《數(shù)控機床故障診斷與維修》數(shù)控機床PMC控制與應(yīng)用

數(shù)控機床故障診斷與維修（第2版）數(shù)控機床PMC控制與應(yīng)用

【學(xué)習(xí)目標】能夠識記PLC的概念和在數(shù)控機床中的作用，能讀懂和編輯數(shù)控機床PMC梯形圖。能操作和運用數(shù)控機床CNC、PLC和MT（機床本體）之間接口地址的信息狀態(tài)（通“1”、斷“0”）判斷機床產(chǎn)生的故障，并加以排除。

掌握PLC編程能力和綜合邏輯分析能力。調(diào)試圖5-1所示數(shù)控機床PLC梯形圖（詳見附錄B），要求能夠查找和檢測數(shù)控機床輸入輸出開關(guān)量地址信號和功能指令信號，明確CNC、PLC、MT之間的邏輯控制關(guān)系，利用這些開關(guān)量信號的狀態(tài)判斷數(shù)控機床的故障是在CNC系統(tǒng)內(nèi)部，還是在機床側(cè)，還是在伺服、主軸、潤滑系統(tǒng)等外圍設(shè)備上，最終熟知PLC弱電控制數(shù)控機床強電邏輯順序的動作過程。一、任務(wù)導(dǎo)入圖5-1數(shù)控機床PLC梯形圖

數(shù)控機床除了對各坐標軸的位置進行連續(xù)控制外，還要對諸如主軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、換刀及機械手控制、工件夾緊松開、工作臺交換、冷卻和潤滑等輔助動作進行順序控制。

這些都是靠可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）來完成的，PLC是由早期的繼電器邏輯控制線路和裝置（RLC）發(fā)展起來的。

對于數(shù)控機床，PLC是通過對程序的周期掃描來進行數(shù)控機床外圍輔助電氣部分的邏輯順序的自動控制裝置，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)把這種裝置稱為可編程機床控制器（ProgrammableMachineController，PMC）。二、相關(guān)知識

（一）PMC在數(shù)控機床中的作用處理故障診斷控制伺服和變頻使能輸出信號控制外部開關(guān)量輸入信號控制控制機床操作面板信號輸入

（二）PMC與CNC、MT之間的接口地址接口是CNC、PMC、MT之間傳遞信號和控制信息的連接通道，其信息狀態(tài)表示：“1”為通；“0”為斷。地址用來區(qū)分信號，即給信號命名加以區(qū)別，分別對應(yīng)機床側(cè)的輸入輸出信號、CNC側(cè)的輸入輸出信號、內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、保持型繼電器和數(shù)據(jù)表。在編制PMC程序時所需的地址類型如圖5-2所示。圖5-2PMC接口地址（1）MT至PMC信號接口。（2）PMC至MT信號接口。（3）CNC至PMC信號接口。（4）PMC至CNC信號接口。（5）PMC程序中的其他地址。（三）PMC語言及編程1．PMC的語言PMC程序語言是梯形圖，又叫LADDER圖。程序執(zhí)行過程是從梯形圖的開頭從上到下，由左至右，到結(jié)尾后再返回程序頭繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行，如此周期性地往復(fù)掃描CNC、MT接口地址信息，順序執(zhí)行，如圖5-3所示。圖5-3梯形圖及執(zhí)行過程表5-2 梯形圖編程符號注意：

梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”，其兩端沒有電源?？梢韵胂蟪勺笥覂蓚?cè)垂直母線之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流（powerflow）”從左向右流動。

2．PMC編程指令編寫PMC程序時通常有兩種方法，第一種是使用助記符語言（RD、RD.NOT、WRT、AND、OR等PMC基本指令）寫成語句表來編程另一種是使用梯形圖符號編程。使用梯形圖符號編程不需要理解PMC指令就可以直接進行程序編制，簡單易行，方便快捷。如圖5-4所示，圖中采用了兩種編程方法（梯形圖和語句表），其基本指令運算過程如表5-3所示。圖5-4梯形圖和語句表兩種編程實例表5-3 運算過程

（四）PMC顯示操作與故障診斷方法FANUC數(shù)控系統(tǒng)可通過屏幕對PMC實施操作，進行PMC梯形圖的動態(tài)顯示，監(jiān)控與診斷PMC的各種輸入/輸出信號狀態(tài)；也可對定時器、計數(shù)器、保持型繼電器、數(shù)據(jù)表等寄存器進行設(shè)定和顯示；還能夠?qū)μ菪螆D進行編輯等，由此來判斷和查找數(shù)控機床故障位置。圖5-5所示為PMC的基本操作界面。1．PMC顯示查找操作圖5-5PMC基本界面（1）動態(tài)顯示梯形圖程序（2）梯形圖的查找①用光標移動鍵和翻頁鍵可以變更顯示位置。②[始/終]軟鍵用于查找梯形圖的開頭和末尾。③輸入線圈或觸點的“地址和位”，[搜索]按軟鍵。④輸入“功能指令號”→[F-搜索]或者鍵入“線圈指令名”→[W-搜索]。2．PMC的維護診斷界面（PMCMNT界面）在PMC基本界面（見圖5-5）上按軟鍵[PMC維護]（PMCMNT），能夠顯示PMC的維護界面，如圖5-8所示。在該界面中可以分別顯示[信號狀態(tài)]、[I/OLNK]、[PMC報警]和[I/O]等界面。圖5-8PMC診斷與維護界面（1）[信號狀態(tài)]界面。（2）[I/OLNK]界面。PMC診斷與維護界面（3）[報警]界面。（4）[I/O]界面。

3．PMC參數(shù)界面（PMCPRM界面）在PMC基本界面（見圖5-5）上按軟鍵[PMCMNT]，再按擴展[+]軟鍵，能夠顯示PMC的參數(shù)界面，如圖5-14所示，可以分別打開[定時]（TIMER）、[計數(shù)器]（COUNTR）、[數(shù)據(jù)]（DATA）、[K參數(shù)]（保持型繼電器）等界面。按光標鍵，把光標移到希望修改的地址號碼上，輸入數(shù)值，按功能鍵“INPUT”，數(shù)據(jù)被輸入。圖5-14PMC參數(shù)界面注意：

（1）可變定時器的最小單位為8ms，所設(shè)定的時間值必須是8的整數(shù)倍，余數(shù)將被忽略。（2）保持型繼電器K16、K17、K18、K19有特殊用途，其中K17不用的位必須置0；K18、K19不能改寫。

4．常見PMC故障診斷方法（1）觀察PMC狀態(tài)，判斷開關(guān)量是否已輸入。在MDI方式→PMC基本界面（見圖5-5）→[PMCDGN]→[STATUS]界面的輸入開關(guān)量或直接觀察梯形圖相應(yīng)開關(guān)量的通斷，若邏輯為“1”或通，表示MT、CNC側(cè)連接沒有問題；若不通，則檢查外部電路。對于M、S、T指令，可以在MDI方式下寫一段程序驗證，在執(zhí)行的過程中觀察相應(yīng)的地址位。（2）觀察PMC狀態(tài)，判斷開關(guān)量是否已輸出。觀察所輸出開關(guān)量或系統(tǒng)變量是否正確輸出，若沒有，則檢查CNC側(cè)，分析是否有故障。（3）檢查相關(guān)電氣元件的狀態(tài)。檢查由輸出開關(guān)量直接控制的電氣開關(guān)或繼電器是否動作，若沒有動作，則檢查連線或元件。檢查由繼電器控制的接觸器等開關(guān)是否動作，若沒有動作，則檢查連線或元件。（4）檢查執(zhí)行單元狀態(tài)。檢查執(zhí)行單元，包括主軸電動機、步進電動機、伺服電動機等。（5）結(jié)合工作原理，查找故障點。觀察PMC動態(tài)梯形圖，結(jié)合系統(tǒng)的工作原理，查找故障點。

（一）PMC基本操作與調(diào)試三、任務(wù)實施

圖5-15PMC操作流程圖（二）PMC控制主軸正反轉(zhuǎn)實訓(xùn)1．變頻器選用和參數(shù)設(shè)定2．分析主軸正反轉(zhuǎn)PMC控制的梯形圖3．正反轉(zhuǎn)任務(wù)實施圖5-16主軸正反轉(zhuǎn)梯形圖圖5-17變頻器及控制主軸正反轉(zhuǎn)電氣原理圖（三）PMC實現(xiàn)刀架換刀診斷實訓(xùn)（1）首先確認刀架電動機運轉(zhuǎn)正常，換刀、鎖緊等動作都準確無誤。（2）進入系統(tǒng)參數(shù)編輯狀態(tài)，選擇PMC系統(tǒng)參數(shù)，更改刀具鎖緊時間、換刀超時時間、正轉(zhuǎn)延時時間參數(shù)，觀察刀架換刀動作是否正常，并用手扳動刀架，判斷刀架是否鎖緊，觀察選擇刀具是否到位等，然后把所觀察到的現(xiàn)象添入表5-6中。（3）測試完畢后將參數(shù)恢復(fù)到原來正常工作時的狀態(tài)。注意：

PSM（電源模塊）、SPM（主軸模塊）、SVM（伺服模塊）之間的短接片（TB1）是連接主回路的直流300V連接線，一定要擰緊，否則產(chǎn)生報警，嚴重時將燒壞PSM和SPM。PSM的控制電源輸入端CX1A的1、2接200V輸入，3為地線。對于PSM的MCC（CX3）一定不要接錯，CX3的1、3之間只有一個內(nèi)部觸點，如果錯接成200V，將會燒壞PSM控制板。

表5-6 PMC實現(xiàn)刀架換刀診斷實訓(xùn)記錄表數(shù)控機床出現(xiàn)的大部分故障都是通過對PLC梯形圖的輸入/輸出點的狀態(tài)進行監(jiān)控查出的。如有些故障可在屏幕上不產(chǎn)生報警信息，