯形图查询界面进行“输出查找”查询，如图2所示，在查询界面中输入某个触点进行搜索，若搜索结果为“未找到内容！”即表明该触点没有被系统使用。

图1 双线圈示意图

图2 双线圈查询界面

梯形图中出现双线圈现象通常是编程时疏于检查所导致，该现象容易发生，也容易排查，在编辑梯形图程序时先对线圈进行搜索确认，采用一个线圈在梯形图中只用一次的原则即能避免该问题的发生。

2.2 子程序未调用

子程序是梯形图程序的重要组成部分，一台完整的数控机床PMC程序包括多个子功能，如面板功能控制、加工中心刀库功能控制、复位功能等。诸多功能即是一个个独立的子程序，数控机床工作时通过调用子程序实现对应的某个机床功能。编写在子程序内部的输出线圈，当子程序未被调用时线圈无输出，如图3所示，位于子程序S31内的输出线圈R54.0，尽管信号R66.0导通，但线圈无输出。

图3 线圈R54.0无输出

查看调用子程序的程序段，会发现子程序S31未调用，如图4所示。

图4 子程序S31未调用

在梯形图P参数开关未打开或子程序导通条件不满足的情况下会发生因子程序未调用而出现线圈无输出现象，为此，实际维修中发现某线圈无输出首先应确定线圈是否是编辑在子程序内部，然后查看子程序是否处于被调用状态，即可排查出此类故障。维修时通过快速判断子程序未调用引起的线圈无输出，有利于理清维修思路，达到事半功倍的效果，大幅减少维修时间，若不知道这一故障的起因，将很难排查此类故障。

2.3 数据复位ZRST指令

使用数据复位ZRST指令时若模块接通，则模块限定范围内的所有线圈的输出为低电平。因此，编辑机床PMC程序时尽管使用的是没有被系统使用过的线圈，但若线圈处在ZRST指令的限定范围，线圈仍无法导通，如图5所示，R8.0、R8.1、R8.2无输出。

图5 数据复位ZRST指令

因不同机床厂家进行PMC编程时是否使用该指令编程有所不同，故此类故障比较冷僻，实际维修中容易忽视该指令，导致故障无法排查。为避免该指令引起的PMC线圈无输出，使用线圈时应先查看系统是否使用了ZRST指令以及该指令的限定范围，只要线圈没有被系统使用同时也不在ZRST指令限定范围内即可避免问题的发生。

2.4 赋值语句

赋值语句是进行机床PMC编程或机床功能升级改造时几乎都会用到的功能语句，编辑PMC程序时应特别注意，在将输出线圈作为变量使用在赋值语句MOV中时若输出线圈被常数零或为零的变量赋值，则线圈输出为低电平，如图6所示R3.5线圈无输出。

图6 线圈被零赋值

进行机床功能开发时容易发生这种线圈无输出故障，该类故障通常由机床调试人员引起，只要注意不产生零变量赋值，就能避免该问题的发生。

3 结语

PMC是数控机床朝向自动化、智能化发展的关键技术，不仅有利于提升数控机床加工精度，更有利于提升机床的稳定性、可靠性和故障排查能力[7-8]。本文从PMC实际使用层面出发，总结了PMC输入条件满足而输出线圈无输出的案例，在进行数控机床维修或编辑梯形图时很多时候都会遇到，经实践通过上述几种方法排查线圈无输出的故障十分有效，对提升技术人员故障维修能力具有一定的实用价值。本文所述故障情况除机床调试人员在编辑、调试过程中容易引发外，在实际维修过程中发现此类故障也会由机床操作人员引起，为此加强机床操作权限和密码的管理，有利于减少机床故障的发生率。