1 引言

　　數控機床是典型的機電一體化系統。PLC工程現場界面涉及光、機、電、氣、液等復雜的輸入輸出信令，加之plc對于信號的邏輯處理具有的抽象運算特征，使 得工業現場故障處理工作通常是相當的復雜困難，plc機電系統現場故障往往使得缺少工程經驗的設備管理者們束手無策，較長時間的故障處理處理可以大幅度降 低產能，嚴重影響生產。本文以就事論事的方式平鋪直敘具體的機電工程現場故障處理案例，保留住故障處理經驗中最珍貴的分析判斷過程。

2 數控機床故障診斷案例

　　2.1 甄別plc內外部故障實例

　　配備820數控系統的某加工中心，產生7035號報警，查閱報警信息為工作臺分度盤不回落。在sinumerik 810/820s數控系統中，7字頭報警為plc操作信息或機床廠設定的報警，指示cnc系統外的機床側狀態不正常。處理方法是，針對故障的信息，調出 plc輸入/輸出狀態與拷貝清單對照。

　　工作臺分度盤的回落是由工作臺下面的接近開關sq25、sq28來檢測的，其中sq28檢測工作臺分度盤旋轉到位，對應plc輸入接口 110.6，sq25檢測工作臺分度盤回落到位，對應plc輸入接口110.0。工作臺分度盤的回落是由輸出接口q4.7通過繼電器ka32驅動電磁閥 yv06動作來完成。

　　從plc status中觀察，110.6為“1”，表明工作臺分度盤旋轉到位，i10.0為“0”,表明工作臺分度盤未回落，再觀察q4.7為“0”，ka32繼 電器不得電，yv06電磁閥不動作，因而工作臺分度盤不回落產生報警。

　　處理方法：手動yv06電磁閥，觀察工作臺分度盤是否回落，以區別故障在輸出回路還是在plc內部。

　　2.2 診斷接近開關故障實例

　　某立式加工中心自動換刀故障。

　　故障現象：換刀臂平移到位時，無拔刀動作。

　　atc動作的起始狀態是：(1)主軸保持要交換的舊刀具。(2)換刀臂在b位置。(3)換刀臂在上部位置。(4)刀庫已將要交換的新刀具定位。

　　自動換刀的順序為：換刀臂左移(b→a)→換刀臂下降(從刀庫拔刀)→換刀臂右移(a→b)→換刀臂上升→換刀臂右移(b→c，抓住主軸中刀具)→主軸液 壓缸下降(松刀)→換刀臂下降(從主軸拔刀)→換刀臂旋轉180°(兩刀具交換位置)→換刀臂上升(裝刀)→主軸液壓缸上升(抓刀)→換刀臂左移 (c→b) →刀庫轉動(找出舊刀具位置)→換刀臂左移(b→a，返回舊刀具給刀庫)→換刀臂右移(a→b)→刀庫轉動(找下把刀具)。

　　換刀臂平移至c位置時，無拔刀動作，分析原因，有幾種可能：

　　(1)sq2無信號，使松刀電磁閥yv2未激磁，主軸仍處抓刀狀態，換刀臂不能下移。

　　(2)松刀接近開關sq4無信號，則換刀臂升降電磁閥yv1狀態不變，換刀臂不下降。

　　(3)電磁閥有故障，給予信號也不能動作。

　　逐步檢查，發現sq4未發信號，進一步對sq4檢查，發現感應間隙過大，導致接近開關無信號輸出，產生動作障礙。

　　2.3 診斷壓力開關故障實例

　　配備fanuc 0t系統的某數控車床。

　　故障現象：當腳踏尾座開關使套筒頂尖頂緊工件時，系統產生報緊。

　　在系統診斷狀態下，調出plc輸入信號，發現腳踏向前開關輸入x04.2為“1”，尾座套筒轉換開關輸入x17.3為“l”，潤滑油供給正常使液位開關輸 入x17.6為“1”。調出plc輸出信號，當腳踏向前開關時，輸出y49.0為“1”，同時，電磁閥yv4.1也得電，這說明系統plc輸入/輸出狀態均正常，分析尾座套筒液壓系統。

　　當電磁閥yv4.1通電后，液壓油經溢流閥、流量控制閥和單向閥進入尾座套筒液壓缸，使其向前頂緊工件。松開腳踏開關后，電磁換向閥處于中間位置，油路停止供油，由于單向閥的作用，尾座套筒向前時的油壓得到保持，該油壓使壓力繼電器常開觸點接通，在系統plc輸入信號中x00.2為“l”。但檢查系統 plc輸入信號x00.2則為“0”，說明壓力繼電器有問題，其觸點開關損壞。

　　故障原因：因壓力繼電器sp4.1觸點開關損壞，油壓信號無法接通，從而造成plc輸入信號為“0”，故系統認為尾座套筒未頂緊而產生報警。

　　解決 方法：更換新的壓力繼電器，調整觸點壓力，使其在向前腳踏開關動作后接通并保持到壓力取消，故障排除。

2.4 診斷中間繼電器故障實例

　　某數控機床出現防護門關不上，自動加工不能進行的故障，而且無故障顯示。該防護門是由氣缸來完成開關的，關閉防護門是由plc輸出q2.0控制電磁閥 yv2.0來實現。檢查q2.0的狀態，其狀態為“1”，但電磁閥yv2.0卻沒有得電，由于plc輸出q2.0是通過中間繼電器ka2.0來控制電磁閥 yv2.0的，檢查發現，中間繼電器損壞引起故障，更換繼電器，故障被排除。

　　另外一種簡單實用的方法，就是將數控機床的輸入/輸出狀態列表，通過比較通常狀態和故障狀態，就能迅速診斷出故障的部位。

　　2.5 根據梯形圖邏輯診斷di點故障實例

　　配備sinumerik 810數控系統的加工中心，出現分度工作臺不分度的故障且無故障報警。根據工作原理，分度時首先將分度的齒條與齒輪嚙合，這個動作是靠液壓裝置來完成的，由plc輸出q1.4控制電磁閥yvl4來執行，plc梯形圖如圖1所示。

圖1 分度工作臺plc梯形圖

　　通過數控系統的diagnosis能中的“status plc”軟鍵，實時查看q1.4的狀態，發現其狀態為“0”，由plc梯形圖查看f123.0也為“0”，按梯形圖逐個檢查，發現f105.2為“0”導致f123.0也為“0”，根據梯形圖，查看status plc中的輸入信號，發現i10.2為“0”，從而導致f105.2為“0”。i9.3、i9.4、i10.2和i10.3為四個接近開關的檢測信號，以 檢測齒條和齒輪是否嚙合。分度時，這四個接近開關都應有信號，即i9.3、i9.4、i10.2和i10.3應閉合，現i10.2未閉合，處理方法： (1)檢查機械傳動部分。(2)檢查接近開關是否損壞。

　　2.6 根據梯形圖邏輯診斷do點故障實例

　　配備sinumerik 810數控系統的雙工位、雙主軸數控機床。

　　故障現象：機床在automatic方式下運行，工件在一工位加工完，一工 位主軸還沒有退到位且旋轉工作臺正要旋轉時，二工位主軸停轉，自動循環中斷，并出現報警且報警內容表示二工位主軸速度不正常。

　　兩個主軸分別由b1、b2兩個傳感器來檢測轉速，通過對主軸傳動系統的檢查，沒發現問題。用機外編程器觀察梯形圖的狀態。

　　f112.0為二工位主軸起動標志位，f111.7為二工位主軸起動條件，q32.0為二工位主軸起動輸出，i21.1為二工位主軸刀具卡緊檢測輸 入，f115.1為二工位刀具卡緊標志位。

　　在編程器上觀察梯形圖的狀態，出現故障時，f112.0和q32.0狀態都為“0”，因此主軸停轉，而f112.0為“0”是由于bl、b2檢測主軸速度 不正常所致。動態觀察q32.0的變化，發現故障沒有出現時，f112.0和f111.7都閉合，而當出現故障時，f111.7瞬間斷開，之后又馬上閉 合，q32.0隨f111.7瞬間斷開其狀態變為“0”，在flll.7閉合的同時，f112.0的狀態也變成了“0”，這樣q32.0的狀態保持為 “0”，主軸停轉。bl、b2由于q32.0隨f111.7瞬間斷開測得速度不正常而使f112.0狀態變為“0”。主軸起動的條件f111.7受多方面 因素的制約，從梯形圖上觀察，發現f111.6的瞬間變“0”引起flll.7的變化，向下檢查梯形圖pb8.3，發現刀具卡緊標志f115.1瞬間變 “0”，促使flll.6發生變化，繼續跟蹤梯形圖pb13.7，觀察發現，在出故障時，i21.1瞬間斷開，使f115.1瞬間變“0”，最后使主軸停 轉。i21.1是刀具液壓卡緊壓力檢測開關信號，它的斷開指示刀具卡緊力不夠。由此診斷故障的根本原因是刀具液壓卡緊力波動，調整液壓使之正常，故障排除。

3 結束語

　　通過典型實例與故障現象對數控系統、立式加工中心自動換刀故障、配備fanuc 0t系統的某數控車床、配備sinumerik 810數控系統的雙工位、雙主軸數控機床等運行中存在的問題加以分析，并作出相應的故障排除方法。