1 引言
数控机床是典型的机电一体化系统。PLC工程现场界面涉及光、机、电、气、液等复杂的输入输出信令，加之plc对于信号的逻辑处理具有的抽象运算特征，使 得工业现场故障处理工作通常是相当的复杂困难，plc机电系统现场故障往往使得缺少工程经验的设备管理者们束手无策，较长时间的故障处理处理可以大幅度降 低产能，严重影响生产。本文以就事论事的方式平铺直叙具体的机电工程现场故障处理案例，保留住故障处理经验中最珍贵的分析判断过程。
2 数控机床故障诊断案例
2.1 甄别plc内外部故障实例
配备820数控系统的某加工中心，产生7035号报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。在sinumerik 810/820s数控系统中，7字头报警为plc操作信息或机床厂设定的报警，指示cnc系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障的信息，调出 plc输入/输出状态与拷贝清单对照。
工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关sq25、sq28来检测的，其中sq28检测工作台分度盘旋转到位，对应plc输入接口 110.6，sq25检测工作台分度盘回落到位，对应plc输入接口110.0。工作台分度盘的回落是由输出接口q4.7通过继电器ka32驱动电磁阀 yv06动作来完成。
从plc status中观察，110.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，i10.0为“0”,表明工作台分度盘未回落，再观察q4.7为“0”，ka32继 电器不得电，yv06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。
处理方法：手动yv06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，以区别故障在输出回路还是在plc内部。
2.2 诊断接近开关故障实例
某立式加工中心自动换刀故障。
故障现象：换刀臂平移到位时，无拔刀动作。
atc动作的起始状态是：(1)主轴保持要交换的旧刀具。(2)换刀臂在b位置。(3)换刀臂在上部位置。(4)刀库已将要交换的新刀具定位。
自动换刀的顺序为：换刀臂左移(b→a)→换刀臂下降(从刀库拔刀)→换刀臂右移(a→b)→换刀臂上升→换刀臂右移(b→c，抓住主轴中刀具)→主轴液 压缸下降(松刀)→换刀臂下降(从主轴拔刀)→换刀臂旋转180°(两刀具交换位置)→换刀臂上升(装刀)→主轴液压缸上升(抓刀)→换刀臂左移 (c→b) →刀库转动(找出旧刀具位置)→换刀臂左移(b→a，返回旧刀具给刀库)→换刀臂右移(a→b)→刀库转动(找下把刀具)。
换刀臂平移至c位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能：
(1)sq2无信号，使松刀电磁阀yv2未激磁，主轴仍处抓刀状态，换刀臂不能下移。
(2)松刀接近开关sq4无信号，则换刀臂升降电磁阀yv1状态不变，换刀臂不下降。
(3)电磁阀有故障，给予信号也不能动作。
逐步检查，发现sq4未发信号，进一步对sq4检查，发现感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。
2.3 诊断压力开关故障实例
配备fanuc 0t系统的某数控车床。
故障现象：当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报紧。
在系统诊断状态下，调出plc输入信号，发现脚踏向前开关输入x04.2为“1”，尾座套筒转换开关输入x17.3为“l”，润滑油供给正常使液位开关输 入x17.6为“1”。调出plc输出信号，当脚踏向前开关时，输出y49.0为“1”，同时，电磁阀yv4.1也得电，这说明系统plc输入/输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。
当电磁阀yv4.1通电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统plc输入信号中x00.2为“l”。但检查系统 plc输入信号x00.2则为“0”，说明压力继电器有问题，其触点开关损坏。
故障原因：因压力继电器sp4.1触点开关损坏，油压信号无法接通，从而造成plc输入信号为“0”，故系统认为尾座套筒未顶紧而产生报警。
解决 方法：更换新的压力继电器，调整触点压力，使其在向前脚踏开关动作后接通并保持到压力取消，故障排除。
2.4 诊断中间继电器故障实例
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，其状态为“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来控制电磁阀 yv2.0的，检查发现，中间继电器损坏引起故障，更换继电器，故障被排除。
另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障的部位。
2.5 根据梯形图逻辑诊断di点故障实例
配备sinumerik 810数控系统的加工中心，出现分度工作台不分度的故障且无故障报警。根据工作原理，分度时首先将分度的齿条与齿轮啮合，这个动作是靠液压装置来完成的，由plc输出q1.4控制电磁阀yvl4来执行，plc梯形图如图1所示。
图1 分度工作台plc梯形图
通过数控系统的diagnosis能中的“status plc”软键，实时查看q1.4的状态，发现其状态为“0”，由plc梯形图查看f123.0也为“0”，按梯形图逐个检查，发现f105.2为“0”导致f123.0也为“0”，根据梯形图，查看status plc中的输入信号，发现i10.2为“0”，从而导致f105.2为“0”。i9.3、i9.4、i10.2和i10.3为四个接近开关的检测信号，以 检测齿条和齿轮是否啮合。分度时，这四个接近开关都应有信号，即i9.3、i9.4、i10.2和i10.3应闭合，现i10.2未闭合，处理方法： (1)检查机械传动部分。(2)检查接近开关是否损坏。
2.6 根据梯形图逻辑诊断do点故障实例
配备sinumerik 810数控系统的双工位、双主轴数控机床。
故障现象：机床在automatic方式下运行，工件在一工位加工完，一工 位主轴还没有退到位且旋转工作台正要旋转时，二工位主轴停转，自动循环中断，并出现报警且报警内容表示二工位主轴速度不正常。
两个主轴分别由b1、b2两个传感器来检测转速，通过对主轴传动系统的检查，没发现问题。用机外编程器观察梯形图的状态。
f112.0为二工位主轴起动标志位，f111.7为二工位主轴起动条件，q32.0为二工位主轴起动输出，i21.1为二工位主轴刀具卡紧检测输 入，f115.1为二工位刀具卡紧标志位。
在编程器上观察梯形图的状态，出现故障时，f112.0和q32.0状态都为“0”，因此主轴停转，而f112.0为“0”是由于bl、b2检测主轴速度 不正常所致。动态观察q32.0的变化，发现故障没有出现时，f112.0和f111.7都闭合，而当出现故障时，f111.7瞬间断开，之后又马上闭 合，q32.0随f111.7瞬间断开其状态变为“0”，在flll.7闭合的同时，f112.0的状态也变成了“0”，这样q32.0的状态保持为 “0”，主轴停转。bl、b2由于q32.0随f111.7瞬间断开测得速度不正常而使f112.0状态变为“0”。主轴起动的条件f111.7受多方面 因素的制约，从梯形图上观察，发现f111.6的瞬间变“0”引起flll.7的变化，向下检查梯形图pb8.3，发现刀具卡紧标志f115.1瞬间变 “0”，促使flll.6发生变化，继续跟踪梯形图pb13.7，观察发现，在出故障时，i21.1瞬间断开，使f115.1瞬间变“0”，最后使主轴停 转。i21.1是刀具液压卡紧压力检测开关信号，它的断开指示刀具卡紧力不够。由此诊断故障的根本原因是刀具液压卡紧力波动，调整液压使之正常，故障排除。
3 结束语
通过典型实例与故障现象对数控系统、立式加工中心自动换刀故障、配备fanuc 0t系统的某数控车床、配备sinumerik 810数控系统的双工位、双主轴数控机床等运行中存在的问题加以分析，并作出相应的故障排除方法。
(审核编辑: 沧海一土)
