5機(jī)床電氣與可編程控制器的故障分析與維修

第5章機(jī)床電氣與可編程控制器的故障分析與維修5．1可編程控制器（PLC)簡(jiǎn)介5．1．1PLC與外部信息交換1。機(jī)床至PLC—機(jī)床側(cè)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)I/O單元至PLC2。PLC至機(jī)床-PLC控制機(jī)床的信號(hào)通過(guò)PLC的開(kāi)關(guān)量輸出接口送到機(jī)床側(cè)3。CNC至PLC-由CNC直接送入到PLC的寄存器4.PLC至CNC5．1．2數(shù)控機(jī)床PLC的功能1.機(jī)床操作面板控制2。機(jī)床外部開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)控制3.輸出信號(hào)控制4。伺服控制（主軸和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的使能控制)5.報(bào)警處理控制6。軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置控制7.轉(zhuǎn)換控制5．2PLC的輸入、輸出元件5．2．1輸入元件1.控制開(kāi)關(guān)（按鈕、可鎖開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等）2.行程開(kāi)關(guān)(直動(dòng)、滾動(dòng)、微動(dòng)式）3。接近開(kāi)關(guān)（電感、電容、磁感應(yīng)、光電、霍爾式等）4。壓力開(kāi)關(guān)(液壓油在波紋管或橡皮膜的壓力）5.溫控開(kāi)關(guān)（利用熱敏元件）失效形式:不能閉和或斷開(kāi)、接觸不良、撞塊診斷檢查：彈簧有否卡死、測(cè)量接觸電阻、調(diào)整檢查方式：金屬片接近開(kāi)關(guān)，看開(kāi)關(guān)輸出故障原因:開(kāi)關(guān)壞、電源故障5．2．2輸出元件1.接觸器-—控制各種電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障:線(xiàn)圈過(guò)熱、噪聲大、不能吸或斷維護(hù)要求：定期檢查，可動(dòng)部位靈活,固定件無(wú)松動(dòng)；保持觸點(diǎn)清潔2.繼電器—-工作原理相同，觸頭多，在電路中起信號(hào)傳遞和轉(zhuǎn)換作用，可實(shí)現(xiàn)多路控制3.電磁閥——用于液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)中的電磁控制，加接續(xù)流二極管,減少對(duì)系統(tǒng)的干擾4.PLC的開(kāi)關(guān)量輸出5.各種指示燈5．3數(shù)控機(jī)床PLC控制的故障診斷5．3．1數(shù)控機(jī)床PLC故障的表現(xiàn)形式CNC報(bào)警直接找到故障的原因有CNC故障顯示,但不反映故障的真正原因故障沒(méi)有任何提示對(duì)后兩種情況，可利用系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)PLC的梯形圖和I/O狀態(tài)信息來(lái)分析和判斷故障的原因例配SIEMENS系統(tǒng)的機(jī)床顯示某報(bào)警號(hào)，其內(nèi)容是進(jìn)給禁止。引起報(bào)警的各種因數(shù)以輸入信號(hào)I和標(biāo)志信號(hào)F出現(xiàn)在PLC程序中。（報(bào)警號(hào)標(biāo)志F130.1、伺服準(zhǔn)備好F122。7、進(jìn)給起動(dòng)I5.2、潤(rùn)滑準(zhǔn)備好標(biāo)志F122.0,邏輯關(guān)系為：通過(guò)操作面板DIAGNOSIS軟鍵，在CRT上PLC狀態(tài)菜單中觀察IB、FB輸入及標(biāo)志字狀態(tài)位F122。0不為1潤(rùn)滑沒(méi)有準(zhǔn)備好導(dǎo)致進(jìn)給停止5．3．2數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷的方法1.根據(jù)報(bào)警號(hào)診斷故障2。根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障3.根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障4.根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障5。根據(jù)PLC梯形圖診斷故障6。動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障分別敘述如下：1。根據(jù)報(bào)警號(hào)診斷故障例：配西門(mén)子820數(shù)控系統(tǒng)的加工中心，產(chǎn)生7035號(hào)報(bào)警，查閱報(bào)警信息為工作臺(tái)分度盤(pán)不回落。處理方法:針對(duì)故障的信息,調(diào)出PLCI/O狀態(tài)與拷貝清單對(duì)照。SQ28檢測(cè)分度盤(pán)旋轉(zhuǎn)到位,對(duì)應(yīng)PLCI/10.6,SQ26檢測(cè)分度盤(pán)旋轉(zhuǎn)到位，對(duì)應(yīng)PLCI/10。0,工作臺(tái)分度盤(pán)回落由PLC/OQ4.7通過(guò)KA32驅(qū)動(dòng)電磁閥YV06動(dòng)作來(lái)完成（在PLC狀態(tài)中觀察到I10.0Q4.7均為0，KA32YV06均不動(dòng)作）手動(dòng)YV06再觀察工作臺(tái)分度盤(pán)是否回落,以確定故障部位。2。根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障例:某立式加工中心自動(dòng)換刀控制示意圖。故障現(xiàn)象為換刀臂平移至C時(shí)，無(wú)拔刀動(dòng)作。1—刀庫(kù)2-刀具3—換刀臂升降油缸4—換刀臂5—主軸6—主軸油缸7—拉桿3。根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障例1：FANUC0T系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床的尾座套筒的PLC輸入開(kāi)關(guān)如圖，踏開(kāi)關(guān)使套筒頂緊工件時(shí),系統(tǒng)報(bào)警例2：配備FANUC0T系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，產(chǎn)生刀架奇偶報(bào)警，奇數(shù)位刀能定位,而偶數(shù)位刀不能定位刀架位置編碼器有五根信號(hào)線(xiàn)輸入至PLC，在刀架的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，五根線(xiàn)根據(jù)刀架的不同位置的變化而進(jìn)行不同的組合，當(dāng)＃634恒為1時(shí)，則刀架信號(hào)將恒為奇熟。4.根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障例：某數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)防護(hù)門(mén)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(mén)是由氣缸來(lái)完成開(kāi)關(guān)的,關(guān)閉防護(hù)門(mén)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)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YV2。0的，檢查發(fā)現(xiàn)，中間繼電器損壞引起故障.5．4電源維護(hù)及故障診斷數(shù)控機(jī)床的電源裝置通常由電源變壓器、機(jī)床控制變壓器、斷路器、熔斷器和開(kāi)關(guān)電源等組成.5．4．1電源配置數(shù)控機(jī)床從供電線(xiàn)路上取得電源后,在電器控制柜中進(jìn)行再分配。根據(jù)不同的負(fù)載性能和要求，提供不同容量的交、直流電壓。5．4．2通過(guò)電氣原理圖診斷電源故障當(dāng)機(jī)床運(yùn)行中停電或無(wú)法啟動(dòng),可以首先從電源方面查找原因。5．4．3負(fù)載對(duì)地短路的故障診斷當(dāng)一個(gè)電源同時(shí)供幾個(gè)負(fù)載使用時(shí)，若其中一個(gè)負(fù)載發(fā)生短路，就可能引起其他負(fù)載的失電故障.5．4．4數(shù)控機(jī)床的抗干擾造成數(shù)控系統(tǒng)故障而又不易發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)重要原因是干擾。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大致有下面幾種原因。(１）機(jī)床生產(chǎn)廠的裝配工藝問(wèn)題裝配工藝不好反映在干擾方面的表現(xiàn)大致有如下幾點(diǎn)。①?zèng)]有采用一點(diǎn)接地法。有些機(jī)床生產(chǎn)為了圖省事,到處就近接地，結(jié)果造成多點(diǎn)接地，形成地環(huán)流。②由于接地點(diǎn)選擇不當(dāng)或接觸不良，甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統(tǒng)與主機(jī)的信號(hào)通訊，有許多是采用屏蔽線(xiàn)連接的，若對(duì)屏蔽地處理不當(dāng)，沒(méi)有按照規(guī)定連接（如有的屏蔽地按規(guī)定只許接在系統(tǒng)側(cè)，而不能接在機(jī)床側(cè),如圖4.3—1所示）也是造成干擾的一種因素。（２)強(qiáng)電干擾數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統(tǒng)的干擾源。交流接觸器,交流電機(jī)的頻繁起動(dòng)、停止時(shí)，其電磁感應(yīng)現(xiàn)象會(huì)使CNC系統(tǒng)控制電路中產(chǎn)生尖峰或波涌等噪聲，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此,一定要對(duì)這些電磁干擾采取措施，予以消除。通常是采用在交流接觸器線(xiàn)圈的兩端或交流電機(jī)的三相輸入端并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，而在直流接觸器或在直流電磁閥的線(xiàn)圈兩端反相并入一個(gè)續(xù)流二極管等的辦法來(lái)抑制這些電器產(chǎn)生的干擾噪聲（如圖4.3—2所示)。但要注意一點(diǎn)，這些并入的吸收網(wǎng)絡(luò)的連線(xiàn)不應(yīng)大于20cm，否則，其效果就不理想.同時(shí)，查CNC系統(tǒng)的控制電路的輸入電源部分,也要采取措施.一般多用浪涌吸收器并聯(lián)在電源線(xiàn)間，如圖4。3-3所示，從而可有效地吸收電網(wǎng)中的尖峰電壓,起到一定的保護(hù)作用。（３)供電線(xiàn)路的干擾由于我國(guó)局部地區(qū)電力不足和供電頻率不穩(wěn)和用戶(hù)廠電網(wǎng)分配不合理等因素造成供電線(xiàn)路的干擾.現(xiàn)象可歸納為超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲及常模噪聲等原因。為養(yǎng)活供電電線(xiàn)路干擾可采取下列措施。①在電網(wǎng)電壓變化較大的地區(qū),應(yīng)在CNC系統(tǒng)的輸入電源前增加電子穩(wěn)壓器，以養(yǎng)活電網(wǎng)電壓波動(dòng)。如果能加入電源調(diào)節(jié)器，則效果更好，但切不可串入自耦變壓器。②用戶(hù)廠的供電線(xiàn)路的容量應(yīng)能滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床電器容量的要求。③數(shù)控機(jī)床避免與電火花設(shè)備以及大功率的起、停頻繁的設(shè)備共用一干線(xiàn)，以免這些設(shè)備的干擾通過(guò)供電線(xiàn)串入到CNC系統(tǒng)中。④數(shù)控機(jī)床設(shè)備安置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離中頻爐、高頻感應(yīng)爐等變頻設(shè)備。干擾是造成數(shù)控系統(tǒng)“軟"故障．且容易被忽視的一個(gè)重要的方面。消除系統(tǒng)的干擾可以從下述幾個(gè)方面著手:⑴正確連接機(jī)床、系統(tǒng)的地線(xiàn)數(shù)控機(jī)床必須采用點(diǎn)接地法（參見(jiàn)圖13所示）,切不可為了省事，在機(jī)床的各部位就近接地，造成多點(diǎn)接地環(huán)流。接地線(xiàn)的規(guī)格定要按系統(tǒng)的規(guī)定，導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)徑必須足夠大。在需要屏蔽的場(chǎng)合必須采用屏蔽線(xiàn).屏蔽地必須按系統(tǒng)要求連接，以避免干擾.數(shù)控機(jī)床對(duì)接地的要求通常較高，車(chē)間、廠房的進(jìn)線(xiàn)必須有符合數(shù)控機(jī)床安裝要求的完整接地網(wǎng)絡(luò)。它是保證數(shù)控機(jī)床安全、可靠運(yùn)行的前提條件，必須引起足夠的重視。⑵防止強(qiáng)電干擾數(shù)控機(jī)床強(qiáng)電柜內(nèi)的接觸器、繼電器等電磁部件都是干擾源交流接觸器的頻繁通/斷、交流電動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)、停止，主問(wèn)路與控制回路的布線(xiàn)不合理．都可能使CNC的控制電路產(chǎn)生尖峰脈沖、浪涌電壓等干擾，影響系統(tǒng)的正常工作。因此,對(duì)電磁干擾必須采取以下措施，予以消除。1）在交流接觸器線(xiàn)圈的兩端、交流電動(dòng)機(jī)的三相輸出端上并聯(lián)RC吸收器2）在直流接觸器或直流電磁閥的線(xiàn)圈兩端，加入續(xù)流二極管3）CNC的輸入電源線(xiàn)間加入浪涌吸收器與濾波器．4）伺服電動(dòng)機(jī)的三相電樞線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)(SIEMENS驅(qū)動(dòng)常用）．通過(guò)以上辦法一般可有效抑制干擾，但要注意的是：抗干擾器件應(yīng)盡可能靠近干擾源，其連接線(xiàn)的長(zhǎng)度原則上不應(yīng)大于20cm。⑶抑制或減小供電線(xiàn)路L的干擾在某些電力不足或頻率不穩(wěn)的場(chǎng)合，電壓的沖擊欠壓，頻