第9章-可編程控制器模塊的故障診斷與維修

第9章可編程限制器模塊的故障診斷與修理9.1概述9.2可編程限制器的結構組成和工作原理9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理9.4可編程限制器故障診斷與修理實例9.1概述9.1.1PLC基礎學問1．PLC的概念國際電工委員會（IEC）于1987年2月頒布了PLC標準草案第三稿，該草案中對PLC的定義是：“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，主要為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它接受了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、依次限制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式輸入和輸出，限制各種類型機械的生產過程。PLC及其有關外圍設備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原理設計”。下一頁返回9.1概述2．PLC的特點（1）牢靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境PLC有很強的抗干擾實力，能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中牢靠地工作，這是因為在PLC的硬件和軟件上實行了提高牢靠性的措施。下一頁上一頁返回9.1概述①硬件措施主要有：屏蔽、濾波、電源調整與愛護、聯(lián)鎖、模塊化結構、環(huán)境檢測與診斷電路等。②軟件措施主要有：自診斷程序、故障檢測、信息愛護與復原等。下一頁上一頁返回9.1概述（2）編程簡潔，易于駕馭PLC接受梯形圖編程，尤其對從事繼電器限制工作的技術人員和工人，不必駕馭很多困難難懂的計算機語言的限制技術，就能在短時間內學會運用PLC。依據(jù)用戶須要，在總體方案確定的狀況下，選購、組裝PLC硬件和編制用戶應用軟件可同時進行，使得施工周期短，見效快。下一頁上一頁返回9.1概述（3）限制程序可變，具有很好的柔性在生產工藝流程變更或生產設備更新的狀況下，不必變更PLC的硬件設備，只需變更用戶程序就可滿足要求。PLC除用于單機限制外，在FMC、FMS和FA中也被大量接受。下一頁上一頁返回9.1概述（4）干脆帶負載實力強與一般微機限制設備相比較，PLC的輸出模板有較強的驅動負載的實力，一般都能干脆驅動執(zhí)行元件的線圈，接通和斷開強電電路。下一頁上一頁返回9.1概述（5）接口簡潔，維護便利PLC的輸入輸出接口都設計成可干脆與現(xiàn)場強電相接，有直流24V、48V，溝通11V、220V等各種電壓等級產品，在組成系統(tǒng)時干脆選用，簡潔便利。接口電路一般為模塊式，便于修理更換。特殊是有的PLC可以帶電插拔輸入輸出模塊。例如，在運行中發(fā)覺某個模塊出現(xiàn)故障，可以不停電，干脆帶電取下壞板塊，換上好板塊，大大縮短了故障修復時間。下一頁上一頁返回9.1概述（6）功能完善現(xiàn)代PLC具有數(shù)字和模擬量輸入輸出、邏輯和算術運算、定時、計數(shù)、依次限制、功率驅動、通訊、人機對話、自檢、記錄和顯示功能，使設備限制水平大大提高。（7）便于實現(xiàn)機電一體化。由于PLC的結構緊湊、體積小，所以簡潔裝入機械設備內部，實現(xiàn)機電一體化。微機PLC簡潔裝入儀表中，實現(xiàn)機電一體化。（8）通信、網(wǎng)絡技術趨于標準化，利于實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡限制。下一頁上一頁返回9.1概述3．PLC的分類（1）按結構形式劃分按結構形式PLC分為整體箱式和模塊組合式兩種。整體式PLC是把各組成部分安裝在少數(shù)幾塊印刷電路板上并同電源一起裝配在一個殼體內形成一個整體。這種PLC結構簡潔，節(jié)約材料，體積小，通常為小型PLC或低檔PLC。其I/O點數(shù)固定且較少，運用不是很敏捷。有時點數(shù)不夠可再增加一個只含有輸入輸出部分的擴展箱來擴充點數(shù)。與其相應，含有CPU主板的部分稱為主機箱。主機箱與擴展箱之間由信號電纜相連。下一頁上一頁返回9.1概述（2）按限制規(guī)模分限制規(guī)模主要指限制開關量的出入點數(shù)及限制模擬量的模入、模出，或兩者兼而有之（閉路系統(tǒng)）的路數(shù)，但主要以開關量計。模擬量的路數(shù)可折算成開關量的點，大致一路相當于8~16點。依這個點數(shù)，PLC可分為超小型機、小型機、中型機及大型機四種類型。下一頁上一頁返回9.1概述①超小型機，其I/O點數(shù)在64以內，內存容量在256~1000B之間；②小型機，其I/O點數(shù)在64~256之間，內存容量在1~3.6KB之間；③中型機，其I/O點數(shù)在256~2048之間，內存容量在3.6~13KB之間；④大型機，其I/O點數(shù)在2048以上，內存容量在13KB以上。下一頁上一頁返回9.1概述4．PLC的主要功能（1）依次限制功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器觸點串聯(lián)、并聯(lián)及其它各種邏輯連接，進行開關限制。（2）運動限制功能是指通過高速計數(shù)模塊和位置限制模塊等進行單軸或多軸限制。（3）過程限制功能是指通過PLC的智能PID限制模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等流量參數(shù)的閉環(huán)限制。下一頁上一頁返回9.1概述（4）數(shù)據(jù)處理功能是指PLC進行數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉換、逄術運算與邏輯運算以及編譯和譯碼等操作。（5）通訊聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位計算機的鏈接等，實現(xiàn)遠程I/O限制或數(shù)據(jù)交換，以及完成規(guī)模較大系統(tǒng)的困難限制。（6）監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分運行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異樣狀況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可用于在線調整和修改限制程序中的計時器、計數(shù)器的設定值或強制置I/O狀態(tài)。下一頁上一頁返回9.1概述（7）步進限制功能是指用步進指令來實現(xiàn)有多道加工工序的限制，只有前一道工序完成后，才能進行下一道工序操作的限制，以取代由硬件構成的步進限制器。（8）定時、計數(shù)限制功能是指用PLC供應的定時器、計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)限制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。（9）數(shù)模轉換功能是指通過D/A、A/D模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉換。下一頁上一頁返回9.1概述9.1.2數(shù)控機床PLC與外部信息的交換1．機床至PLC機床側的開關量信號通過I/O單元接口輸入至PLC中，除極少數(shù)信號外，絕大多數(shù)信號的含義及所占PLC的地址均可由PLC程序設計者自行定義，如在SIEMENS810系統(tǒng)中，機床側的某一開關信號通過I/O端子板輸入至I/O模塊中。設該開關信號用I10.2來定義，在軟鍵功能DIAGNOSIS的PLCSTATUS狀態(tài)下，通過視察IB10的第2位“0”或“1”來獲知該開關信號是否有效。下一頁上一頁返回9.1概述2．PLC至機床PLC限制機床的信號通過PLC的開關量輸出接口傳送到機床側，全部開關量輸出信號的含義及所占用PLC的地址均可由PLC程序設計者自行定義。如在SIEMENS810系統(tǒng)中，機床側某電磁閥的動作由PLC模塊的輸出信號來限制，設該信號用Q1.4來定義。該信號通過I/O模塊和I/O端子板輸出至中間繼電器線圈，繼電器的觸點又使電磁閥的線圈得電，從而限制電磁閥的動作。同樣，Q1.4信號可在PLCSTATUS狀態(tài)下，通過視察QB1的第4位“0”或“1”來獲知該輸出信號是否有效。下一頁上一頁返回9.1概述3．CNC至PLCCNC送至PLC的信息可由CNC干脆送入PLC的寄存器中，全部CNC送至PLC的信號含義和地址（開關量地址或寄存器地址）均由CNC廠家確定，PLC編程者只可運用，不行變更和增刪。如數(shù)控指令的M.S.T功能，通過CNC譯碼后干脆送入PLC相應的寄存器中。如在SIEMENS810系統(tǒng)中，M03指令經(jīng)譯碼后，送入FY27.3寄存器中。下一頁上一頁返回9.1概述4．PLC至CNCPLC送至CNC的信息也由開關量信號或寄存器完成，全部PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，PLC編程者只可運用，不行變更和增刪。如SINUMERIK810數(shù)控系統(tǒng)中Q108.5為PLC至CNC的進給使能信號。圖9-1為內裝式PLC輸入/輸出信息示意圖。下一頁上一頁返回9.1概述9.1.3數(shù)控機床PLC的功能1．機床操作面板限制將機床操作面板上的限制信號干脆送入PLC，以限制數(shù)控系統(tǒng)的運行。機床操作面板上各類限制開關的功能可以參閱具體的機床操作說明。2．機床外部開關輸入信號限制將機床側的開關信號送入PLC，經(jīng)邏輯運算后，輸出給限制對象。這些限制開關包括各類限制開關、行程開關、接近開關、壓力開關和溫控開關等。下一頁上一頁返回9.1概述3．輸出信號限制PLC輸出的信號經(jīng)強電柜中的繼電器、接觸器，通過機床側的液壓或氣動電磁閥，對刀庫、機械手和回轉工作臺等裝置進行限制，另外還對冷卻泵電動機、潤滑泵電動機及電磁制動器進行限制。下一頁上一頁返回9.1概述4．伺服限制限制主軸和伺服進給驅動裝置的使能信號，以滿足伺服驅動的條件，通過驅動裝置，驅動主軸電動機、伺服進給電動機和刀庫電動機等。5．報警處理限制PLC收集強電柜、機床側和伺服驅動裝置的故障信號，將報警標記區(qū)中的相應報警標記位置位，數(shù)控系統(tǒng)便顯示報警號及報警文本以便利故障診斷。下一頁上一頁返回9.1概述6．軟盤驅動裝置限制有些數(shù)控機床用計算機軟盤取代了傳統(tǒng)的光電閱讀機。通過限制軟盤驅動裝置，實現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)進行零件程序、機床參數(shù)、零點偏置和刀具補償?shù)葦?shù)據(jù)的傳輸。7．轉換限制有些加工中心的主軸可以立/臥轉換，當進行立/臥轉換時，PLC完成下述工作：（1）切換主軸限制接觸器。（2）通過PLC的內部功能，在線自動修改有關機床數(shù)據(jù)位。（3）切換伺服系統(tǒng)進給模塊，并切換用于坐標軸限制的各種開關、按鍵等。上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理9.2.1PLC的結構組成1．硬件組成PLC是由中心處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出單元（模塊）、編程器、擴展接口、外設I/O接口和電源組成。PLC的硬件設備是通用的，便于用戶按須要組合。下一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理1）中心處理器（CPU）中心處理器是PLC的主要部分，是系統(tǒng)的核心。它通過輸入模塊（板）將現(xiàn)場的外設狀態(tài)讀入并依據(jù)用戶程序去處理，依據(jù)處理結果通過輸出模塊去限制現(xiàn)場設備。2）存儲器PLC的存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)，分以下兩部分：下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理（1）系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序，以及對用戶程序做編譯處理的編譯說明程序等。（2）用戶存儲器用戶存儲器隨限制器的運用環(huán)境而定，隨生產工藝的不同而變動。包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理3）輸入/輸出單元（模塊）（I/O模塊）I/O模塊是CPU與現(xiàn)場用戶I/O設備之間聯(lián)系的橋梁。PLC的輸入模塊用以接收和采集外設各類輸入信號，（如從操作按鈕、各種開關、數(shù)字拔碼盤開關等送來的開關量；或由電位器、傳感器等供應的模擬量），并將其轉換成CPU能接受和處理的數(shù)據(jù)。PLC的輸出模塊則是將CPU輸出的限制信息轉換成外設所須要的限制信號去驅動限制對象（如接觸器、電磁閥、指示燈、調整裝置等）。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理4）編程器編程器用于對用戶程序的編制、編輯、調試檢查，還可以通過其鍵盤調用和顯示PLC內部的一些狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)實現(xiàn)監(jiān)控功能，一般編程器上有供編程用的各種功能鍵和數(shù)碼顯示燈，以及編程、監(jiān)控轉換開關等。它通過接口與CPU聯(lián)系，完成人機對話。PLC在正常工作時可不需編程器，所以編程器設計為獨立部件，一般只在程序輸入和檢修時運用。因此，一臺編程器可供多臺PLC運用。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理編程器可分為簡易型和智能型兩類，前者只能連機編程，且只能輸入和編輯梯形圖的指令表程序。但簡易編程器價格便宜，一般用于小型PLC編程，或者用于PLC限制系統(tǒng)的現(xiàn)場調試和檢修。智能型編程器既可連機編程又可脫機編程；既可輸入指令表程序又可干脆生成和編輯梯形圖程序，運用起來便利直觀，但價格較高。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理5）擴展接口當用戶的輸入輸出設備所需的I/O點數(shù)超過了主機（基本單元）的I/O點數(shù)時，可用I/O擴展單元來加以擴展。I/O擴展接口就是用于擴展單元與基本單元之間的連接，它使得I/O點數(shù)的配置更為敏捷。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理6）外設I/O接口（通訊接口）是指PLC主機與其它PC、上位計算機、外部設備及其它終端的連接口。7）電源PLC的電源是指將外部輸入的溝通電，經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內部電子電路工作須要的直流電源電路或電源模塊。輸入、輸出接口電路的電源彼此獨立，以避開或削減電源間的干擾。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理2．軟件組成1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件也稱系統(tǒng)程序，是由PLC生產廠家編制并固化在ROM中與相應的硬件一起供應應用戶的。系統(tǒng)軟件是可用來管理、協(xié)調PLC各部分的工作，以發(fā)揮PLC硬件的功能，便利用戶運用的通用程序。一般系統(tǒng)程序應包括以下功能：下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理（1）系統(tǒng)配置登記及初始化不同的限制對象，不同的限制過程其PLC限制系統(tǒng)的配置不同，所以系統(tǒng)程序在PLC上電或復位時首先對各模塊進行登記，安排地址。做初始化，為系統(tǒng)的運行做好準備。（2）系統(tǒng)自診斷對CPU、存儲器、電源、I/O模塊進行故障診斷測試，若發(fā)覺異樣則停止執(zhí)行用戶程序，顯示故障代碼，等待處理。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理（3）吩咐識別與處理操作人員通過鍵盤操作對PLC發(fā)出各種工作指令，系統(tǒng)程序不斷地監(jiān)視鍵盤，接收每一個操作吩咐并加以說明，然后按相應的指令去完成相應的操作，最終將結果顯示給操作人員。（4）用戶程序編譯用戶運用PLC編寫的工作程序送入PLC后，首先要由系統(tǒng)編譯程序對其進行翻譯，變成CPU可以識別執(zhí)行的指令碼程序后，才被送入用戶程序存儲器，同時還要對用戶輸入的程序進行語法檢查，發(fā)覺錯誤并返回提示信息。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理（5）模塊化程序及調用管理有些生產廠家為便利用戶編程，向用戶供應一些小程序模塊，每個模塊都具有確定的功能和調用條件，用戶須要時只須按調用軟件進行調用即可，而不必另行編寫。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理2）應用軟件（1）PLC的編程語言PLC是專為工業(yè)生產過程的自動限制而開發(fā)的通用限制器，運用編程簡潔是它的一個突出優(yōu)點。猶如一般計算機一樣，PLC也有其編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號和圖形符號編譯成機器代碼，PLC主要的編程語言有梯形圖和語句表，各廠家的編程語言只能在本廠的PLC上運用。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理（2）PLC的指令系統(tǒng)PLC具有豐富的指令集，既可實現(xiàn)困難的操作，又易于編程。這些指令可分為兩類：基本指令和特殊功能指令。其中基本指令是指干脆對輸入、輸出點進行操作的指令，包括輸入、輸出和邏輯“與”、“或”、“非”等。表9-1、9-2分別為SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)中常用的S7-200、S7-300的基本指令。有關S7-200、S7-300的指令系統(tǒng)請參閱相關手冊。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理9.2.2PLC的工作原理PLC限制是在硬件的支持下，通過執(zhí)行反映限制要求的用戶程序來實現(xiàn)的。這一點和計算機的工作原理是一樣的。PLC接受循環(huán)掃描方式。循環(huán)掃描，就是接受對整個程序循環(huán)執(zhí)行的工作方式。就是說，用戶程序的執(zhí)行不是從頭到尾只執(zhí)行一次，而是執(zhí)行完一次之后，又返回去執(zhí)行其次次、第三次……直至停機。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理下面從PLC工作過程的角度來加深相識PLC的工作原理。PLC的工作過程基本上是用戶程序的執(zhí)行過程，是在系統(tǒng)軟件的限制下依次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶邏輯解算限制邏輯，然后依次向各輸出點發(fā)出相應的限制信號。除此之外，為提高工作牢靠性和剛好接收外來的限制吩咐，在每個掃描周期還要進行故障自診斷和處理與編程器、計算機的通信懇求。整個掃描過程如圖9-2所示。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理1．自診斷自診斷功能可使PLC系統(tǒng)防患于未燃，從而在發(fā)生故障時能盡快修復。2．與外設通信自診斷正常后PLC即掃描編程器、上位機等通信接口，如有通信懇求便相應處理。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理3．輸入現(xiàn)場狀態(tài)完成前兩步工作后PLC便掃描各輸入點，讀入各點的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如開關的通/斷狀態(tài)、A/D轉換值、BCD碼數(shù)據(jù)等，并把這些狀態(tài)值和數(shù)據(jù)寫入已定義為輸入狀態(tài)表和數(shù)據(jù)存儲器的暫存單元，形成現(xiàn)場輸入的“輸入過程映像”。

下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理4．解算用戶邏輯即執(zhí)行用戶程序。一般是從用戶程序存儲器的最低地址（0000H）存放的第一條程序起先，在無跳轉狀況下按存儲器地址遞增的方向依次掃描用戶程序，按用戶程序進行邏輯推斷和算術運算，因此稱之為解算用戶邏輯。下一頁上一頁返回9.2可編程限制器的結構組成和工作原理5．輸出結果將本次掃描過程中解算邏輯的最新結果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結果，也稱為輸出刷新。在依次完成上述五步操作后，PLC又從自診斷起先進行下一次掃描。如此不斷反復循環(huán)掃描，以實現(xiàn)對過程及設備的連續(xù)限制，直到收到停止吩咐，或遇到其它如停電、故障等現(xiàn)象時才停止工作。上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理9.3.1可編程限制器的維護機器設備在確定工作環(huán)境下運行，總是要發(fā)生磨損甚至損壞。盡管PLC是由各種半導體集成電路組成的精密電子設備，而且在牢靠性方面實行了很多措施，但由于所應用的環(huán)境不同，將對PLC的工作產生較大的影響。因此，對PLC進行維護是特別必要的。PLC維護的主要內容有：下一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理1．供電電源在電源端子處測量電壓變更是否在標準范圍內。一般電壓變更上限不超過110%供電電壓，下限不低于80%供電電壓。2．外部環(huán)境溫度在0~550C范圍內，相對濕度在85%以下，振動幅度小于0.5mm，振動頻率為10~55HZ，無大量灰塵、鹽分和鐵屑。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理3．安裝條件基本單元和擴展單元安裝是否堅固，連接電纜的連接器是否完全插入并旋緊，接線螺釘是否有松動，外部接線是否有損壞。4．壽命元件對于接點輸出繼電器，電器壽命為：阻性負載壽命一般為30萬次，感性負載則為10萬次。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理對于鋰電池，要檢查電壓是否下降。由于存放用戶程序的隨機存儲器（RAM）、計數(shù)器和具有保持功能的協(xié)助繼電器等均用鋰電池愛護，一般鋰電池的的工作壽命為5年左右，當鋰電池的電壓漸漸降低到確定的限度時，PLC基本單元上電池電壓跌落指示燈亮，這就提示由鋰電池支持的電壓還可保留一周左右，必需更換鋰電池。調換鋰電池的步驟為：下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理（1）購置好鋰電池、做好準備工作；（2）拆裝之前，先把PLC通電約15s（使作為存儲器備用電源的電容充電，在鋰電池斷開后，該電容對RAM作短暫供電）；（3）斷開PLC溝通電源；（4）打開基本單元的電池蓋板；（5）從電池支架上取下舊電池，裝上新電池；（6）蓋上電池蓋板。從取下舊電池到換上新電池的時間要盡量短，一般不允許超過3min。假如時間過長，用戶程序將消逝。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理9.3.2可編程限制器故障診斷1．可編程限制器故障的表現(xiàn)形式數(shù)控機床可編程限制器故障的表現(xiàn)形式為：1）從CNC故障報警可干脆找到故障緣由這種依據(jù)報警信息干脆找到故障的數(shù)控機床，要求CNC有特別完善的檢測功能，CNC與PLC之間的通信功能特別強大，對數(shù)控修理人員來說，機床的故障診斷與修理變得越來越直觀。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理2）有CNC故障顯示，但不反映故障的真正緣由一些數(shù)控機床的故障診斷功能不很完善，當出現(xiàn)故障，CNC報警信息只能或許指出故障部位，有時CNC報警信息顯示的內容與故障部位毫無關聯(lián)，可能誤導修理人員，修理人員依據(jù)自己的閱歷和數(shù)控機床的具體狀況綜合分析推斷，才能找出故障的真正緣由。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理3）出現(xiàn)故障沒有任何提示因為數(shù)控系統(tǒng)沒有該故障方面的檢測，CNC沒有任何提示顯示，修理人員不知從何下手，只能依據(jù)數(shù)控機床的具體故障現(xiàn)象，綜合理論分析推斷。當涉及到線路板級修理時，由于沒有技術圖紙有時須要自己繪制草圖，修理難度較大。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理2．可編程限制器故障診斷對于數(shù)控機床的PLC故障診斷，修理人員應充分利用數(shù)控裝置顯示報警信息，依據(jù)控制對象的工作原理，結合PLC梯形圖分析限制對象動作的邏輯關系，通過查詢PLC的I/0接口狀態(tài)，分析故障產生的緣由，確定故障發(fā)生的部位，做到快速精確地解除故障。常用的PLC故障診斷的方法有以下幾種：下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理1）依據(jù)報警號診斷故障現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有豐富的自診斷功能，能在顯示器上顯示故障的報警信息，為修理人員供應各種機床的狀態(tài)信息，充分利用這些狀態(tài)信息，就能快速解除故障。要求修理人員熟悉駕馭數(shù)控機床修理手冊中故障信息代碼的含義，能夠依據(jù)報警信息確定故障發(fā)生的部位。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理2）依據(jù)動作依次診斷故障數(shù)控機床上用于換刀的機械手及托盤裝置的自動交換動作，都是按確定的依次來完成的。因此視察機械裝置的運動過程，比較發(fā)生故障時和正常時的機床的狀態(tài)信息，就可發(fā)覺疑點，診斷出故障緣由。要求修理人員駕馭數(shù)控機床自動交換動作的依次，機械機構工作原理。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理3）依據(jù)限制對象的工作原理診斷故障數(shù)控機床的PLC程序是依據(jù)限制對象的依次限制工作原理編制的，通過對限制對象工作原理的分析，結合PLC的I/0狀態(tài)，也是診斷故障的有效方法。要求修理人員駕馭數(shù)控機床自動交換執(zhí)行機構的電氣限制原理，熟悉限制執(zhí)行機構必需滿足的輸入條件。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理4）依據(jù)PLC的I/0狀態(tài)診斷故障數(shù)控機床的輸入/輸出信號通過PLC的I/O接口來實現(xiàn)，只要熟悉限制對象的PLC的I/O通常狀態(tài)和故障狀態(tài)，可以不必分析梯形圖中的邏輯關系，通過對比PLC的I/O接口狀態(tài)就能找出故障緣由。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理5）通過PLC梯形圖診斷故障假如PLC、的輸入/輸出點數(shù)多，邏輯限制困難，就要通過PLC梯形圖來分析和診斷。接受這種方法診斷機床故障，首先駕馭機械動作執(zhí)行依次，以及互聯(lián)鎖關系，然后利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能或通過機外編程器，依據(jù)PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標記位的狀態(tài)，以確定故障緣由。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理6）動態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障有些PLC發(fā)生故障時，靜態(tài)查看輸入/輸出及標記狀態(tài)均為正常，但在運行過程中輸入/輸出及標記狀態(tài)已變更，此時必需通過PLC動態(tài)跟蹤，實時跟蹤輸入/輸出及標記狀態(tài)的瞬間變更，依據(jù)PLC動作原理做出診斷。要求修理人員熟悉PLC基本指令，能夠依據(jù)梯形圖分析動作執(zhí)行依次。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理對于數(shù)控機床的PLC故障診斷，具體問題具體分析，上述的診斷方法可結合應用，故障診斷的關鍵是：（1）要熟悉限制對象的各種條件標記，特殊是輸入/輸出信號標記。（2）熟悉檢測開關安裝位置。如限位開關、接近開關和壓力開關等在數(shù)控機床中具體位置，當輸入條件不滿足時可以很快定位測量。（3）要了解執(zhí)行機構的動作依次過程和互聯(lián)鎖關系，熟悉PLC基本指令，能夠分析梯形圖。（4）能夠進行PLC動態(tài)跟蹤操作，依據(jù)邏輯關系實時跟蹤輸入/輸出及標記狀態(tài)的瞬間變更。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理3．SIEMENS810系統(tǒng)PLC報警產朝氣理SIEMENS810系統(tǒng)的PLC通過機床制造廠家編制的用戶程序，可以對機床側的故障進行診斷，出現(xiàn)故障后進行報警，在屏幕上顯示報警信息，并實行相應的處理措施。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理若遇到較困難的故障最好運用機外編程器對PLC程序的運行進行在線監(jiān)視。1）SIEMENS810系統(tǒng)的診斷菜單診斷功能（DIAGNOSIS）是SIEMENS810系統(tǒng)特別有用的功能，在任何操作狀態(tài)下，在軟鍵功能中找到DIAGNOSIS功能，按下面的軟鍵后，進入診斷菜單，其菜單功能如圖9-3所示。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理診斷菜單可以顯示NC報警信息、PLC報警信息、PLC操作信息、PLC狀態(tài)顯示、NC系統(tǒng)版本顯示，按“>”鍵進入擴展菜單（圖9-4）。在擴展菜單內可以顯示、修改NC機床數(shù)據(jù)和PLC機床數(shù)據(jù)，還可以顯示進給軸和主軸的伺服數(shù)據(jù)等。在圖9-3所示的診斷菜單中，按PLCALARM下面的軟鍵，可以查看已發(fā)生的還沒有被清除的全部PLC報警（6000~6063和6100~6163范圍內的）信息，如圖9-5所示。

下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理2）PLC報警產朝氣理SIEMENS810系統(tǒng)的PLC6000~6063故障報警和7000~7063操作信息顯示的報警信息來自機床廠家編制的報警文本，該文本格式如下：％PCAN6000=AXESDRIVENOTOKN6063=OILLEVELISLOWN7000=WORNWHEELN7063=BRINGWHEELABOVEVERTICALMASTERM02下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理SIEMENS810系統(tǒng)的報警文本只能在編程器或者計算機上編制，然后在數(shù)控系統(tǒng)初始化菜單中通過RS232接口傳入數(shù)控系統(tǒng)，這個報警文本在GAl和GA2版本中只能傳入不能傳出，在GA3版本中既可以傳入也可以傳出。出現(xiàn)故障報警后，報警號和報警信息顯示在屏幕其次行的故障顯示行上。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理那么故障是如何檢測出來的，又如何依據(jù)機床廠家編制的報警文本顯示機床報警的呢?這些報警是PLC系統(tǒng)依據(jù)輸入端子輸入的故障檢測信號，通過PLC用戶邏輯程序把相應的標記位置位，產生報警信號。NC系統(tǒng)與PLC之間有信號約定，PLC的報警標記位與報警號和相應的報警信息是一一對應的。NC系統(tǒng)依據(jù)從PLC傳來的報警信號，把存儲在存儲器中的機床廠家編制的報警文本的相應報警信息調出，在屏幕上顯示報警信息。表9-3是810系統(tǒng)PLC標記位與報警號的關系。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理3）利用診斷功能實時視察PLC的各種狀態(tài)在診斷菜單中，可以實時顯示PLC的各種狀態(tài)，如輸入狀態(tài)、輸出狀態(tài)、標記位、數(shù)據(jù)位狀態(tài)，以及定時器和計數(shù)器的狀態(tài)等。這對故障檢測是特別有用的。在診斷（DIAGNOSIS）菜單中，按PLCSTATUS下面的軟鍵，進入PLC狀態(tài)顯示菜單，如圖9-6所示，按相應的軟鍵可以實時視察PLC的輸入、輸出、標記位和數(shù)據(jù)位等的狀態(tài)。按“>”按鍵進入如圖9-7所示的畫面，可顯示定時器和計數(shù)器的實時狀態(tài)。下一頁上一頁返回9.3數(shù)控機床可編程限制器的故障診斷與修理例如在圖9-5所示的PLC狀態(tài)顯示菜單中，按IW（輸入字）下面的軟鍵，進入PLC輸入狀態(tài)顯示畫面（圖9-8），通過鍵盤上的方向鍵和翻頁鍵，可以找到所要視察的PLC輸入點的狀態(tài)。上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-1配備SIEMENS820數(shù)控系統(tǒng)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SIEMENS810/820數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)外的機床側狀態(tài)不正常。處理方法是，針對故障的信息，調出PLC輸入/輸出狀態(tài)與拷貝清單比照。這個故障的處理方法是，手動YV06電磁閥，視察工作臺分度盤是否回落，以區(qū)分故障在輸出回路還是在PLC內部。下一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-2某數(shù)控機床的換刀系統(tǒng)在執(zhí)行換刀指令時不動作，機械臂停在行程中間位置上，CRT顯示報警號，查手冊得知該報警號表示換刀系統(tǒng)機械臂位置檢測開關信號為“0”及“刀庫換刀位置錯誤”。依據(jù)報警內容，可診斷故障發(fā)生在換刀裝置和刀庫部分，由于相應的位置檢測開關無信號送至PLC接口，從而導致機床中斷換刀。造成開關無信號輸出的緣由有兩個：一是由于液壓或機械上的緣由造成動作不到位而使開關得不到感應；二是電感式接近開關失靈。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-3某數(shù)控機床出現(xiàn)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限制電磁閥YV2.0來實現(xiàn)。檢查Q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為“1”，但電磁閥YV2.0卻沒得電，由于PLC輸出Q2.0是通過中間繼電器KA2.0來限制電磁閥YV2.0的，檢查發(fā)覺，中間繼電器損壞引起故障，更換繼電器，故障解除。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例對上述問題還有一種比較簡潔好用的方法，就是將數(shù)控機床的輸入/輸出狀態(tài)列表，通過比較通常狀態(tài)和故障狀態(tài)，就能快速診斷出故障的部位。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-4故障現(xiàn)象為機床不能啟動，但無報警信號，這種狀況大多由于機床側的準備工作沒有完成，如潤滑準備、冷卻液準備等。查閱PLC有關的輸入/輸出接口，發(fā)覺I3.1為“1”，其余均正常，從接口表9-4看，正常狀態(tài)是I3.1為“0”。檢查壓力開關SP92，找到故障緣由是濾油閥臟堵造成油壓增高。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-5機床同上，故障現(xiàn)象為分度臺旋轉不停，但無報警號。查閱輸出接口，發(fā)覺輸出Q0.4為“1”，Q0.7為“1”，從接口表看，Q0.4為“1”表明分度臺無制動，Q0.7為‘1“表明分度臺處于旋轉狀態(tài)。再檢查輸入接口，發(fā)覺I15.7為“0”，其余正常，其緣由是限位開關SQ12損壞。更換后，PLC輸入/輸出均復原正常，故障解除。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-6配備SIEMENS810系統(tǒng)的加工中心，出現(xiàn)分度工作臺不分度的故障且無故障報警。依據(jù)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限制電磁閥YV14來執(zhí)行，PLC梯形圖如圖9-9所示。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例通過數(shù)控系統(tǒng)的DIAGNOSIS自診斷功能中的“STATUSPLC”軟鍵，實時查看Q1.4的狀態(tài)，發(fā)覺其狀態(tài)為“0”，由PLC梯形圖查看F123.0也為“0”。按梯形圖逐個檢查，發(fā)覺F105.2為“0”導致F123.0也為“0”，依據(jù)梯形圖，查看STATUSPLC中的輸入信號，發(fā)覺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(xiàn)I10.2未閉合，處理方法是：（1）檢查機械傳動部分。（2）檢查接近開關是否損壞。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-7某臥式加工中心出現(xiàn)回轉工作臺不旋轉的故障。依據(jù)故障對象，用機外編程器調出有關回轉工作臺的梯形圖，如圖9-10所示。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例依據(jù)回轉工作臺的工作原理，旋轉時首先將工作臺氣動浮起，然后才能旋轉，氣動電磁閥YV12受PLC輸出Q1.2的限制。因加工工藝要求，只有當兩個工位的分度頭都在起始位置，回轉工作臺才能滿足旋轉的條件，I9.7、I10.6檢測信號反映兩個工位的分度頭是否在起始位置，正常狀況下，兩者應當同步，F(xiàn)122.3是分度頭到位標記位。故障診斷的結論是，兩個工步分度頭不同步。處理方法：（1）檢查兩個工位分度頭的機械裝置是否錯位。（2）檢查檢測開關I9.7、I10.6是否發(fā)生偏移。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-8配備SIEMENS810系統(tǒng)的雙工位、雙主軸數(shù)控機床，如圖9-11所示。故障現(xiàn)象是，機床在AUTOMATIC方式下運行，工作在一工位加工完，一工位主軸還沒有退到位且旋轉工作臺剛要旋轉時，二工位主軸停轉，自動循環(huán)中斷，并出現(xiàn)報警且報警內容表示二工位主軸速度不正常。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例兩個主軸分別由B1、B2兩個傳感器來檢測轉速，通過對主軸傳動系統(tǒng)的檢查，沒發(fā)覺問題。用機外編程器視察梯形圖的狀態(tài)，如圖9-12所示。在圖中，F(xiàn)112.0為二工位主軸起動標記位，F(xiàn)111.7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，F(xiàn)115.1為二工位刀具卡緊標記位。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例在編程器上視察梯形圖的狀態(tài)，出現(xiàn)故障時，F(xiàn)112.0和Q32.0狀態(tài)都為“0”，因此主軸停轉，而F112.0為“0”是由于B1、B2檢測主軸速度不正常所致。動態(tài)視察Q32.0的變更，發(fā)覺故障沒有出現(xiàn)時，F(xiàn)112.0和F111.7都閉合，而當出現(xiàn)故障時，F(xiàn)111.7瞬間斷開，之后又立刻閉合，Q32.0隨F111.7瞬間斷開其狀態(tài)變?yōu)椤?”，在F111.7閉合的同時，F(xiàn)112.0的狀態(tài)也變成了“0”，這樣Q32.0的狀態(tài)保持為“0”，主軸停轉。B1、B2由于Q32.0隨F117.0瞬間斷開測得速度不正常而使F112.0狀態(tài)變?yōu)椤?”。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例主軸起動的條件F111.7受多方面因素的制約，從梯形圖上視察，發(fā)覺F111.6的瞬間變“0”引起F111.7的變更，向下檢查梯形圖PB8.3，發(fā)覺刀具卡緊標記F115.1瞬間變“0”，促使F111.6發(fā)生變更，接著跟蹤梯形圖PB13.7，視察發(fā)覺，在出現(xiàn)故障時，I21.1瞬間斷開，使F115.1瞬間變“0”，最終使主軸停轉。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緣由是刀具液壓卡緊力波動，調整液壓使之正常，故障解除。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-9圖9-13為某立式加工中心自動換刀限制示意圖。故障現(xiàn)象為，換刀臂平移至C時，無拔刀動作。ATC動作的起始狀態(tài)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。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例自動換刀的依次是：換刀臂左移（B→A）→換刀臂下降→（從刀庫中拔刀）→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，出現(xiàn)此故障，緣由有以下幾種可能：下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例①SQ2無信號，使松刀電磁閥YV2未激磁，主軸仍處抓刀狀態(tài)，換刀臂不能下移；②松刀接近開關SQ4無信號，使換刀臂升降電磁閥YV1狀態(tài)不變，換刀臂不下降；③電磁閥有故障，賜予信號也不能動作。逐步檢查，發(fā)覺SQ4未發(fā)出信號，進一步對SQ4檢查，發(fā)覺感應間隙過大，導致接近開關無信號輸出，產生動作障礙。下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例例9-10一臺配備SIEMENS810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機床常常出現(xiàn)3號報警。這臺機床在正常加工過程中常常出現(xiàn)3號“PLCStop”（PLC停止）報警，關機再開還可以正常工作。細致視察故障現(xiàn)象，每次出現(xiàn)故障停機時，都是一工位淬火能量過低時發(fā)生，假如不出現(xiàn)PLC停止的報警，應當出現(xiàn)一工位能量低的報警，并且出現(xiàn)3號報警時還有“6105MissingMC5Block”（MC5塊丟失）的PLC報警信息，指示限制程序調用的程序塊不行用。依據(jù)電氣原理圖，一工位能量低信號連接到PLC的輸入I5.1，如圖9-14所示。檢查PLC有關輸入I5．1的限制程序，這部分的程序在PBl2塊5段中，具體如下：下一頁上一頁返回9.4可編程限制器故障診斷與修理實例AI5.1JCPB21BE在