数控机床PLC与接口电路故障诊断方法研究

数控机床PLC与接口电路故障诊断方法研究

孟广振

（沈阳高精数控智能技术股份有限公司辽宁沈阳110168）

摘要：近年来，数控机床PLC与接口电路故障诊断问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了信息在PLC与CNC系统及数控机床间的交换，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就PLC机械加工数控机床改造技术的具体应用展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：数控机床；PLC；接口电路；故障诊断

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，数控机床PLC与接口电路故障诊断的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对数控机床PLC与接口电路的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2概述

机械装置、上下位机软件和硬件电路是数控机床最重要的构成部分。数控装置是机床的核心，数控机床的核心算法及刀具曲线的生成都由数控装置来完成。一般来说，PLC数控机床被划分为两种：第一种是内置型的PLC，这种设备能完善的体现数控机床的控制流程；第二种是独立的PLC，这种设备对软件和硬件两者来说都很完备，并且，在数控机床和控制领域都有较突出的表现，所以，第二种设备在控制过程应用更为广泛。

首先，PLC运作的第一步是收集和输入初始数据。通过控制系统的软件程序的操作和控制，将预先编辑好的指令对输入区域进行扫描，从而达到分析和判断输入区域所处的运行状态是否正常的目的。第二步是关于程序对特定功能的处理。在遵循用户控制系统中原始设定的程序指令的前提下，依据预先规定的规则进行全面扫描，同时还要根据现场运行的具体状态以及指令要求等情况，作出实时的分析或者逻辑性运算处理。最后一步则是要控制响应过程，将收集执行程序的分析结果以及逻辑运算结果输出到系统控制的主机上面，再由主机向全部输出点发出响应信号，进而完成控制相关设备的任务。以上三个步骤每重新开始一遍，就预示着一个新的工作周期的开始和结束，PLC在具体应用的过程中，除此之外，一般还需要配合很多设备的无数过程的工作[1]。

3信息在PLC与CNC系统及数控机床间的交换

PLC与数控机床之间的交流主要是通过信息交换来实现的，因此它们之间信息的交换是非常重要的，一般来说，它们之间的信息交换主要通过四部分来实现的。

3.1机床至PLC

机床的控制信号主要是通过PLC的输入口来传输到PLC的，除了PLC内部特殊的寄存地址外，大部分的地址都是可以根据用户的需求进行定义使用的，数控机床的用户和厂家可以根据生产的需要和机床的性能，对PLC的梯形图进行修改和地址的分配。

3.2PLC至机床

机床的输入信号通过PLC的内部逻辑运行，将控制信号通过PLC的输出端口直接送到机床，输出端口的定义可以根据PLC程序的使用者和机床的性能来定义。

3.3CNC至PLC

所有CNC的信息均可直接发送到PLC内部的存储器中，CNC发送的地址和信号均由厂家来定义，用户不可以进行修改，只能使用，比如数控指令里面的M、S、T功能。

3.4PLC至CNC

所有PLC的信息由输入信号和内部寄存器所完成，它的含意在CNC出厂时已确定，用户只能使用，而不能进行修改。

4诊断机床故障的方法和手段

4.1根据数控机床的工作原理以适当程序实施诊断

诊断方法在数控机床PLC程序中得到普遍适用，使数控机床的诊断得到顺利有效地进行。操作流程如下：通过电脑打开PLC具体的层次，最先进入诊断功能程序，对数控机床是运行状况进行检查，若发现差错，则依据指令开始施行，仔细观察各项设备的运行流程和状况；对于没有实施该程序，要考虑动作条件是否符合该数控机床运转流程，对于不符合动作条件的流程，要检查与触点相对应的控制线圈，以便发现没有输出的详细地址，最后，对正在执行的元件进行详细检查，观察其是否正常运转。例如：正在运行的某数控拉拔机结束运行后，机床经常自动停止运行故障，同时，PLC也会发出警报，暗示电机过热。实施过程中，如当前应用的为西门子数控系统，首先打开STEP7编程软件，找到“PLC”至“Diagnos-ics/Selling”再至“DiagnoseHardware”功能，快速打开，仔细查看硬件出现的故障，其提示为“STOPbecauseengine_onsFailure”，根据看到的信息，点击OB模块中的FB10程序，里面有很多相关数据和发动机的梯形图，因为PLC的提示报警得知电气过热，所以必须仔细观察与发动机有关的触点[2]。

4.2通过PLC对内部故障进行分析，再诊断

机床生产厂家根据机床各项设备的功能要求开发数控机床的PLC程序，由于机床的分类不同，导致产生各不相同的PLC程序操控命令和动作次序，甚至报警文本的类型也迥然不同。机床运转中出现异常状况时，监控设备会及时发出提醒警报，可以通过显示的信息准确诊断机床故障。例如：某数控拉拔机自动旋转时，没有按照指令动作，运行不久后会自动停止运转。CRT会为变频电机和照相机损超负荷和损坏发出报警提示，检测PLC后，可以发现camera指示提醒；“O”表示没有信号。依据报警信号，可以对内容进行分类，可以准确判断故障的位置，由于PLC输入出未接收到特定位置的检测开关提醒，因此，会影响PLC正常输出[3]。

4.3按照顺序对出现的故障进行诊断

数控机床的装置工作过程，主要是通过一系列动作在一定顺序下有序执行，如果没实现其中某个出现故障的动作，那么将无法下面的一些动作，有很多信号状态不正常时，便会自动反应到I/0信号上。要得到完美的解决结局，要求机床数控人员熟练机械装置的各个流程，深刻认识每个流程的控制提醒和警报暗示，逐步找到未执行的因素[4]。

4.4按照机器外编制程序，进行诊断机床故障

有些数控机床在实际运转流程中，部分故障无法发出与之对应的报警提示，反而果断不进行执行动作，出现这类故障，首先从数控机床的工作原理找原因，通过使用PLC梯形图，诊断数据机床故障。对于没有梯形图显示作用的数控系统，比如：西门子的810系统，要通过机外编程器对梯形图的运行状况进行跟踪和掌控，从而发现和查找机床故障的主要因素。西门子810系统在运行中出现一些故障：机械手没有带出磨削加工完成的工件，将下一个需要进行加工的工件送入机床内，导致两个工件相互吸引挤压，影响机床运行速度[5]。

5结束语

综上所述，加强对数控机床PLC与接口电路故障诊断的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的数控机床PLC与接口电路故障过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]刘庭辉，刘浩然.基于PLC的机器人自动缝焊工作站系统设计[J].科学中国人.2016（10）：60-62.

[2]陶忠耀.浅谈数控机床故障诊断过程中PLC的应用[J].机电产品开发与创新.2017（01）：115-116.

[3]闫存富.PLC在数控机床故障诊断中的应用[J].煤矿机械.2016（09）：88-89.

[4]周建勇，吴轶.基于PLC的数控机床故障诊断方法研究[J].科技信息，2014，（05）：778-779.

[5]刘红安.PLC在数控机床故障维修中的应用[J].金属加工，2014，08（9）：669-670.