基于PLC的車床電氣控制系統故障檢測分析
摘要：PLC是數控機床電氣控制系統中的核心，機床的很多控制指令都要經過PLC處理后才能控制執行機構。雖然可編程控制器(PLC)本身的可靠性很高，但故障的檢測與故障處理仍是十分必要的，本文以PLC控制系統的常見故障進行了闡述。
關鍵詞：數控機床 故障檢測 PLC
Abstract: PLC is CNC machine electrical control system, the core, the machine must be a lot of control instructions processed after PLC to control the actuator. Although the programmable logic controller (PLC) high reliability in itself, but the fault detection and fault handling is still very necessary, paper Troubleshooting PLC control system are described.
Keywords: NC machine tool fault detection PLC
1、引言
可編程序控制器簡稱PLC，是從60年代初迅速發展起來的新一代工業控制裝，它采用了微型計算機的基本結構，以原有的繼電器邏輯控制系統為基礎，逐步發展成為既有邏輯控制、計時、計數、分支程序、子程序等順序控制功能，又有數字運算、數據處理等功能的一種進行數字運算操作的電子系統。PLC也是由輸入部分，邏輯部分和輸出部分組成，輸入部分收集并保存被控制部分實際運行的數據，邏輯部分處理輸入部分所取得的信息，并判斷哪些功能需作出輸出反應。
2、設置測試開關與指示燈法
在車床電氣控制系統中控制按鈕開關失靈、信號燈損壞、輸入信號連接線松脫等故障是設備控制中的常見故障之一。其檢測方法一般是設置測試開關與指示燈，對按鈕或開關進行多次測試。對按鈕或開關有效性產生懷疑時，可把測試開關拔至測試位置，操作被測開關或按鈕，根據指示燈狀態判斷其有效性;設置信號燈測試按鈕，按動測試按鈕使其所測試的信號燈全部亮或熄滅。
3、行程定時器法
行程定時器判斷法機器設備等的控制過程通常有輸入命令、執行命令和收到完成信號等幾個步驟。輸入命令后預期未收到完成信號就說明系統發生故障。行程定時器判別法就是根據實際運行時間與預期運行時間之間的關系來判斷故障，一般可設置時間定時器值略大于預期運行時間。在收到完成信號前定時器發出時間到信號就說明發生了故障。
4、利用PLC梯形圖跟蹤法
數控機床出現的大部分故障都是通過PLC程序檢查出來的。有些故障可在屏幕上直接顯示出報警原因，有些雖然在屏幕上有報警信息，但不直接反映出報警的原因，還有些故障不產生報警信息，只是有些動作不執行，遇到后2種情況，跟蹤PLC梯形圖的運行是確診故障很有效的方法，可以直接將機床的接口、內部繼電器、定時器等的狀態信息通過梯形圖直觀顯示出來，為維修帶來方便。FANUC-0系統和MITSUBISHI系統本身就有梯形圖的顯示功能，可直接監視梯形圖的運行。西門子數控系統因為沒有梯形圖的顯示功能，對于簡單故障，可根據梯形圖通過PLC的狀態顯示信息，監視輸入、輸出及標志位的狀態，跟蹤程序的運行，而復雜的故障必須使用編程器來跟蹤梯形圖的運行。
5、利用PLC的I/O狀態法
在數控機床中，輸入/輸出信號的傳遞，一般都要通過PLC的I/O接口來實現，因此，許多故障都會在PLC的I/O接口上反映出來。數控機床的這種特點為故障診斷提供了方便，只要不是數控系統硬件故障，可以不用查看梯形圖和有關電路圖，直接通過查詢PLC的I/O接口狀態，找出故障原因。
例如：某數控機床出現防護門關不上，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控制電磁閥YV2.0來實現。檢查Q2.0的狀態，其狀態為“1”，但電磁閥YV2.0卻沒有得電，由于PLC輸出Q2.0是通過中間繼電器KA2.0來控制電磁閥YV2.0的，檢查發現，中間繼電器損壞引起故障，更換繼電器，故障被排除。
6、超時限故障檢測診斷法
機械設備在自動工作循環中,各個工步的動作都要求在一定的時間內完成,超過了規定的時限而未完成動作,則視為設備運行出現故障。因此可以在被檢測工步動作開始時,同時啟動一個定時器,定時器的設定時間比規定動作時間長30～40%,如果定時器有輸出信號則說明已發生故障。該信號可用作故障顯示、報警和故障停機信號。
7、狀態邏輯判斷法
在PLC控制系統中,各輸入、輸出信號與輔助寄存器之間存在著確定的狀態邏輯關系,這種關系是由控制要求決定的。因此,通過檢測各狀態信號是否符合正常邏輯關系,可以判斷其是否處于故障狀態。根據檢測范圍的不同,分為局部狀態檢測法和系統綜合判斷法。
7.1 局部狀態檢測法
局部狀態檢測法就是根據控制系統中某一對或幾對輸入、輸出信號之間的狀態邏輯關系,直接判斷故障的發生、故障部位與原因。這種方法特別適用于系統的關鍵部位以及常見故障的檢測,它能有效地檢測設備運行動作指令的發出與動作感應元件收到信號的聯系,行程開關的先后動作次序以及運行中各工步動作之間的互鎖關系。例如,在組合機床控制中,正常情況下機床動力頭原位限位開關與向前進給運行的終點限位開關是不會同時被壓下的,即這兩個輸入信號不可能同時為“1”狀態。如果這兩個輸入信號同時出現了“1”狀態,則說明至少有一個限位開關出現了卡死故障。因此,可以在用戶程序中增加一條這兩個信號相與去驅動某繼電器的程序。當這種“與”函數的輸出狀態為“1”,則輸出故障顯示報警和停機信號。
7.2 系統綜合判斷法
PLC控制系統在正常工作的情況下,各輸入、輸出信號和中間記憶裝置之間存在著確定的邏輯關系,如果這種邏輯關系被打亂,出現異常邏輯關系,必定是控制系統出了故障。此時,PLC應停止執行正常的程序。因此,可以事先編制好一些常見故障的異常邏輯程序,加進用戶程序中。
8、結語
基于PLC的車床電氣控制系統故障檢測的方法是多種多樣的，掌握常用的檢測是及時排除故障的前提，在較復雜的系統中可視不同的具體情況采用不同的方法，或者多種方法結合使用效果更好。
參考文獻
[1]寧龍卿.如何盡快處理plc控制設備的電氣故障.電工技術,2000第7期.
[2]李大慶.基于PLC的數控機床故障診斷.煤礦機械,2007年11月.
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