5機床電氣與可編程控制器的故障分析與維修

第5章機床電氣與可編程控制器的故障分析與維修5．1可編程控制器（PLC)簡介5．1．1PLC與外部信息交換1。機床至PLC—機床側的開關量信號通過I/O單元至PLC2。PLC至機床-PLC控制機床的信號通過PLC的開關量輸出接口送到機床側3。CNC至PLC-由CNC直接送入到PLC的寄存器4.PLC至CNC5．1．2數(shù)控機床PLC的功能1.機床操作面板控制2。機床外部開關輸入信號控制3.輸出信號控制4。伺服控制（主軸和伺服驅動裝置的使能控制)5.報警處理控制6。軟盤驅動裝置控制7.轉換控制5．2PLC的輸入、輸出元件5．2．1輸入元件1.控制開關（按鈕、可鎖開關、急停開關和轉換開關等）2.行程開關(直動、滾動、微動式）3。接近開關（電感、電容、磁感應、光電、霍爾式等）4。壓力開關(液壓油在波紋管或橡皮膜的壓力）5.溫控開關（利用熱敏元件）失效形式:不能閉和或斷開、接觸不良、撞塊診斷檢查：彈簧有否卡死、測量接觸電阻、調整檢查方式：金屬片接近開關，看開關輸出故障原因:開關壞、電源故障5．2．2輸出元件1.接觸器-—控制各種電動機常見故障:線圈過熱、噪聲大、不能吸或斷維護要求：定期檢查，可動部位靈活,固定件無松動；保持觸點清潔2.繼電器—-工作原理相同，觸頭多，在電路中起信號傳遞和轉換作用，可實現(xiàn)多路控制3.電磁閥——用于液壓和氣動系統(tǒng)中的電磁控制，加接續(xù)流二極管,減少對系統(tǒng)的干擾4.PLC的開關量輸出5.各種指示燈5．3數(shù)控機床PLC控制的故障診斷5．3．1數(shù)控機床PLC故障的表現(xiàn)形式CNC報警直接找到故障的原因有CNC故障顯示,但不反映故障的真正原因故障沒有任何提示對后兩種情況，可利用系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)PLC的梯形圖和I/O狀態(tài)信息來分析和判斷故障的原因例配SIEMENS系統(tǒng)的機床顯示某報警號，其內容是進給禁止。引起報警的各種因數(shù)以輸入信號I和標志信號F出現(xiàn)在PLC程序中。（報警號標志F130.1、伺服準備好F122。7、進給起動I5.2、潤滑準備好標志F122.0,邏輯關系為：通過操作面板DIAGNOSIS軟鍵，在CRT上PLC狀態(tài)菜單中觀察IB、FB輸入及標志字狀態(tài)位F122。0不為1潤滑沒有準備好導致進給停止5．3．2數(shù)控機床PLC故障診斷的方法1.根據(jù)報警號診斷故障2。根據(jù)動作順序診斷故障3.根據(jù)控制對象的工作原理診斷故障4.根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障5。根據(jù)PLC梯形圖診斷故障6。動態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障分別敘述如下：1。根據(jù)報警號診斷故障例：配西門子820數(shù)控系統(tǒng)的加工中心，產生7035號報警，查閱報警信息為工作臺分度盤不回落。處理方法:針對故障的信息,調出PLCI/O狀態(tài)與拷貝清單對照。SQ28檢測分度盤旋轉到位,對應PLCI/10.6,SQ26檢測分度盤旋轉到位，對應PLCI/10。0,工作臺分度盤回落由PLC/OQ4.7通過KA32驅動電磁閥YV06動作來完成（在PLC狀態(tài)中觀察到I10.0Q4.7均為0，KA32YV06均不動作）手動YV06再觀察工作臺分度盤是否回落,以確定故障部位。2。根據(jù)動作順序診斷故障例:某立式加工中心自動換刀控制示意圖。故障現(xiàn)象為換刀臂平移至C時，無拔刀動作。1—刀庫2-刀具3—換刀臂升降油缸4—換刀臂5—主軸6—主軸油缸7—拉桿3。根據(jù)控制對象的工作原理診斷故障例1：FANUC0T系統(tǒng)數(shù)控車床的尾座套筒的PLC輸入開關如圖，踏開關使套筒頂緊工件時,系統(tǒng)報警例2：配備FANUC0T系統(tǒng)的數(shù)控車床，產生刀架奇偶報警，奇數(shù)位刀能定位,而偶數(shù)位刀不能定位刀架位置編碼器有五根信號線輸入至PLC，在刀架的轉換過程中，五根線根據(jù)刀架的不同位置的變化而進行不同的組合，當＃634恒為1時，則刀架信號將恒為奇熟。4.根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障例：某數(shù)控機床出現(xiàn)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(xiàn).檢查Q2。0的狀態(tài)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YV2。0的，檢查發(fā)現(xiàn)，中間繼電器損壞引起故障.5．4電源維護及故障診斷數(shù)控機床的電源裝置通常由電源變壓器、機床控制變壓器、斷路器、熔斷器和開關電源等組成.5．4．1電源配置數(shù)控機床從供電線路上取得電源后,在電器控制柜中進行再分配。根據(jù)不同的負載性能和要求，提供不同容量的交、直流電壓。5．4．2通過電氣原理圖診斷電源故障當機床運行中停電或無法啟動,可以首先從電源方面查找原因。5．4．3負載對地短路的故障診斷當一個電源同時供幾個負載使用時，若其中一個負載發(fā)生短路，就可能引起其他負載的失電故障.5．4．4數(shù)控機床的抗干擾造成數(shù)控系統(tǒng)故障而又不易發(fā)現(xiàn)的另一個重要原因是干擾。根據(jù)經驗，大致有下面幾種原因。(１）機床生產廠的裝配工藝問題裝配工藝不好反映在干擾方面的表現(xiàn)大致有如下幾點。①沒有采用一點接地法。有些機床生產為了圖省事,到處就近接地，結果造成多點接地，形成地環(huán)流。②由于接地點選擇不當或接觸不良，甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統(tǒng)與主機的信號通訊，有許多是采用屏蔽線連接的，若對屏蔽地處理不當，沒有按照規(guī)定連接（如有的屏蔽地按規(guī)定只許接在系統(tǒng)側，而不能接在機床側,如圖4.3—1所示）也是造成干擾的一種因素。（２)強電干擾數(shù)控機床的強電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統(tǒng)的干擾源。交流接觸器,交流電機的頻繁起動、停止時，其電磁感應現(xiàn)象會使CNC系統(tǒng)控制電路中產生尖峰或波涌等噪聲，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此,一定要對這些電磁干擾采取措施，予以消除。通常是采用在交流接觸器線圈的兩端或交流電機的三相輸入端并聯(lián)RC網絡，而在直流接觸器或在直流電磁閥的線圈兩端反相并入一個續(xù)流二極管等的辦法來抑制這些電器產生的干擾噪聲（如圖4.3—2所示)。但要注意一點，這些并入的吸收網絡的連線不應大于20cm，否則，其效果就不理想.同時，查CNC系統(tǒng)的控制電路的輸入電源部分,也要采取措施.一般多用浪涌吸收器并聯(lián)在電源線間，如圖4。3-3所示，從而可有效地吸收電網中的尖峰電壓,起到一定的保護作用。（３)供電線路的干擾由于我國局部地區(qū)電力不足和供電頻率不穩(wěn)和用戶廠電網分配不合理等因素造成供電線路的干擾.現(xiàn)象可歸納為超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲及常模噪聲等原因。為養(yǎng)活供電電線路干擾可采取下列措施。①在電網電壓變化較大的地區(qū),應在CNC系統(tǒng)的輸入電源前增加電子穩(wěn)壓器，以養(yǎng)活電網電壓波動。如果能加入電源調節(jié)器，則效果更好，但切不可串入自耦變壓器。②用戶廠的供電線路的容量應能滿足數(shù)控機床電器容量的要求。③數(shù)控機床避免與電火花設備以及大功率的起、停頻繁的設備共用一干線，以免這些設備的干擾通過供電線串入到CNC系統(tǒng)中。④數(shù)控機床設備安置時應遠離中頻爐、高頻感應爐等變頻設備。干擾是造成數(shù)控系統(tǒng)“軟"故障．且容易被忽視的一個重要的方面。消除系統(tǒng)的干擾可以從下述幾個方面著手:⑴正確連接機床、系統(tǒng)的地線數(shù)控機床必須采用點接地法（參見圖13所示）,切不可為了省事，在機床的各部位就近接地，造成多點接地環(huán)流。接地線的規(guī)格定要按系統(tǒng)的規(guī)定，導線線徑必須足夠大。在需要屏蔽的場合必須采用屏蔽線.屏蔽地必須按系統(tǒng)要求連接，以避免干擾.數(shù)控機床對接地的要求通常較高，車間、廠房的進線必須有符合數(shù)控機床安裝要求的完整接地網絡。它是保證數(shù)控機床安全、可靠運行的前提條件，必須引起足夠的重視。⑵防止強電干擾數(shù)控機床強電柜內的接觸器、繼電器等電磁部件都是干擾源交流接觸器的頻繁通/斷、交流電動機的頻繁起動、停止，主問路與控制回路的布線不合理．都可能使CNC的控制電路產生尖峰脈沖、浪涌電壓等干擾，影響系統(tǒng)的正常工作。因此,對電磁干擾必須采取以下措施，予以消除。1）在交流接觸器線圈的兩端、交流電動機的三相輸出端上并聯(lián)RC吸收器2）在直流接觸器或直流電磁閥的線圈兩端，加入續(xù)流二極管3）CNC的輸入電源線間加入浪涌吸收器與濾波器．4）伺服電動機的三相電樞線采用屏蔽線(SIEMENS驅動常用）．通過以上辦法一般可有效抑制干擾，但要注意的是：抗干擾器件應盡可能靠近干擾源，其連接線的長度原則上不應大于20cm。⑶抑制或減小供電線路L的干擾在某些電力不足或頻率不穩(wěn)的場合，電壓的沖擊欠壓，頻