PLC在数控机床故障诊断中的运用分析

郭 峰

（西安铁路职业技术学院,710014）

数控机床是在工业领域中比较重要的一部分，是一体化和自动化的一个系统，是一个比较复杂的系统，在我国的加工行业，数控机床已经得到广泛的应用，但是在使用的过程中，由于种种的原因，不管是人为的还是环境的影响，都可能会造成数控机床出现一些故障，从而导致设备不能正常的运转，影响加工的进度，如何才能使数控机床中出现的故障快速的诊断出来并及时的解决故障呢？基于这个原因，PLC在数控机床终究是一个不可缺少的控制装备，它对于主控机床中的故障诊断是非常有效的。

1 数控机床的PLC技术

对于数控机床的PLC技术，它是高科技的一个产物，在工业自动化的了领域内发挥着非常重要的作用，对于数控机床的故障检测有非常重要的作用。对于什么是数控机床PLC技术呢？用图表来解释会更加的形象化，详见下表图1。PLC在数控机床中起着很重要的作用，它连接数控装置与机床，起着纽带的作用，将数控系统的指令下达给机床，并控制机床完成相应的动作和任务，控制着机床的运行，而且对机床的运行起着控制的作用，一旦机床的执行不符合指令，PLC会采取相应的措施来报告操作人员，及时的对机床的动作和数控系统的情况进行反馈。对于在数控机床中的的PL技术的组成如下图表：

数控体统的PLC是由很多的部分组成的，比如有中央处理器、显示器、输入和输出设备等，PLC通过对机床和数控系统的监控获得数据，然后由PLC的核心不认CPU进行有关的数据处理，对出现的问题加以加工处理形成报警信号传达给操作人员，以便及时的解决问题。

2 数控机床 PLC 故障的显示情况

2.1 数控机床 PLC 故障的显示情况

数控机床对于故障的检测非常的准确和有效的，它能通过对数控系统的控制与机床的控制来检测出现的故障，并通过故障显示设备及时的进行报警，通过故障的检测能直接找到故障发生的位置和原因，由于对出现故障的机床及时的报警，所以，PLC技术能很好的保证设备的正常运行。有这样的功能就需要机床的造价比较高，还对于软件和硬件的需要非常的复杂，但是，随着科学技术的不断进步，数控机床的设备和技术都在不断的完善，越来越多的数控机床应用这种PLC技术来对数控机床的故障进行检测，极大的保障了设备的正常运行以及运行的效率，但是当PLC系统出现故障时就会影响到对数控机床的故障的检测，对于数控机床故障检测的现实情况主要有三种：一是CNC故障报警；二是对于提示 CNC故障显示时，在CNC显示上，不能反映故障的具体原因，这就不能很好地进行维修，还有可能出现一些错乱的信息，误导维修人员；三是没有任何提示。

2.2 出现的故障没有任何显示

图1 数控机床PLC组成

由于数控系统本身没有对于自身故障的方面的检测，所以在CNC上面不会出现错误的显示和故障的情况，所以，维修人员就不能根据有关的信息来判断数控机床故障出现的位置，这就增大了维修人员的维修机床的难度，维修人员只能根据以往的经验和常出现的故障，结合数控机床的现象来进行综合性的判断，找出出现问题的机床，这样既加大了维修的难度，又浪费了大量的时间，是设备不能正常的运行，降低了工作的效率。

2.3 产生故障显示但不反映故障的原因

对于我国技术发展远远落后于发达国家，错失了世界上工业革命的发展，使得我国当今的技术还比较落后，对于数控机床的自身的问题的检测还是很不完善健全的，不能准确的反映出现故障的机床的位置，出现故障时，CNC只能粗略的显示一个范围，这个范围及不准确，甚至有可能与故障的位置没有一点的关系，在这种情况下，维修人员不能判断信息的可靠性，从而会导致误导维修人员的维修方向，浪费维修的最佳时间，导致不能良好的工作，在这种情况下，维修人员只能根据自己的经验与数控机床的整体表现来判断显示出的信息是否正确，再进行维修。

3 利用 PLC 诊断数控机床故障的方法

3.1 根据工作的具体性质来实现故障的检测

对数控系统的故障检测中应用的PLC技术是要深入了解数控系统和机床的工作原理，将它们的工作的先后顺序搞清楚，然后再展开相关的控制措施，这样才是一种很有效的故障诊断方法。

3.2 在数控机床的故障诊断中运用动态跟踪梯形图发诊断

虽然PLC是非常有效地故障检测系统，但是它也会出现问题，这时就不能很好的反映数控机床中出现的一些故障，这是对于输入与输出均有可能处于正常的状态，这时候就不能通过报警信号来提示出现的错误，所以就需要动态的跟踪监测，根据PLC系统的 工作的基本原理来实现对数控机床故障的合理准确的检测。

3.3 根据PLC的报警信号进行数控机床的故障的诊断

随着科技的不断发展，现代的数控系统的自我诊断功能，再加上PLC系统对于数控机床的故障的诊断，对出现的故障及时的报警，技术的找出出现故障的机床，是维修人员提供可靠的信息，快速、准确的找到故障的所在之处，并对故障进行及时的维修，恢复设备的正常运行做出了很大的帮助。下表有利于了解PLC技术的故障诊断：

图2 Fanuc系统的接口

3.4 根据PLC 梯形图进行相关的故障的诊断

对数控机床故障的诊断很多时候都是根据PLC 梯形图进行诊断的，这是一种对于在数控机床中的故障诊断中是非常重要的方式，这种就需要了解机床的工作原理，机床工作时的各构件及设备的动作顺序，还有对于数控系统和机床的各种联系等，在CNC系统的合作工作性的基础上，结合CNC系统的自我诊断的功能和PLC系统输入和输出的标志性的状态，来准确定位故障的位置，减少故障带来的损失。下表表示的是关于G4.3的梯形图：

3.5 在数控机床的故障诊断中运用动作顺序进行进行诊断

对于数控系统发出指令时，PLC系统指导并监督机床的动作和工作，对于数控机床上的装置都是有一定的工作顺序的，所以，要检查数控机床上发生的故障，对数控机床上设备的工作顺序细心观察就会有所察觉，比较出现故障前后数控机床上装置的工作的情况，做出有正确的判断，从而方便维修。

4 PLC在数控机床故障诊断中的运用分析

PLC对数控机床的故障的检测起着非常重要的作用，在数控机床故障诊断的应用中得到了认可，以下是关于数控机床中的几个应用实例：

4.1 对于机床的换刀故障，在某个数控机床在换刀时，倘若又不正常的情况，不能正常的运行，这时会发出相关的报警信号，提示出现的问题

根据有关的PLC的报警说明可以知道，出现了报警信号说明存在了问题，了解了机床工作的基本原理和工作的顺序，在PLC的卡法系统总共编入相应的程序语言，由此可以快速准确的诊断故障发生的位置，通过对数据接入口的检查得知，这是由于PLC的输入接口没有检测到相应的数据，所以致使换刀过程的中断，这种现象可能有两种原因可能导致，一是对于换刀开关或接近开关的损坏失效，还有可能是数控机床的液压出现了问题，再或者是机械方面的问题，维修人员根据这些情况一一的维修，减少了查找故障的时间，提高了工作的效率。

4.2 在数控机床上配置4工位的电动刀架的条件下，在执行程序的指令时，由于找不到1刀，导致刀架不停的旋转

故障发生时，通过对PLC的显示综合性的分析后，知道2、3、4刀都是正常的运行工作，由于分析了机械可以正常的发生转动的，判定机械的转动是没有问题的，在强制的换上1刀时，就会出现错误报告的显示，而其他的刀都是“0”正常的显示，在刀架的检测霍尔元是常闭式的信号，所以判定1刀的换刀失败的原因是由于1刀的换到信号发生了错误，对于刀位信号错误的原因有：对于检测的霍尔元件发生了损坏，或者是是信号的中断，不能接收到信号，整体的分析来看，是霍尔元件的损坏，所以维修人员将霍尔元件换好后，故障就会消失，数控机床恢复正常的工作状态，准确快速的检查处错误的信息，找到故障的位置，及时的解决故障，保证工作的正常进行。

5 结束语

随着科技和经济的不断进步，技术在工业上的运用越来越广泛，PLC在数控机床中的故障诊断的作用非常的重要，总的来说，PLC在数控机床上的运用大大提高了工业上的故障诊断的速度和，提高了数控机床的工作效率，提高了经济效益，对于我国现在的PLC，还不太完善，在数控好几床中的运用还不够广泛，我们要继续推进PLC的发展，使PLC更好的运用在数控机床中故障诊断中。

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