数控机床故障诊断中PLC的应用

高冕

摘 要：PLC作为连接数字控制系统与机床的“纽带”，在提升数控机床运行效率方面发挥着重要的作用。文章以数控机床故障诊断中PLC的应用为研究对象，首先对数控技术机床PLC功能进行了探讨分析，随后讨论了数控机场PLC故障诊断表现形式，最后提出了一些PLC在数控机床故障结合诊断中的应用方法与步骤，以供参考。

关键词：数控机床;故障诊断;PLC;应用

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0061-02

0 引言

在数控系统飞速发展的当下，机床电气部分的故障问题发生概率要远远比数控系统部分故障发生概率要高，而机床电气部分的故障问题发又能够通过PLC程序上反映出来，因此有必要加强PLC在数控机床故障诊断中的应用，对于保障机床稳定运行具有重要的意义。

1 数控技术机床PLC功能

控制操控面板。机床操控人员主要通过数控机床操控面板来控制机床，主要由显示屏、指示灯、手持单元等组成。通过在数控机床中应用PLC，能够更好的控制数控机床的操控面板，在实际控制是，主要是在控制信号的帮助下，完成指令到数控机床系统的传达，从而实现数控机床操控面板控制目的。在具体控制上，主要体现为T、S、M功能，其中通过应用T功能，能够集中控制管理刀库，顺利完成道具交换过程。

（1）输出信号控制。PLC能够控制机床输出信号，从而在输出信号的指示下，由数控机床完成先后赢得操操作，可以促使数控机床工作效率得到有效提升。（2）开关信号控制。PLC在具体控制机床开关信号过程中，首先针对信号，完成逻辑运算，然后将最终运算结果传输至控制对象，可有效减轻系统运行的负担。（3）报警处理控制。PLC在数控机床之中，能够接受机床系统各个装置设备的故障信号，例如伺服驱动单元、数控机床电气柜等，若出现数控机床故障，在PLC控制下，在数控系统中能够实现报警信号与文本的显示。

2 数控机场PLC故障诊断表现形式

从数控系统显示上来看，故障诊断主要表现形式主要表现为以下几种[1]：

（1）直接通过故障报警信号，迅速完成故障位置的定位。（2）虽然数控机床发出了故障信号，但由于信号只能包含故障位置的大致信息，这就导致了信号在一定程度上存在不准问题，甚至出现误报问题，对维修人员正常维修工作造成干扰。因此需要工作人员结合故障信号实际，做好信号内容分析，从而更好的确定故障位置，及时实现故障问题的解决。（3）在故障诊断表现形式上，还存在一种即系统已经存在故障，但没有出现任何故障警报信息，这就需要维修人员结合系统实际显示的故障现象，通过手绘技术图纸作为故障信息分析依据，结合以往经验，完成故障的位置的准确定位诊断。

另一方面，根据PLC信号输入/输出信号划分，可表现为如下故障表现形式：首先是輸入信号故障，对于机床系统中的PLC控制来说，主要是对控制顺序进行控制，若不存在信号输入，若缺乏相关逻辑条件的支持，对于PLC来说，就无法执行下一步的操作，一般在故障发生时，多表现为逻辑条件难以满足信号输入，基于此，可以借助梯形图，对具体信号无效情况进行分析，从而有效解决故障问题。然后是输出信号故障，这种故障问题主要针对元件执行动作而言，若机床数控系统一些零件遭受了损坏，例如接触器触头存在不良接触，即使信号成功发出，但受客观元件损坏影响，依然无线实现具体动作执行，PLC的顺序控制也无法实现正常的工作。

3 PLC在数控机床故障结合诊断中的应用方法与步骤

3.1 应用PLC对数控机床进行故障诊断的方法

在具体应用PLC进行数控机床故障诊断时[2]：（1）要以故障报警号为依据进行诊断，该方法是主要利用的是数控机床自诊断功能，是一中较为简单直接的方法，一般在出现故障后，在显示器上会显示的报警信息，然后维修人员再结合机床维修手册，了解显示信息上具体传达的故障含义，最终成为完成对故障的定位。（2）利用PLC的I/O状态，完成故障的诊断。一般在数控机床运行中，在PLC、CNC与机床之间，主要是利用接口传递相关信号，I/O接口作为信息传输的通道，在发生一些故障时，能够I/O接口状态中体现出来，因此在对有关控制对象的正常状态和故障状态进行全的熟悉后，再发生故障问题时，就能够通过直接查看I/O接口的工作状态，通过分析结构状态的显示的信息，即可实现对故障原因的准确成分，从中我们也可以认识到，这种基于PLC下的数控机床控制系统故障诊断方法具有显著的经验特征。（3）以故障部件工作原理为依据，完成数控机床的故障诊断，通过上文叙述可知，PLC应用于数控机床，主要作用是通过信号传输，来实现开关量的控制，同时还能够运用顺序逻辑，对实现控制对象的控制，以此借助对控制对象的工作原理，并结合在进行对象控制时，正常动作顺序行进规律，即可实现对数控机床的故障诊断，究其原因在于，一旦出现故障，原本的控制对象逻辑控制顺序必然发生了改变，因此通过结合梯形图，将其与正常逻辑控制顺序进行对比，就可以实现对故障发生位置的准确定位。（4）借助PLC梯形图，完成故障诊断，一般而言，用于PLC程序在设计时，主要利用了控制对象控制原理，而大多数PLC在进行程语言编程时，主要采用的是梯形图，从而可以利用梯形图，并结合机床工作原理、逻辑动作顺序关系，就能够实现对输人输出及标志位状态的顺利查看，从而通过分析，实现故障原因的确定。除此之外，如果数控系统还带有，对于带有梯形图监控功能，那么在进行故障诊断时，直接在线运行监控程序。就可以对I/O状态变化实现实时的掌握，从而可以更好更及时的完成故障的排除。

3.2 应用PLC对数控机床进行故障诊断步骤

在应用PLC进行数控机床诊断时，应先掌握几点基础能力：（1）先围绕机床上各个执行机构，充分了解其动作顺序、工作原理;（2）全面熟悉各部分检测开关安装位置;（3）对不同机构动作，例如电机启动、停止，机械手的松开夹紧背后的信号标志进行全面了解;（4）能够读懂PLC梯形图，会使用常用的测量仪器进行检测。

在掌握上述基本能力后，便可以按照几步骤进行故障诊断[3]：（1）当发现故障报警信号后，先查看维修手册，找到报警信号对应的故障内容，从而进行故障部位判断;（2）然后找到对应的PLC模块，并记性对应的程序段查找，做好逻辑关系的分析;（3）结合机床运行状态，查找每一个故障可疑点并在现场进行在线分析，查看输入信号，是否符合PLC的逻辑控制关系，并检查机床动作是否正常，如果不正常，说明此处位置即是故障点;（4）在完成故障点确定后，可通过电路图，进一步完成故障元件的确定，并做好元件更换或调整，将故障成功排出。如果在没有出现故障报警信号吗，依然存在故障，需要利用机床工作原理，并对各部件动作顺序进行仔细观察，结合故障维修手册，确定大致故障点，再利用梯形图，在对故障点附近的PLC模块进行信号检测，如有必要，可利用机外编程器梯形图，来进行动态过程模拟，最终确定故障位置;（5）做好资料的整理，并做好故障维修记录，从而积累更多的故障经验。

4 结语

综上所述，在数控机床故障诊断中应用PLC技术，能够有效提升故障诊断效率，缩短机床故障停机时间，并且这种故障诊断方法简单易操作，因此在实际进行数控机床故障诊断时，需要加强PLC的应用，从而有效推动数控机床实现更高质量的运行发展。

参考文献

[1] 刘俊，陈廷艳，石亚平，等.基于PLC和自诊断技术的数控机床故障诊断[J].轻工科技，2017（5）：53-55.

[2] 金辉，蔡丹，宁钢.PLC/PMC在数控机床故障诊断中的应用[J].军民两用技术与产品，2017（22）：95-95.

[3] 王鑫俊.PLC在数控机床故障维修中的应用与实践研究[J].科技创新与应用，2018（5）：147-148.