浅析PLC在数控机床故障诊断中的运用

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摘 要：可编程控制器广泛应用于机床数控等工业控制中，本文介绍了plc在数控机床中的功能与应用，针对数控机床PLC在生产中常见的故障，从PLC的表现形式来具体分析系统的故障原因，结合实例，提出对于故障的诊断方法，为快速、准确排除数控机床故障提供了理论参考。

关键词：PLC；数控机床；故障诊断；诊断方法

中图分类号：TG659 文献标识码：A

数控机床PLC总体上可分为两类：一类是综合设计PLC与CNC装置的产品，PLC含在CNC的装置内，装置间的信号传递通过CNC本身的接口来完成，因此称为内装型，或者集成型。另一类则是利用专业厂家生产的PLC产品来单独完成数控机床的控制功能，可独立完成CNC系统需求的任务，因此称为独立型，或者外装型。

PLC在数控机床上起着连接机床侧与数控装置的桥梁作用。一方面，PLC接受CNC处理经过译码、输出等处理后，送到机床侧，机床完成相应的操作，控制机床的运行；另一方面，PLC可接受机床侧的逻辑信号，对于数控系统进行信息的反馈。

数控机床已广泛应用在模具加工行业之中。在其使用的过程中，数控机床会出现较为常见的故障。数控机床的故障可分为机床侧故障和控制系统故障，由于科学的发展使控制系统的可靠性越来越高，系统故障率也越来越低，因此，常见的故障大部分是机床侧故障。数控机床侧故障，是指机床的非控制系统出现故障，包括机械、液压、检测开关、强电等一系列问题，可分为主机故障和辅助装置故障。利用PLC进行机床侧故障诊断的准确性和效率较高。

当数控机床出现PLC故障时，一般有三种形式：一是CNC故障报警；二是提示CNC故障显示但不反映故障的真正原因；三是没有任何提示。对于后面得两种情况，我们可以根据PLC的输入、输出信息来分析和判断故障的原因，这是解决数控机床故障的基本方法。本文通过实例，总结了一些有效的数控机床PLC故障诊断的方法。

1 数控机床PLC 故障的显示情况

1.1 故障报警并且直接找到故障原因

数控机床发生故障报警，并且能直接找到故障的发生原因，这种能够根据报警信息直接查找到故障的数控机床，要求CNC与PLC之间的信息传递功能非常强大，CNC有非常充分完善的检测功能。因此，软件和硬件系统需要非常复杂复杂，机床的造价要求较高。

随着科技的发展，机床的数控系统功能正在日益完善，尤其是自诊技术的发展进程加快。越来越多的数控机床已经具有这种故障诊断报警功能。对于数控维修人员来说，机床的故障诊断与维修变得简单起来。

1.2 产生故障显示但不反映故障的原因

一般而言，数控机床的自身故障诊断功能还不是很完善。出现故障时，CNC的报警信息只能大概地指出故障部位，甚至会发生CNC报警信息的显示的内容与报警部位毫无关系的情况。这种情况可能会误导维修人员的思路。因此，维修人员需要根据自己的经验和数控机床的具体情况来进行综合分析判断，才能快速找出故障的真正原因。

1.3 出现故障没有任何显示

由于数控系统没有故障方面的检测，CNC不会做出任何提示显示，维修人员只能根据数控机床的故障现象进行综合理论分析和判断。当涉及线路板维修时，由于没有技术图纸，有时需要自己绘制草图，维修难度较大。

2 数控机床PLC 故障的信号输入、输出情况

数控机床的部分故障可根据故障的现象、机床的电气原理图，以及查看PLC相关的输入、输出状态来诊断。现在较多数控系统都有PLC输入、输出状态显示功能。利用这些功能，可在线观察PLC输入和输出的瞬时状态，对于诊断数控机床的故障非常有用。

2.1　输入信号的故障

PLC主要完成顺序控制，在PLC状态中，观察所需的输入开关量是否正确。当没有信号输入，则逻辑条件不满足，PLC也就不能执行下一个动作。这时可根据PLC的梯形图来分析输入信号无效的具体原因，检查由输出开关量直接控制的接触器或继电器是否动作，进行故障的进一步分析，直到找到故障产生的原因。

2.2　输出信号的故障

输出信号主要是控制元件或执行元件故障，一般情况下，经常出现有机械动作的零件损坏的现象，例如接机械磨损导致阻力增加，触器触头机构的不灵活导致的触点接触不良，传动器件移动不到位，电磁阀体内有异物导致的阀芯堵塞等。若执行机构出现了故障，造成控制的下一个动作输入条件得不到满足，顺序控制就不能正常进行。

3　数控机床PLC 故障诊断方法

3.1　根据控制对象的工作原理进行故障诊断

数控机床的PLC程序，是按照控制对象的工作原理设计的。通过结合PLC的I/O状态对控制对象工作原理进行分析，是诊断故障很有效的方法。

3.2　根据报警号进行故障诊断

现代的数控系统具有丰富的自身诊断功能，一般都可以在显示器上显示出故障的报警信息，为维修人员提供充分的各种状态信息，帮助维修人员迅速排除故障。

3.3　根据动态跟踪梯形图进行故障诊断

当PLC发生故障时，查看输入、输出及标志状态均处于正常水平。此时必须通过PLC的动态跟踪，跟踪输入输出标志状态的瞬间变化，根据PLC动作原理作出诊断。

3.4　根据PLC 梯形图进行故障诊断

根据PLC的梯形图来分析和诊断故障，是解决数控机床故障的基本方法。采用这种方法来诊断机床故障，首先应该查清机床的工作原理、联锁关系和动作顺序，利用CNC系统的自诊断功能，根据PLC梯形图查看相关的输入、输出及标志位的状态，以确定故障原因。

3.5　根据PLC的I/O状态进行故障诊断

在数控机床中输入输出信号的传递通过PLC的I/O接口来实现。因此，一些故障可能会在PLC的I/O接口上反映出来。通过查询PLC的I/O接口状态即可找出故障原因。

3.6　根据动作顺序进行故障诊断

在数控机床上，刀具。器械及托盘等装置的自动交换动作都是按一定顺序来完成的。因此，细致地观察机械装置的运动过程，比较故障时的情况和正常时的情况，就能够发现疑点并且诊断出故障原因。

综上所述，在数控机床中，采用PLC完成机床侧的顺序控制。因此，利用PLC梯形图的动态显示功能或数控系统的PLC状态显示功能来进行故障诊断与排除是非常便利的。

参考文献

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