1 作用分析
本文主要以数控机床中的PLC为例，简要介绍一下PLC在数控维修过程中的作用。
（１）PLC的含义和作用 PLC是采用模块化的设计，编程语言标准有五种：①顺序功能图 （ＳＦＣ）。②功能块图 （ＦＢＤ）。③指令表 （ＩＬ）。④结构文本（ＳＴ）。⑤梯形图 （ＬＤ）。其中普遍采用梯形图编程，因其简单、直观、明了。PLC硬件与计算机硬件结构相似，根据结构形式的不同分为整体式和模块式。PLC由ＣＰＵ板、输入输出板、电源板、功能模块板组成。PLC在数控系统中，控制着机床的各种开关、继电器及定时器的动作，故在日常工作中出现故障的几率也较大。
（２）PLC的性能特点 PLC包括软件和硬件两部分。硬件主要包括中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、编程器、编程器接口及扩展接 口 存 储 器 接 口 等。中 央 处 理 器 （ＣＰＵ）是PLC的运算和控制中心，完成各种运算和协调系统各部分的工作。ＣＰＵ的运算速度取决于芯片的位数；存储器用于存放程序和数据，包括系统存储器和用户存储器，有三种类型即ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ和ＥＥＰ－ＲＯＭ。ＲＡＭ是用ＣＭＯＳ电 池 作 后 备 电 源，ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ是可擦写存储器，ＥＰＲＯＭ需专用擦除器，ＥＥＰＲＯＭ采用电擦除。Ｉ／Ｏ单元是与外部连接的接口，接收和输出信号必须经过此单元处理才能执行。电源单元，PLC一般用市电，也有用２４ＶＤＣ电源供电。PLC软件包括监控程序和用户程序。监控程序是用于PLC本身的运行，包括系统管理程序，用户指令解释程序，标准程序和系统调用模块；用户程序是用户自行编制的用于对具体生产过程的控制，一般以梯形图较多。
（３）PLC的软件控制原理以梯形图的形式简要介绍一下PLC的软件控制，PLC简单地说就是控制继电器的输入、输出，包括输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器、状态继电器及数据寄存器等。
数控机床中的PLC、机床与ＣＮＣ之间的关系如图1所示。
图1
从机床侧至PLC的输入信号地址为Ｘ，从PLC至机床侧的输 出 信 号 为Ｙ， 从PLC至ＣＮＣ系统地址为Ｇ，从ＣＮＣ至PLC地址为Ｆ。梯形图能较方便地为用户查找故障点，使故障直观明了。通常梯形图上的地址信号通过结合电路图和机床接口信号地址表综合查找，较容易确定故障部位。使之判断故障到底是由PLC引起的还是机床、ＣＮＣ系统等引起的。只有熟练地运用PLC，认真分析电气图样，才能做到故障查找迅速准确，避免不必要的麻烦。
2 故障诊断与维修
在维修数控机床时，首先根据经验观察故障出在哪里，是由机床还是ＮＣ系统引起的；其次对照电路图和PLC梯形图查找相应的故障部位。PLC形象地说就是一些开关、继电器及电磁阀等部件输入、输出信号的控制总成。通常电动机、控制单元及伺服单元的故障PLC是不能控制的。PLC对机床的正常运行起着至关重要的作用。梯形图由触点、地址名称 （输入／输出端子）连接而成。输入端在左边，输出端在梯形图的右端，查看梯形图时从左往右，从上往下的顺序。地址信号通常都在纸质梯形图上标注出来，便于归类查找。ＦＡＮＵＣ ０ｉ系统的PLC主要以梯形图的形式表示，较容易理解。
举例：我 所ＨＡＡＳ ＶＦ－３加 工 中 心 是 一 台ＦＡＮＵＣ ０－Ｍ数控系统。在加工过程中主轴突然换高低挡 时，出 现 “ＳＰ ＳＨＩＦＴ ＦＡＩＬ（主 轴 换 挡 失败）”的报警，主轴停转。换挡原理是主轴经电动机传动，由电磁阀通过压缩空气拨动变速箱的滑移齿轮进行高低两个挡位的转换，每个挡位都是无级调速，这种结构既增加了主轴的扭力，又使主轴能以３０００ｒ／ｍｉｎ高速旋转。此时借助梯形图 （见图２），就能较方便地找出主轴不换挡的故障所在。
根据电路图中找出齿轮换挡报警处的继电器代号Ｒ５２０．７，通 过 梯 形 图 可 知，控 制Ｒ５２０．７信 号 有Ｒ５２０．０、Ｆ１５０．２、ＳＵＢＴＭＲ按梯形图从后往前找，控制Ｒ５２０．０的信号有Ｆ１５２．１、Ｘ０．１、Ｘ０．３、Ｆ１５２．０及Ｄ４８０．５等，另主轴在高速或低速时其控制信号有光标闪烁 即 有 故 障 产 生。控 制 高 速 的 信 号Ｒ５２０．２有Ｒ５２０．４、Ｆ１５２．１、Ｘ０．６、Ｘ２．３及Ｒ５２０．７等；控制低速Ｒ５２０．３信号有Ｒ５２０．４、Ｆ１５２．０、Ｆ１５２．１、Ｘ０．６、Ｘ２．３图２及Ｒ５１６等。Ｒ５２０．７（ＧＳＡＬ）是齿轮换挡报警继电器信号；Ｒ５２０．０（ＧＳＦＩＮ） 是 齿 轮 换 挡 完 成 信 号；Ｆ１５０．２（ＳＦ）是辅助功能完成信号 （高速接口运行信号）；ＴＭＲ是定时器信号；Ｒ５２０．２（ＳＰＧＨＩ）主轴高速挡继电器信号；Ｒ５２０．３（ＳＰＧＬＯ）主轴低速挡继电器信号结合电路图逐级查找。在高速换低速时Ｒ５２０．７显示 光 标 闪 烁，出 现 故 障。控 制Ｒ５２０．７信 号 有Ｒ５２０．０、Ｆ１５０．２、ＳＵＢＴＭＲ（定 时 器 ）。Ｒ５２０．０（ＧＳＦＩＮ）是齿轮换挡完成信号；要使齿轮换挡信号正常，就 必 须 使Ｄ４８０．５和Ｘ０．１，Ｘ０．３信 号 正 常。Ｄ４８０．５是电磁阀控制信号，经检查该电磁阀由于阀芯发生粘连，在高低换挡时无法正常动作，至使换挡失败。更换后正常。
3 结语
通常，一台数控机床的数控系统出现故障后应先了解其发生的原因，认真分析，再通过 “诊断”功能，结合梯形图，查找起来就比较容易。只有不断积累经验，才能在实际工作中游刃有余。
(审核编辑: 沧海一土)
