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引言 在數控機床中，系統除了對各坐標軸進(jìn)行連續控制外，還需要對如主軸正轉和反轉、起動(dòng)和停止、刀庫及換刀機械手控制、工件夾緊松開(kāi)、氣液壓、冷卻和潤滑等輔助動(dòng)作進(jìn)行控制。這些控制的信息主要是輸入輸出控制，如控制開(kāi)關(guān)、形成開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)盒溫度開(kāi)關(guān)等輸入元件，繼電器、接觸器和電磁閥等輸出元件，進(jìn)給伺服驅動(dòng)的使能信號和機床報警信號處理等。現代數控機床一般采用可編程序控制器PLC來(lái)完成上述動(dòng)作。本文主要從華中數控世紀星(HNC-21)綜合實(shí)訓臺的使用中遇到的PLC輸入輸出故障入手，分析如何排除PLC輸入輸出故障。 1 PLC輸出點(diǎn)故障排除 在機床面板上按正轉時(shí)正轉按鈕時(shí)主軸能轉動(dòng)，按反轉按鈕時(shí)，主軸仍然是正轉。主軸在本班之前還能正常動(dòng)作，由于本臺機床是學(xué)校里面的實(shí)訓設備，在實(shí)訓期間學(xué)生可能改動(dòng)變頻器的一些參數，因此，首先查看主軸變頻器的參數是否被改動(dòng)，然后把變頻器調為POP面板控制，使用POP控制能夠正常開(kāi)停主軸電機，說(shuō)明不是變頻器出現問(wèn)題了。因此從線(xiàn)路上去排查，世紀星主軸正反轉控制的電路簡(jiǎn)圖，如圖1所示。分析圖1的線(xiàn)路和世紀星主軸變頻器的控制端子接線(xiàn)，因為主軸能正轉，說(shuō)明KA3是能得電的，但是，由于在控制面板上不論是按正轉按鈕還是反轉按鈕主軸都是正轉，說(shuō)明反轉不起作用。如圖1所示，由于KA3和KA4是互鎖的，如果繼電器KA3一直得電，那么KA4就不能得電。如果KA3要得電，那么PLC的輸出點(diǎn)10就必需接通才可以，因此懷疑10有故障。
因此著(zhù)手檢查10輸出點(diǎn)，先停止主軸轉動(dòng)，使用萬(wàn)用表的直流電壓檔測量輸出點(diǎn)Y10和＋24V的電壓，測得約24V的電壓，說(shuō)明10輸出點(diǎn)有輸出，同時(shí)調出機床的輸入輸出監視界面(如圖2所示)。
但監視狀態(tài)顯示此時(shí)的Y10并沒(méi)有輸出，也就是程序里面并沒(méi)有發(fā)出Y10接通的指令，按下機床的急停按鈕，測量Y10和＋24V的電壓，這時(shí)仍能測得約24V的電壓，因此，可以判定Y10輸出點(diǎn)出現故障。 下一步就是排除故障了，由于Y10輸出點(diǎn)已經(jīng)損壞，因此需要更換一個(gè)輸出點(diǎn)進(jìn)行主軸的正轉控制，根據PLC的操作方法，如果要更改輸出點(diǎn)，需要進(jìn)行如下兩個(gè)方面的操作：在程序中把Y10這個(gè)輸出點(diǎn)更改為其它輸出點(diǎn)；②把Y10輸出點(diǎn)處的接線(xiàn)改接別的備用輸出點(diǎn)上。 查看機床PLC的I/O分配表，有幾個(gè)輸出點(diǎn)是備用，為了改接線(xiàn)方便，選了Y12這個(gè)備用點(diǎn)來(lái)用。
進(jìn)入機床的操作界面，依次進(jìn)行如下幾步操作： ①擴展菜單F10；②PLC F1；③編輯PLC F2；④輸入口令；⑤選擇車(chē)床系統F2；⑥使用PGUP PGDOWN進(jìn)行翻頁(yè)，找到定義主軸正反轉頁(yè)面為止；⑦找出定義界面后(如圖3)，按ENTER把輸出位0變成編輯狀態(tài)，把原來(lái)的輸出位由0改成2，改好后再按ENTER確定，原輸出組的定義不變，按ESC退出并保存。
把輸出點(diǎn)定義的組位修改完成后，把Y10輸出點(diǎn)的接線(xiàn)更換到Y12輸出點(diǎn)上。進(jìn)行主軸正反轉操作，主軸正反轉正常，故障排除。 2 PLC輸入點(diǎn)故障排除 在操作世紀星換刀時(shí)候，曾出現過(guò)如下兩種故障： 1)在機床控制面板上選擇換刀，選擇1號刀，啟動(dòng)換刀，但是刀架一直旋轉直到換刀超時(shí)，但是如果是換其它號刀卻能正常換刀； 2)不論選擇哪一號刀，能啟動(dòng)換刀，但是刀架一直都旋轉，直到提示換刀超時(shí)。 在排除故障前，首先要熟悉刀架的換刀的動(dòng)作過(guò)程。 選擇好刀號換刀時(shí)，PLC里面會(huì )對比現在的刀是不是所要刀號的刀，如果是的話(huà)，就不響應。如果不是的話(huà)，PLC控制刀架電機正轉，松開(kāi)刀架鎖緊機構，刀架轉動(dòng)，當所選刀到位了，PLC接收到這個(gè)到位信號之后控制刀架電機反轉鎖緊刀具，此時(shí)換刀過(guò)程結束。 在第一種故障現象中，其他刀能夠正常換刀，只有一把刀換刀不成功，那么可以判斷刀架電機還有其相應的機械結構是沒(méi)故障的，所以初步判斷問(wèn)題出在PLC不能接收到刀位信號。 在I/O分配表上查得有故障的刀位對應的PLC輸入點(diǎn)為X12，調出PLC的輸入輸出監視界面，選擇1號刀，啟動(dòng)換刀，觀(guān)察監視界面X12輸入點(diǎn)是否有變化，在刀架旋轉一周后發(fā)現監視界面的X12信號也沒(méi)有發(fā)生過(guò)變化，X12輸入點(diǎn)沒(méi)有接收到信號，那需要查清兩個(gè)地方：①是不是這個(gè)輸入點(diǎn)有問(wèn)題，導致信號不能進(jìn)入PLC；②是否是刀架傳感器壞了。 先檢查PLC的輸入是否能接收到信號，因此按照PLC的使用方法，手動(dòng)接通X12這個(gè)輸入點(diǎn)，按照PLC的工作原理，此時(shí)的輸入點(diǎn)應當有信號輸入，但是從輸入輸出的監視界面看，此輸入點(diǎn)仍然沒(méi)有信號進(jìn)入，嘗試手動(dòng)接通其他輸入點(diǎn)，都能夠成功輸入信號，因此，判斷X12這個(gè)輸入點(diǎn)是有故障的。到了這一步，我們還不能排除刀架傳感器是否有故障，但是，先用改線(xiàn)的方法看看。 根據PLC的I/O分配表，X0.5這個(gè)輸入點(diǎn)是備用，因此把X12的先改接到X0.5上，然后選擇刀號換刀，發(fā)現這時(shí)能有信號進(jìn)入到PLC中，因此，可以認為刀架傳感器并無(wú)故障。
進(jìn)入PLC的編輯界面，把X12變?yōu)閭溆命c(diǎn)的編號，這時(shí)組號變?yōu)?，位變?yōu)?(如圖4所示)，更改好之后退出并保存，嘗試換刀，換刀正常，故障解決。 在第二種故障中，不論選擇哪一號刀，能啟動(dòng)換刀，但是刀架一直都在旋轉，直到提示換刀超時(shí)。能啟動(dòng)換刀，能夠帶動(dòng)刀架轉動(dòng)，說(shuō)明刀架電機正轉是沒(méi)有問(wèn)題的，由刀架換刀原理可知，刀架正轉帶動(dòng)刀架轉動(dòng)后，所需刀到位后刀架電機需要發(fā)轉帶動(dòng)刀架鎖緊，由于刀架是一直在轉動(dòng)，直到超時(shí)，那么可以認為刀架電機是沒(méi)有反轉的。由于刀架電機反轉的前提是所選刀具已經(jīng)到位，并且刀位傳感器把信號給了PLC，PLC控制刀架電機的反轉鎖緊刀架。 先從輸入輸出監視界面著(zhù)手排查，進(jìn)入PLC輸入輸出監控界面，選擇換刀，從監控界面可以看出控制刀架電機正轉的輸出點(diǎn)一直有輸出，但是控制刀架電機反轉的輸出點(diǎn)一直沒(méi)有輸出。由于控制刀架電機反轉的輸出點(diǎn)是需要PLC確認所選刀具刀位后才能輸出信號，因此，懷疑刀位輸入信號出現問(wèn)題。根據PLC的I/O分配表，X12，X13，X14，X15是作為刀位信號輸入點(diǎn)的，但是從PLC的輸入輸出界面中，發(fā)現其中兩個(gè)輸入點(diǎn)一直有輸入，應當是這兩個(gè)到位信號干擾導致故障，把這兩個(gè)常亮的輸入信號線(xiàn)拆掉，這時(shí)監視界面已經(jīng)不再顯示那兩個(gè)輸入點(diǎn)有輸入，因此初步認為是刀位傳感器有故障，這時(shí)先對剩余兩把刀進(jìn)行換刀操作，剩余兩把刀能夠正常換刀。說(shuō)明刀架電機及換刀機構也是沒(méi)有故障的，這時(shí)拆開(kāi)刀架發(fā)訊盤(pán)，用表檢測兩個(gè)有換刀故障刀位對應的霍爾傳感器，發(fā)現霍爾傳感器輸出一直都接通，更換傳感器，操作換刀，此時(shí)機床換刀正常，故障排除。
