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數(shù)控機(jī)床中西門(mén)子PLC維修方法介紹

時(shí)間:2016/5/25閱讀:3770
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  西門(mén)子PLC在數(shù)控機(jī)床上起著連接NC與機(jī)床的橋梁作用,一方面,它不僅接受NC的控制指令,還要根據(jù)機(jī)床側(cè)的控制信號(hào),在內(nèi)部順序程序的控制下,給機(jī)床側(cè)發(fā)出控制指令,控制電磁閥、繼電器、指示燈,并將狀態(tài)信號(hào)發(fā)送到NC;另一方面,在對(duì)大量開(kāi)關(guān)信號(hào)處理過(guò)程中,任何一個(gè)信號(hào)不到位,任何一個(gè)執(zhí)行元件不動(dòng)作,都會(huì)使機(jī)床出現(xiàn)故障。在數(shù)控機(jī)床的維修過(guò)程中,這類(lèi)故障占有比較大的比例。因此掌握用PLC查找故障的方法很重要。
  
  1與西門(mén)子PLC維修有關(guān)的故障特點(diǎn)
  
 ?。?)大多數(shù)有關(guān)PLC的故障是外圍接口信號(hào)故障,所以在維修時(shí),只要PLC有些部分控制的動(dòng)作正常,都不應(yīng)該懷疑PLC程序。如果通過(guò)診斷確認(rèn)運(yùn)算程序有輸出,而PLC的物理接口沒(méi)有輸出,則為硬件接口電路故障。
  
 ?。?)硬件故障多于軟件故障,例如當(dāng)程序執(zhí)行M07(冷卻液開(kāi))時(shí),機(jī)床無(wú)此動(dòng)作,大多是由外部信號(hào)不滿足,或執(zhí)行元件故障,而不是CNC與PLC接口信號(hào)的故障。
  
  2與西門(mén)子PLC維修有關(guān)故障檢測(cè)的思路和方法
  
  2.1根據(jù)故障號(hào)診斷故障
  
  數(shù)控機(jī)床的PLC程序?qū)儆跈C(jī)床廠家的二次開(kāi)發(fā),即根據(jù)機(jī)床的功能和特點(diǎn),編制相應(yīng)的動(dòng)作順序以及報(bào)警文本,對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)異常情況,會(huì)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。在維修過(guò)程中,要充分利用這些信息。
  
  例1:某數(shù)控機(jī)床的換刀系統(tǒng)在換刀指令時(shí)不動(dòng)作,機(jī)械臂停留在行程中間位置上,CRT顯示報(bào)警號(hào)。查手冊(cè)得知該報(bào)警號(hào)表示:換刀系統(tǒng)機(jī)械臂檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)為“0”即“刀庫(kù)換刀位置錯(cuò)誤”。
  
  根據(jù)報(bào)警內(nèi)容,可診斷故障發(fā)生在換刀裝置和刀庫(kù)兩部分,由于相應(yīng)的位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)無(wú)信號(hào)送至PLC的輸入口。從而導(dǎo)致機(jī)床中斷換刀。造成開(kāi)關(guān)無(wú)信號(hào)的原因有兩個(gè):一是由于液壓或機(jī)械上的原因造成動(dòng)作不到位而使開(kāi)關(guān)得不到感應(yīng);二是接近開(kāi)關(guān)失靈。首先檢查刀庫(kù)中的接近開(kāi)關(guān),用一薄金屬片接近感應(yīng)開(kāi)關(guān),以排除接近開(kāi)關(guān)失靈的可能性。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)正常。因機(jī)械臂停留在中間位置,所以兩個(gè)信號(hào)都為“0”。
  
  機(jī)械裝置檢查:“臂縮回”的動(dòng)作是由電磁閥YV21控制的,手動(dòng)該電磁閥,把機(jī)械臂退回至“臂縮回”位置,機(jī)械恢復(fù)正常。這說(shuō)明手控電磁閥能使換刀位置定位,從而排除了液壓或機(jī)械上的阻滯造成換刀系統(tǒng)不到位的可能性。
  
  由以上分析可知,PLC的輸入信號(hào)正常,輸出動(dòng)作無(wú)誤,問(wèn)題在操作不當(dāng)或PLC設(shè)置不當(dāng)?!恫僮魇謨?cè)》中要求:連續(xù)運(yùn)行中,兩次換刀間隔時(shí)間不得小于30s。經(jīng)過(guò)操作觀察,兩次換刀時(shí)間間隔小于PLC規(guī)定的要求,從而造成PLC程序執(zhí)行錯(cuò)誤引起報(bào)警。修改了相應(yīng)的程序后,故障排除。
  
  2.2根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障
  
  數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤(pán)等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作都是按照一定的順序來(lái)完成的,因此,觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,比較正常和故障時(shí)的情況,就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn),診斷出故障的原因。
  
  例2:某立式加工中心自動(dòng)換刀故障。
  
  故障現(xiàn)象:換刀臂平移到位后,無(wú)拔刀動(dòng)作。
  
  自動(dòng)換刀控制如圖1所示。ATC的動(dòng)作起始狀態(tài)是:主軸保持要交換的舊刀,換刀臂在B位置,換刀臂在上部位置,刀庫(kù)已將要交換的新刀具定位。自動(dòng)換刀的順序?yàn)椋簱Q刀臂左移(B→A)→換刀臂下降(從刀庫(kù)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(zhuǎn)1800(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(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)(找出舊刀具位置)→換刀臂左移(B→A返回舊刀具給刀庫(kù))→換刀臂右移(A→B)→刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)(找下一把刀)。
  
  換刀臂平移至C位置時(shí),無(wú)拔刀動(dòng)作,分析原因,有幾種可能:
  
  (1)SQ2無(wú)信號(hào),所以未輸出松刀電磁閥YV2的電壓,主軸仍處于抓刀狀態(tài),換刀臂不能下移。
  
 ?。?)松刀接近開(kāi)關(guān)SQ4無(wú)信號(hào),則換刀臂升降電磁閥YVl狀態(tài)不變,換刀臂不下降。
  
 ?。?)電磁閥有故障,給予信號(hào)也不動(dòng)作。逐步檢查,發(fā)現(xiàn)SQ4未發(fā)出信號(hào)。進(jìn)一步對(duì)SQ4進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)感應(yīng)間隙過(guò)大,導(dǎo)致接近開(kāi)關(guān)無(wú)信號(hào)輸出,產(chǎn)生動(dòng)作障礙。將感應(yīng)間隙δ調(diào)至1111111,故障消除。
  
  2.3根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障
  
  數(shù)控機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的控制原理來(lái)設(shè)計(jì)的,通過(guò)對(duì)控制對(duì)象的工作原理的分析,結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)來(lái)進(jìn)行檢查。
  
  例3:數(shù)控車(chē)床工件夾緊故障。
  
  故障現(xiàn)象:該車(chē)床配備FANUC一0T系統(tǒng),當(dāng)腳踏尾座開(kāi)關(guān)使套筒*頂進(jìn)工件時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警。尾架套簡(jiǎn)的示意圖和PLC輸入開(kāi)關(guān)分別如圖2和圖3所示。
  
  故障診斷:在系統(tǒng)診斷狀態(tài)下,調(diào)出PLC輸入信號(hào),發(fā)現(xiàn)腳踏開(kāi)關(guān)輸入X04.2為“1”,尾座套筒轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X17.3為“1”,潤(rùn)滑油液面開(kāi)關(guān)X17.6為“1”。調(diào)出PLC輸出信號(hào),當(dāng)腳踏向前開(kāi)關(guān)時(shí),輸出Y49.0為“1”,同時(shí)電磁閥也得電。這說(shuō)明系統(tǒng)PLC輸入輸出狀態(tài)均正常。因此,尾座套筒液壓系統(tǒng)有問(wèn)題。
  
  析圖2:當(dāng)電磁閥YV4.1得電后,液壓油經(jīng)溢流閥、流量控制閥和單向閥進(jìn)入尾座套筒液壓缸,使其向前頂緊工件。松開(kāi)腳踏開(kāi)關(guān)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(shí)的油壓得到保持。該油壓使壓力繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)接通,在系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)中X00.2為“1”,但檢查系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)X00.2為“0”,說(shuō)明壓力繼電器觸點(diǎn)信號(hào)有問(wèn)題。經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)其觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)損壞,從而造成PLC輸入信號(hào)為“0”,系統(tǒng)認(rèn)為尾座套筒未頂緊而產(chǎn)生報(bào)警。更換一新的壓力繼電器后,故障排除。
  
  2.4根據(jù)PLC的∥o狀態(tài)診斷故障
  
  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接口來(lái)實(shí)現(xiàn),因此,許多故障都會(huì)在PLC的I/0接口這個(gè)通道反映出來(lái)。數(shù)控機(jī)床的這個(gè)特點(diǎn)為故障診斷提供了方便,不用萬(wàn)用表就可以知道信號(hào)的狀態(tài),但要熟悉有關(guān)控制對(duì)象的正常狀態(tài)和故障狀態(tài)。
  
  2.5通過(guò)梯形圖診斷故障
  
  根據(jù)PLC的梯形圖來(lái)分析和診斷故障是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法。用這種方法診斷機(jī)床故障,首先應(yīng)搞清機(jī)床的工作原理、動(dòng)作順序和聯(lián)鎖關(guān)系,然后利用系統(tǒng)的自診斷功能或通過(guò)機(jī)外編程器,根據(jù)PLC梯形圖查看相關(guān)的輸入輸出及標(biāo)志位的狀態(tài),從而確定故障原因。
  
  例4:配備SIN810數(shù)控系統(tǒng)的加工中心,出現(xiàn)分度工作臺(tái)不分度的故障且無(wú)報(bào)警。
  
  根據(jù)工作原理,分度的齒條和齒輪嚙合,這個(gè)動(dòng)作是靠液壓裝置來(lái)完成的,由PLC輸出Q1.4控制電磁閥YVl4來(lái)執(zhí)行。PLC相關(guān)部分的梯形圖如圖4。
  
  通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的DIAGNOSIS中的“STATUSPLC”軟鍵,實(shí)時(shí)查看Q1.4的狀態(tài),發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)為“0”;由PLC梯形圖查看F123.0也為“0”,按梯形圖逐個(gè)檢查,發(fā)現(xiàn)F105.2為“0”,導(dǎo)致F123.0為“0”;根據(jù)梯形圖查看STATUSPLC中的輸入信號(hào),發(fā)現(xiàn)IlO.2為“0”從而導(dǎo)致F105.2為“0”。19.3、19.4、110.2、IlO.3為4個(gè)接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào),以檢測(cè)齒條和齒輪是否嚙合。分度時(shí),這4個(gè)接近開(kāi)關(guān)都應(yīng)有信號(hào),即都應(yīng)閉合,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)110.2未閉合。處理方法:檢查機(jī)械部分確認(rèn)機(jī)械是否到位;檢查接近開(kāi)關(guān)是否損壞。根據(jù)這個(gè)線索繼續(xù)查看,zui后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)19.4、110.2動(dòng)作不同步,導(dǎo)致了工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步確認(rèn)為三工位分度頭產(chǎn)生機(jī)械錯(cuò)位。調(diào)整機(jī)械裝置,使其與二工位同步后,故障消除。
  
  2.6動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障
  
  有些數(shù)控系統(tǒng)帶有梯形圖監(jiān)控功能,調(diào)出梯形圖畫(huà)面,可以看到輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)。梯形圖執(zhí)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程,有的需要機(jī)外編程器,在線監(jiān)控程序的運(yùn)行。當(dāng)有些PLC發(fā)生故障時(shí),因過(guò)程變化快,查看L/O及標(biāo)志無(wú)法跟蹤。此時(shí)需要通過(guò)PLC動(dòng)態(tài)跟蹤,實(shí)時(shí)觀察I/O及標(biāo)志位狀態(tài)的瞬間變化,根據(jù)PLC的動(dòng)作原理做出診斷。
  
  3結(jié)語(yǔ)
  
  通過(guò)以上思路和實(shí)例,要做好用西門(mén)子PLC維修對(duì)數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)須注意以下幾點(diǎn):
  
  (1)了解機(jī)床各組成部分檢測(cè)開(kāi)關(guān)的安裝位置,如加工中心的刀庫(kù)、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái),數(shù)控車(chē)床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架,機(jī)床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)等,弄清檢測(cè)開(kāi)關(guān)作為PLC輸入信號(hào)的標(biāo)志。
  
  (2)了解執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序,如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等,弄清對(duì)應(yīng)的PLC輸出信號(hào)標(biāo)志。
  
 ?。?)了解各種條件標(biāo)志,如起動(dòng)、停止、限位、夾緊和放松等標(biāo)志信號(hào)。
  
 ?。?)借助必要的診斷功能,必要時(shí)用編程器跟蹤梯形圖的動(dòng)態(tài)變化,搞清故障原因,根據(jù)機(jī)床的工作原理做出診斷。
  
  

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