PLC控制技术在数控机床维修中的应用研究

姜长江

PLC控制技术在数控机床维修中的应用研究

姜长江

(宿迁经贸高等职业技术学校 江苏 宿迁 223600)

现有的数控机床结构精密，运行过程十分复杂，一旦发生故障，采用传统方式进行故障的检测和维修难度较大，效率较低。通过分析数控机床在运行期间的常见故障类型，应用PLC控制技术进行数控机床的故障诊断和维修，充分发挥其在逻辑性编程上的优势，可大幅提高故障检测准确率和维修效率，在现代工业生产中具有很强的应用价值。

PLC控制技术；数控机床维修；具体应用；实例分析

数控机床集合了传感检测、计算机信息处理、机械制造、液压、气动和光机电等技术于一体，具有柔性强、效率高等优势，可应用于各种工件的加工制造，是机械加工领域的主要设备。数控机床在使用过程中一旦出现故障，会严重影响生产效率和产品质量。为保障数控机床设备的稳定运行，应用PLC控制技术进行数控机床维修准确率极高，可大幅提高维修效率，在现代工业生产中具有极强的实用价值。

1　PLC控制技术的概念和应用

1.1　PLC控制技术的概念

PLC一般是指应用计算机技术、通讯技术等构建的通用控制系统，主要由中央处理单元、输入和输出单元、存储器、电源、通讯单元等组成。PLC控制系统一般是通过装载相应的程序与预先设置好的工作流程，采用循环扫描等方式，完成系统下达的指令任务。

1.2　数控机床与PLC控制系统的连接

将PLC控制技术应用在数控机床维修中，主要是为了确保数控系统在处理连续数字信息轴运动时，还能够处理相应的机床动作。数控机床与PLC控制系统信息的连接通过CNC装置与数控机床的中介环节实现，依照CNC内部、机床外部等离散信号，有序进行流程控制，确保指令任务得以顺利执行[1]。

1.3　PLC控制技术在数控机床维修中的应用

(1)故障检测。运用PLC控制系统对数控机床进行全面检测，可以快速、精准地分析故障原因，确定故障位置，为后续的具体修理和维护工作提供依据。在运用PLC控制系统对数控机床进行故障检测时，往往会设置独立的数控机床维修检测线路，以此保障数据传输顺畅。

(2)维修。目前利用PLC控制技术进行数控机床维修能够及时发现数控机床生产运行中存在的故障，并按照设定好的程序实施检测和诊断，在多个PLC装置相互配合下，能够获得较好的维修效果。

2　PLC控制技术在数控机床维修中的应用方向

2.1　维修准备

在对机床设备的故障问题进行排查之前，先要做好前期的准备工作，才能保证各项工作的有序进行。在对机床设备的运行状态进行监测和分析时，首先要对机床设备当前的运行状态进行全面了解。如果机床设备在运行期间已经发出了相应的警示信息，维修人员需要对主轴区域是否存在明显的故障进行科学判断，还要根据警示信息进行深入分析，才能为后期维修工作奠定良好的基础。在对机床设备主轴区域的运行状态进行监测时，可以借助润滑压力开关对其进行判定。如果发现机床设备内部存在故障，PLC控制系统能在第一时间发出相应的提示信息，确保其能及时被维修人员捕捉[2]。

2.2　故障诊断

在后期对故障进行检测和诊断时，运用PLC控制技术中的诊断和维护、信号控制分析等功能可确定主轴故障的位置，总结产生异常的原因，有利于提升诊断效率。另外，运用PLC控制技术能够全面检测零件安装位置，准确判断电机主轴运行是否稳定。PLC控制技术还可支持测量系统的运行，准确对数控机床出现的故障实施测量和检查，为后续维修操作提供科学的依据和指导[3]。

2.3　故障分析

运用PLC技术进行故障分析是以工作顺序为基本依据，具有时效性和高效性的优点。通过分析数控机床日常运行情况的监控与记录，对采集数据进行对比之后，判断是否发生了故障。此种利用原有参数对故障进行检测与判断的方式更加准确和可靠，可以通过数据细微的变化找出故障原因，给维修人员提供更加精准的信息[4]。

2.4　硬件连接

在数控机床维修中合理应用PLC控制技术，能够实现良好的硬件连接，以此为数控机床维护奠定良好的硬件基础。利用数控机床操作系统控制电气设备进行精确分析，保障内部系统中不同频率信号都能得到有效传输。通过将PLC控制技术与电气设备相结合，能够提高数控机床运行的稳定性[5]。

3　案例分析

3.1　急停报警类故障处理

急停报警类故障的处理原理是通过PLC程序控制急停电气回路，借助相应的操作面板或急停按钮，使数控机床停止运行，以此确保数控机床和操作人员的安全性。如在生产过程中出现急停报警类故障，会导致机床设备长时间停机，出现无法复位的情况。由于数控机床急停功能需要借助PLC程序的电气控制回路来实现，因此需要在数控操作面板上串联急停按钮，并在回路中串联继电器线圈，使其在连通状态下常开触点处于闭合状态，从而产生输入信号。

应用PLC控制技术处理急停报警类故障时，需先确定外部运行允许信号，在标准PLC配置系统中定义输入地址，如与电气接线相一致即可判断相应的输入信号。当松开急停按钮后，可在PLC状态监测界面中观察到输入点的电平变化情况。如信号点无变化，则说明急停回路可能出现短路，需进行深入检查和判断；如信号点出现变化，则表示急停回路中无短路情况。例如：某数控机床在运行时出现抵挡故障，系统报警后进行急停检测，经PLC控制程序诊断判定故障原因为主轴挂挡错误。维修人员只需根据PLC对系统内部信号数据的分析结果，就可判断主轴转动是否存在故障，为维修工作的开展奠定良好基础[6]。

3.2　自动换刀类故障处理

自动换刀系统为数控机床的核心组成部分。随着的科技快速发展，数控机床自动换刀装置的形式日益多元化，常见的有带刀库形式、回转式、转塔头式等，运用PLC控制技术能实现对数控机床自动换刀装置的有序控制。由于自动换刀环节涉及到数控机床多个系统的协同作业，信号的输入与输出也十分复杂，因此很容易出现故障。

当自动换刀系统发生故障时，CNC装置的在线自诊断系统会发出警报信息，工作人员要根据数控机床的电气原理图，进行手动换刀，并观察1号刀的刀位信号输入情况，如有输入可利用PLC梯形图进行深入检查，如无输入可注重检查霍尔元件，仔细查找故障原因，常见故障有霍尔元件损坏、电源供给等。如1号刀刀位信号输入点存在异常，应对PLC梯形图程序实施合理修改。例如某数控机床在运行状态下，无法响应换刀指令，PLC系统由此发出警示信号。维修人员经检查后发现换刀位置与要求不符，可运用PLC控制技术进行辅助维修，采用终端方式完成刀具更换动作。

4　结语

PLC控制技术在数控机床的维修中可以发挥非常重要的作用，能够有效地提高数控机床维修的效率和准确性。应用PLC控制技术还可以保障各个系统运行的协调性，对各系统任务进行明确的制定与划分，保证数控机床可以快速地恢复工作状态，进一步提高数控机床的运行效率。

[1] 吴文韬.数控机床加工精度超差故障维修案例分析[J].现代制造技术与装备,2020,56(9):187-188.

[2] 张素芳,李海松,仝宝意.PLC控制技术在数控机床维修中的应用[J].今日自动化,2022(3):40-42.

[3] 孙宇.数控机床控制技术与机床维修[J].南方农机,2019, 50(6):117.

[4] 排如克·努尔敦.PLC控制技术对数控机床维修的应用[J].中国设备工程,2020(23):59-61.

[5] 叶忠立.数控机床维修技术的探讨[J].机械管理开发, 2020,35(12):282-283.

[6] 杨来顺.现代数控机床的预防性维修策略探讨[J].山东冶金,2020,42(5):79-80.

Application of PLC control technology in maintenance of CNC machine tools

JIANG Changjiang

(Suqian Economic and Traed Higher Vocational Technical School of Jiangsu, Suqian, Jiangsu 223600, China)

The existing CNC machine tools have a precise structure and very complex operation processes. Once a fault occurs, it is difficult to carry out the maintenance work. By analyzing the common fault types of CNC machine tools during operation, it can be found that the application of PLC control technology to repair CNC machine tools and the use of its logical programming to carry out fault diagnosis have a high accuracy, can greatly improve the maintenance efficiency, and has a strong practical value in modern industrial production.

PLC control technology; CNC machine tool maintenance; specific application; case analysis

TG659

A

2096–8736(2022)06–0035–03

姜长江(1984—)，男，江苏沭阳人，大学本科，助理讲师，主要研究方向为机电一体化技术。

责任编辑：张亦弛

英文编辑：吴志立