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分析:数控机床PLC输入输出故障

  引言

  数控机床中,系统除了对各坐标轴进行连续控制外,还需要对如主轴正转和反转、起动和停止、刀库及换刀机械手控制、工件夹紧松开、气液压、冷却和润滑等辅助动作进行控制。这些控制的信息主要是输入输出控制,如控制开关、形成开关、压力开关盒温度开关等输入元件,继电器、接触器和电磁阀等输出元件,进给伺服驱动的使能信号和机床报警信号处理等。现代数控机床一般采用可编程序控制器PLC来完成上述动作。本文主要从华中数控世纪星(HNC-21)综合实训台的使用中遇到的PLC输入输出故障入手,分析如何排除PLC输入输出故障。

  1PLC输出点故障排除

  在机床面板上按正转时正转按钮时主轴能转动,按反转按钮时,主轴仍然是正转。主轴在本班之前还能正常动作,由于本台机床是学校里面的实训设备,在实训期间学生可能改动变频器的一些参数,因此,首先查看主轴变频器的参数是否被改动,然后把变频器调为POP面板控制,使用POP控制能够正常开停主轴电机,说明不是变频器出现问题了。因此从线路上去排查,世纪星主轴正反转控制的电路简图,如图1所示。分析图1的线路和世纪星主轴变频器的控制端子接线,因为主轴能正转,说明KA3是能得电的,但是,由于在控制面板上不论是按正转按钮还是反转按钮主轴都是正转,说明反转不起作用。如图1所示,由于KA3和KA4是互锁的,如果继电器KA3一直得电,那么KA4就不能得电。如果KA3要得电,那么PLC的输出点10就必需接通才可以,因此怀疑10有故障。

  因此着手检查10输出点,先停止主轴转动,使用万用表的直流电压档测量输出点Y10和+24V的电压,测得约24V的电压,说明10输出点有输出,同时调出机床的输入输出监视界面(如图2所示)。

  但监视状态显示此时的Y10并没有输出,也就是程序里面并没有发出Y10接通的指令,按下机床的急停按钮,测量Y10和+24V的电压,这时仍能测得约24V的电压,因此,可以判定Y10输出点出现故障。

  下一步就是排除故障了,由于Y10输出点已经损坏,因此需要更换一个输出点进行主轴的正转控制,根据PLC的操作方法,如果要更改输出点,需要进行如下两个方面的操作:在程序中把Y10这个输出点更改为其它输出点;②把Y10输出点处的接线改接别的备用输出点上。

  查看机床PLC的I/O分配表,有几个输出点是备用,为了改接线方便,选了Y12这个备用点来用。

  进入机床的操作界面,依次进行如下几步操作:

  ①扩展菜单F10;②PLCF1;③编辑PLCF2;④输入口令;⑤选择车床系统F2;⑥使用PGUPPGDOWN进行翻页,找到定义主轴正反转页面为止;⑦找出定义界面后(如图3),按ENTER把输出位0变成编辑状态,把原来的输出位由0改成2,改好后再按ENTER确定,原输出组的定义不变,按ESC退出并保存。

  把输出点定义的组位修改完成后,把Y10输出点的接线更换到Y12输出点上。进行主轴正反转操作,主轴正反转正常,故障排除。

  2PLC输入点故障排除

  在操作世纪星换刀时候,曾出现过如下两种故障:

  1)在机床控制面板上选择换刀,选择1号刀,启动换刀,但是刀架一直旋转直到换刀超时,但是如果是换其它号刀却能正常换刀;

  2)不论选择哪一号刀,能启动换刀,但是刀架一直都旋转,直到提示换刀超时。

  在排除故障前,首先要熟悉刀架的换刀的动作过程。

  选择好刀号换刀时,PLC里面会对比现在的刀是不是所要刀号的刀,如果是的话,就不响应。如果不是的话,PLC控制刀架电机正转,松开刀架锁紧机构,刀架转动,当所选刀到位了,PLC接收到这个到位信号之后控制刀架电机反转锁紧刀具,此时换刀过程结束。

  在第一种故障现象中,其他刀能够正常换刀,只有一把刀换刀不成功,那么可以判断刀架电机还有其相应的机械结构是没故障的,所以初步判断问题出在PLC不能接收到刀位信号。

  在I/O分配表上查得有故障的刀位对应的PLC输入点为X12,调出PLC的输入输出监视界面,选择1号刀,启动换刀,观察监视界面X12输入点是否有变化,在刀架旋转一周后发现监视界面的X12信号也没有发生过变化,X12输入点没有接收到信号,那需要查清两个地方:①是不是这个输入点有问题,导致信号不能进入PLC;②是否是刀架传感器坏了。

  先检查PLC的输入是否能接收到信号,因此按照PLC的使用方法,手动接通X12这个输入点,按照PLC的工作原理,此时的输入点应当有信号输入,但是从输入输出的监视界面看,此输入点仍然没有信号进入,尝试手动接通其他输入点,都能够成功输入信号,因此,判断X12这个输入点是有故障的。到了这一步,我们还不能排除刀架传感器是否有故障,但是,先用改线的方法看看。

  根据PLC的I/O分配表,X0.5这个输入点是备用,因此把X12的先改接到X0.5上,然后选择刀号换刀,发现这时能有信号进入到PLC中,因此,可以认为刀架传感器并无故障。

  进入PLC的编辑界面,把X12变为备用点的编号,这时组号变为0,位变为5(如图4所示),更改好之后退出并保存,尝试换刀,换刀正常,故障解决。

  在第二种故障中,不论选择哪一号刀,能启动换刀,但是刀架一直都在旋转,直到提示换刀超时。能启动换刀,能够带动刀架转动,说明刀架电机正转是没有问题的,由刀架换刀原理可知,刀架正转带动刀架转动后,所需刀到位后刀架电机需要发转带动刀架锁紧,由于刀架是一直在转动,直到超时,那么可以认为刀架电机是没有反转的。由于刀架电机反转的前提是所选刀具已经到位,并且刀位传感器把信号给了PLC,PLC控制刀架电机的反转锁紧刀架。

  先从输入输出监视界面着手排查,进入PLC输入输出监控界面,选择换刀,从监控界面可以看出控制刀架电机正转的输出点一直有输出,但是控制刀架电机反转的输出点一直没有输出。由于控制刀架电机反转的输出点是需要PLC确认所选刀具刀位后才能输出信号,因此,怀疑刀位输入信号出现问题。根据PLC的I/O分配表,X12,X13,X14,X15是作为刀位信号输入点的,但是从PLC的输入输出界面中,发现其中两个输入点一直有输入,应当是这两个到位信号干扰导致故障,把这两个常亮的输入信号线拆掉,这时监视界面已经不再显示那两个输入点有输入,因此初步认为是刀位传感器有故障,这时先对剩余两把刀进行换刀操作,剩余两把刀能够正常换刀。说明刀架电机及换刀机构也是没有故障的,这时拆开刀架发讯盘,用表检测两个有换刀故障刀位对应的霍尔传感器,发现霍尔传感器输出一直都接通,更换传感器,操作换刀,此时机床换刀正常,故障排除。

  3结语

  在诊断数控机床PLC输入输出故障中,需要充分使用机床的PLC输入输出监视功能,通过监视界面我们可以看出输入输出正常与否,然后对不正常的输入输出点进行进一步的检查,如果并非PLC的自身故障,则顺着输入或输出线路进行排查。
  

 


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