基于PLC的車床電氣控制系統(tǒng)故障檢測(cè)分析
摘要：PLC是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的核心，機(jī)床的很多控制指令都要經(jīng)過(guò)PLC處理后才能控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。雖然可編程控制器(PLC)本身的可靠性很高，但故障的檢測(cè)與故障處理仍是十分必要的，本文以PLC控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 故障檢測(cè) PLC
Abstract: PLC is CNC machine electrical control system, the core, the machine must be a lot of control instructions processed after PLC to control the actuator. Although the programmable logic controller (PLC) high reliability in itself, but the fault detection and fault handling is still very necessary, paper Troubleshooting PLC control system are described.
Keywords: NC machine tool fault detection PLC
1、引言
可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC，是從60年代初迅速發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制裝，它采用了微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，以原有的繼電器邏輯控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，逐步發(fā)展成為既有邏輯控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、分支程序、子程序等順序控制功能，又有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能的一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。PLC也是由輸入部分，邏輯部分和輸出部分組成，輸入部分收集并保存被控制部分實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)，邏輯部分處理輸入部分所取得的信息，并判斷哪些功能需作出輸出反應(yīng)。
2、設(shè)置測(cè)試開(kāi)關(guān)與指示燈法
在車床電氣控制系統(tǒng)中控制按鈕開(kāi)關(guān)失靈、信號(hào)燈損壞、輸入信號(hào)連接線松脫等故障是設(shè)備控制中的常見(jiàn)故障之一。其檢測(cè)方法一般是設(shè)置測(cè)試開(kāi)關(guān)與指示燈，對(duì)按鈕或開(kāi)關(guān)進(jìn)行多次測(cè)試。對(duì)按鈕或開(kāi)關(guān)有效性產(chǎn)生懷疑時(shí)，可把測(cè)試開(kāi)關(guān)拔至測(cè)試位置，操作被測(cè)開(kāi)關(guān)或按鈕，根據(jù)指示燈狀態(tài)判斷其有效性;設(shè)置信號(hào)燈測(cè)試按鈕，按動(dòng)測(cè)試按鈕使其所測(cè)試的信號(hào)燈全部亮或熄滅。
3、行程定時(shí)器法
行程定時(shí)器判斷法機(jī)器設(shè)備等的控制過(guò)程通常有輸入命令、執(zhí)行命令和收到完成信號(hào)等幾個(gè)步驟。輸入命令后預(yù)期未收到完成信號(hào)就說(shuō)明系統(tǒng)發(fā)生故障。行程定時(shí)器判別法就是根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間與預(yù)期運(yùn)行時(shí)間之間的關(guān)系來(lái)判斷故障，一般可設(shè)置時(shí)間定時(shí)器值略大于預(yù)期運(yùn)行時(shí)間。在收到完成信號(hào)前定時(shí)器發(fā)出時(shí)間到信號(hào)就說(shuō)明發(fā)生了故障。
4、利用PLC梯形圖跟蹤法
數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的大部分故障都是通過(guò)PLC程序檢查出來(lái)的。有些故障可在屏幕上直接顯示出報(bào)警原因，有些雖然在屏幕上有報(bào)警信息，但不直接反映出報(bào)警的原因，還有些故障不產(chǎn)生報(bào)警信息，只是有些動(dòng)作不執(zhí)行，遇到后2種情況，跟蹤PLC梯形圖的運(yùn)行是確診故障很有效的方法，可以直接將機(jī)床的接口、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等的狀態(tài)信息通過(guò)梯形圖直觀顯示出來(lái)，為維修帶來(lái)方便。FANUC-0系統(tǒng)和MITSUBISHI系統(tǒng)本身就有梯形圖的顯示功能，可直接監(jiān)視梯形圖的運(yùn)行。西門子數(shù)控系統(tǒng)因?yàn)闆](méi)有梯形圖的顯示功能，對(duì)于簡(jiǎn)單故障，可根據(jù)梯形圖通過(guò)PLC的狀態(tài)顯示信息，監(jiān)視輸入、輸出及標(biāo)志位的狀態(tài)，跟蹤程序的運(yùn)行，而復(fù)雜的故障必須使用編程器來(lái)跟蹤梯形圖的運(yùn)行。
5、利用PLC的I/O狀態(tài)法
在數(shù)控機(jī)床中，輸入/輸出信號(hào)的傳遞，一般都要通過(guò)PLC的I/O接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，許多故障都會(huì)在PLC的I/O接口上反映出來(lái)。數(shù)控機(jī)床的這種特點(diǎn)為故障診斷提供了方便，只要不是數(shù)控系統(tǒng)硬件故障，可以不用查看梯形圖和有關(guān)電路圖，直接通過(guò)查詢PLC的I/O接口狀態(tài)，找出故障原因。
例如：某數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)防護(hù)門關(guān)不上，自動(dòng)加工不能進(jìn)行的故障，而且無(wú)故障顯示。該防護(hù)門是由氣缸來(lái)完成開(kāi)關(guān)的，關(guān)閉防護(hù)門是由PLC輸出Q2.0控制電磁閥YV2.0來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢查Q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為“1”，但電磁閥YV2.0卻沒(méi)有得電，由于PLC輸出Q2.0是通過(guò)中間繼電器KA2.0來(lái)控制電磁閥YV2.0的，檢查發(fā)現(xiàn)，中間繼電器損壞引起故障，更換繼電器，故障被排除。
6、超時(shí)限故障檢測(cè)診斷法
機(jī)械設(shè)備在自動(dòng)工作循環(huán)中,各個(gè)工步的動(dòng)作都要求在一定的時(shí)間內(nèi)完成,超過(guò)了規(guī)定的時(shí)限而未完成動(dòng)作,則視為設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障。因此可以在被檢測(cè)工步動(dòng)作開(kāi)始時(shí),同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器,定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間比規(guī)定動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)30～40%,如果定時(shí)器有輸出信號(hào)則說(shuō)明已發(fā)生故障。該信號(hào)可用作故障顯示、報(bào)警和故障停機(jī)信號(hào)。
7、狀態(tài)邏輯判斷法
在PLC控制系統(tǒng)中,各輸入、輸出信號(hào)與輔助寄存器之間存在著確定的狀態(tài)邏輯關(guān)系,這種關(guān)系是由控制要求決定的。因此,通過(guò)檢測(cè)各狀態(tài)信號(hào)是否符合正常邏輯關(guān)系,可以判斷其是否處于故障狀態(tài)。根據(jù)檢測(cè)范圍的不同,分為局部狀態(tài)檢測(cè)法和系統(tǒng)綜合判斷法。
7.1 局部狀態(tài)檢測(cè)法
局部狀態(tài)檢測(cè)法就是根據(jù)控制系統(tǒng)中某一對(duì)或幾對(duì)輸入、輸出信號(hào)之間的狀態(tài)邏輯關(guān)系,直接判斷故障的發(fā)生、故障部位與原因。這種方法特別適用于系統(tǒng)的關(guān)鍵部位以及常見(jiàn)故障的檢測(cè),它能有效地檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行動(dòng)作指令的發(fā)出與動(dòng)作感應(yīng)元件收到信號(hào)的聯(lián)系,行程開(kāi)關(guān)的先后動(dòng)作次序以及運(yùn)行中各工步動(dòng)作之間的互鎖關(guān)系。例如,在組合機(jī)床控制中,正常情況下機(jī)床動(dòng)力頭原位限位開(kāi)關(guān)與向前進(jìn)給運(yùn)行的終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān)是不會(huì)同時(shí)被壓下的,即這兩個(gè)輸入信號(hào)不可能同時(shí)為“1”狀態(tài)。如果這兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)了“1”狀態(tài),則說(shuō)明至少有一個(gè)限位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)了卡死故障。因此,可以在用戶程序中增加一條這兩個(gè)信號(hào)相與去驅(qū)動(dòng)某繼電器的程序。當(dāng)這種“與”函數(shù)的輸出狀態(tài)為“1”,則輸出故障顯示報(bào)警和停機(jī)信號(hào)。
7.2 系統(tǒng)綜合判斷法
PLC控制系統(tǒng)在正常工作的情況下,各輸入、輸出信號(hào)和中間記憶裝置之間存在著確定的邏輯關(guān)系,如果這種邏輯關(guān)系被打亂,出現(xiàn)異常邏輯關(guān)系,必定是控制系統(tǒng)出了故障。此時(shí),PLC應(yīng)停止執(zhí)行正常的程序。因此,可以事先編制好一些常見(jiàn)故障的異常邏輯程序,加進(jìn)用戶程序中。
8、結(jié)語(yǔ)
基于PLC的車床電氣控制系統(tǒng)故障檢測(cè)的方法是多種多樣的，掌握常用的檢測(cè)是及時(shí)排除故障的前提，在較復(fù)雜的系統(tǒng)中可視不同的具體情況采用不同的方法，或者多種方法結(jié)合使用效果更好。
參考文獻(xiàn)
[1]寧龍卿.如何盡快處理plc控制設(shè)備的電氣故障.電工技術(shù),2000第7期.
[2]李大慶.基于PLC的數(shù)控機(jī)床故障診斷.煤礦機(jī)械,2007年11月.
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