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第五章数控机床I/O控制的故障第一节数控机床PLC的功能第二节PLC输入/输出元件第三节数控机床PLC控制的故障诊断第五章数控机床I/O控制的故障简单概述(1)I/O故障是数控机床运行过程中最常见的故障;(受磨损、侵蚀等因素影响)(2)I/O由PLC来完成,PLC是辅助功能控制模块;(主要进行顺序控制,其主要信息是I/O的控制。如控制开关、行程开关、压力开关及温度开关等输入元件,继电器、接触器和电磁阀等输出元件。）(3)PLC有两种形式：内奘型和独立型；第五章数控机床I/O控制的故障第一节数控机床PLC的功能一、PLC与外部信息的交换1.机床至PLC—机床侧的开关量信号通过I/O单元至PLC2.PLC至机床—PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送到机床侧3.CNC至PLC—由CNC直接送入到PLC的寄存器4.PLC至CNC第五章数控机床I/O控制的故障二、数控机床PLC的功能1.机床操作面板控制2.机床外部开关输入信号控制3.输出信号控制4.伺服控制（主轴和伺服驱动装置的使能控制）5.报警处理控制6.软盘驱动装置控制7.转换控制第二节PLC输入/输出元件一、输入元件1.控制开关（按钮、可锁开关、急停开关和转换开关等）2.行程开关（直动、滚动、微动式）3.接近开关（电感、电容、磁感应、光电、霍尔式等）（刀库、机械手和工作台）4.压力开关（液压油在波纹管或橡皮膜的压力）5.温控开关（利用热敏元件）第五章数控机床I/O控制的故障第二节PLC输入/输出元件图６-２内装式PLC输入／输出元件及连接方式失效形式：不能闭和或断开、接触不良、撞块诊断检查：弹簧有否卡死、测量接触电阻、调整检查方式：金属片接近开关，看开关输出故障原因：开关坏、电源故障二、输出元件1.接触器一)接触器的定义和基本特点接触器是指用于频繁地、远距离地、接通和分断带有负载的主电路或大容量控制电路的自动切换电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明灯、电焊机、电容器组等。与其它开关电器相比较，它具有以下特点：1．动作次数频繁，每小时开闭次数可达150～1500次。2．能通、断较大电流，即有一定过载能力，但一般情况下只能开断正常额定电流，而不能开断短路或故障电流。3．具有失压保护功能，即电压降低很多时，能自动关断。4．可以实现一定距离的控制。第二节PLC输入/输出元件二)接触器的组成1．传动系统2．触头系统3．灭弧系统4．联锁触头（又称辅助触头）5．支架和固定装置见教材P135图6-14三、接触器的分类1．按通、断电流的种类分，可分为直流接触器和交流接触器。2．按接触器的驱动原理分，可分为电磁式接触器、电空式接触器和液压式接触器。3．按接触器的主触头所处的介质分，可分为空气式接触器、真空式接触器和油浸式接触器。4．按接触器同一传动机构所传动的主触头数目分，可分为单极接触器和多极接触器。高标准：符合IEC60947-4-1和GB14048.4标准。长寿命：机械寿命高达2000万次；电寿命高达200万次。强适应性：TH防护处理，可以在湿热的环境中使用。宽电压：线圈控制电压在70%-120%Uc之间波动，不影响产品正常工作。强通用性：具有50Hz-60Hz通用线圈，可以全世界通用。模块化：产品本体上可以附加辅助触头，通电/断电延时触头，机械闭锁等模块。施耐德系列接触器第二节PLC输入/输出元件三）接触器的常见故障与维护要求常见故障：线圈过热、噪声大、不能吸或断维护要求：定期检查，可动部位灵活，固定件无松动；保持触点清洁（详见教材）四）接触器的选用一般遵守下列原则：1．按一般任务选用2．按重任务选用3．按降容量选用２．继电器1）继电器的定义继电器:当输入量(或激励量)满足某些规定的条件是能在一个或多个电器输出电路中产生跃变的一种器件。原理和接触器相似，但是触头多，在电路中起信号传递和转换作用，可实现多路控制。2）继电器的继电特性继电器输入量和输出量之间在整个变化过程中的相互关系称为继电器的继电特征或控制特征.用x表示输入回路量,y表示输出回路的输出量,如图1所示.当输出量x连续变化到一定量xa时,输出量y发生跃变,有0增加到ya值,则是输入量继续增加,是输出保持不变.相反,当减少到xb时,y又突然由ya减少到0.xa被称为继电器的动作值,xb被称为继电器的释放值,ya即是继电器的负载。继电特性图3)继电器的分类按继电器的工作原理或结构特征分类：电磁继电器、固体继电器、温度继电器、舌簧继电器时间继电器、高频继电器等按继电器的外形尺寸分类：微型继电器最长边尺寸不大于10mm的继电器超小型微型继电器最长边尺寸大于10mm，但不大于25mm的继电器小型微型继电器最长边尺寸大于25mm，但不大于50mm的继电器按继电器的负载分类：微功率继电器、弱功率继电器、中功率继电器、大功率继电器按继电器的防护特征分类：密封继电器－采用焊接或其它方法，将触点和线圈等密封在罩子内，与围介质相隔离，其泄漏率较低的继电器；封闭式继电器－用罩壳将触点和线圈等密封（非密封）加以防护的继电器；敞开式继电器－不用防护罩来保护触电和线圈等的继电器；４.继电器结构见教材Ｐ１３６图６－１５西门子系列继电器符合ICE947/VDE0660/GB14048标准。用来控制各种电磁线圈及作为电信号的放大和传递。具有多组常开/常闭触点，实现多路控制，具有高可靠性和百万次机电长寿命。属低价位经济型产品。第二节PLC输入/输出元件二、输出元件3.电磁阀—用于液压和气动系统中的电磁控制，加接续流二极管，减少对系统的干扰４.各种指示灯第三节数控机床PLC控制的故障诊断一、PLC故障的表现形式CNC报警直接找到故障的原因有CNC故障显示，但不反映故障的真正原因故障没有任何提示对后两种情况，可利用系统的自诊断功能，根据PLC的梯形图和I/O状态信息来分析和判断故障的原因PLC的简单概述:可编程控制器是在早期的继电器逻辑控制电路和装置及计算机控制的基础上发展起来的。PLC和CAＤ/CAM及工业机器人是实现工业自动化的三大支柱。PLC常用的编程方法是梯形图，如下图所示：语句表是若干指令的集合,类似于汇编语言程序,易于PLC识别。每条指令由指令字符串和操作数构成。指令字符串是指令的助记符。操作数是该指令所作用的继电器号、通道号、定时/计数器设定值或某些常数。语句表编程有键入方便、编程灵活的优点,但不如梯形图形象、直观。Plc结构图如下：PLC工作过程如下：Plc的扫描工作过程扫描周期为:例配SIEMENS系统的机床显示某报警号，其内容是进给禁止。引起报警的各种因素以输入信号I和标志信号F出现在PLC程序中。（报警号标志F130.1、伺服准备好F122.7、进给起动I5.2、润滑准备好标志F122.0,逻辑关系为：通过操作面板DIAGNOSIS软键，在CRT上PLC状态菜单中观察IB、FB输入及标志字状态位F122.0不为1润滑没有准备好导致进给停止，再检查润滑准备好的条件，进行故障维修。二、数控机床PLC故障诊断的方法1.根据报警号诊断故障2.根据动作顺序诊断故障3.根据控制对象的工作原理诊断故障4.根据PLC的I/O状态诊断故障5.根据PLC梯形图诊断故障6.动态跟踪梯形图诊断故障1.根据报警号诊断故障例：配西门子820数控系统的加工中心，产生7035号报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。处理方法：针对故障的信息，调出PLCI/O状态与拷贝清单对照。SQ28检测分度盘旋转到位，对应PLCI/10.6,SQ25检测分度盘回落到位，对应PLCI/10.0,工作台分度盘回落由PLC/OQ4.7通过KA32驱动电磁阀YV06动作来完成（在PLC状态中观察到I10.0Q4.7均为0，KA32YV06均不动作）手动YV06再观察工作台分度盘是否回落，以确定故障部位。注:另熟悉例6-2和6-32.根据动作顺序诊断故障例：某立式加工中心自动换刀控制示意图。故障现象为换刀臂平移至C时，无拔刀动作。1—刀库2—刀具3—换刀臂升降油缸4—换刀臂5—主轴6—主轴油缸7—拉杆3.根据控制对象的工作原理诊断故障例1：FANUC0T系统数控车床的尾座套筒的PLC输入开关如图，踏开关使套筒顶紧工件时，系统报警例2：配备FANUC0T系统的数控车床，产生刀架奇偶报警，奇数位刀能定位，而偶数位刀不能定位刀架位置编码器有五根信号线输入至PLC，在刀架的转换过程中，五根线根据刀架的不同位置的变化而进行不同的组合，当#634恒为1时，则刀架信号将恒为奇数。4.根据PLC的I/O状态诊断故障例：某数控机床出现防护门关不上，自动加工不能进行的故障，而且无故障显示。该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防护门是由PLC输出Q2.0控制电磁阀YV2.0来实现。检查Q2.0的状态为“1”，但电磁阀YV2.0却没有得电，由于PLC输出Q2.0是通过中间继电器KA2.0来控制YV2.0的，检查发现，中间继电器损坏引起故障。