数控机床PLC初始故障诊断方法分析

为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁故障，排除了初始的引发故障，其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增加了维修难度，造成人力物力的浪费。几个故障同时显示时，处理问题的关键是解决初始故障，所以准确判断并检测到初始故障对机床维修工作是非常重要的。我们设计了一种机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报警号。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极大地方便了机床的维修，提高了机床维修的快速性和准确性。
    初始故障诊断原理
    我们设计的PLC程序不单单是把各个故障都能检测和显示出来，还能把最关键的初始故障自动判断出来，PLC初始故障判断程序如附图所示。
   
    下面举例说明初始故障诊断原理。以3个故障为例，其中设置了3个故障检测位，分别为R500.0、R510.0、R520.0；3个初始故障检测位为R500.2、R510.2、R520.2；F149.1为系统复位信号。初始状态时，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号F149.1为“0”。在3个故障中假设首先发生第二个故障。在程序扫描的第一个周期内，其对应的故障检测位R510.0变为“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值为“0”，初始故障检测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，直到故障被排除，系统复位信号发出后“1”状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内，R510.2保持为“1”，实现了对R500.1、R520.1的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。
    应用实例
    实例1我们在维修北京机床研究所生产的JCS018数控机床时，遇到了多个故障同时发生的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时，我们一般从故障根源查起，先检查液压控制部分，然后才能确认故障出在换刀过程中。检查后我们才知道换刀的动力由液压驱动来提供。PLC控制程序设计中，当遇到换刀故障时，为防止更大的意外发生，在报警的同时也断开了液压控制，因此换刀故障发生时出现了两个报警信息。为遵循原机床的设计思路，而又能准确地发出报警信息，我们给JCS018数控机床增加了对初始故障的检查功能。按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0，初始故障可从初始故障检测位R500.2和R510.2读出。当该机床再发生类似故障时，就能很快地判断出初始故障。
    实例2我们在维修一台钻铣加工中心时，也遇到类似现象。该机床配有一个刀具容量为40把刀的刀库，可以自动完成多道工序的钻铣操作。机床主轴电动机为三相异步电动机，主轴电动机只有一种转速，而主轴通过齿轮变速实现12级有级变速。在自动执行某段程序时，程序中的辅助功能既有换档功能S代码，又有找刀功能T代码，只要有一个代码指令没有执行完，辅助功能完了信号则不能发出，即认为此段程序中的辅助功能没有完成，不能继续执行下一个程序段。假如换档功能出现故障时，首先发出换档报警信号，辅助功能完了信号不能发出，超过一定时间后，又发出找刀报警信号，则会认为找刀动作也未完成。如果加上初始故障判断功能，就会使维修人员准确地检查出故障原因，及时解决问题。