基于PLC的车床电气控制系统故障检测分析

时间:2020-09-06 09:05:13 论文范文 我要投稿

基于PLC的车床电气控制系统故障检测分析

  摘要:PLC是数控机床电气控制系统中的核心,机床的很多控制指令都要经过PLC处理后才能控制执行机构。虽然可编程控制器(PLC)本身的可靠性很高,但故障的检测与故障处理仍是十分必要的,本文以PLC控制系统的常见故障进行了阐述。

  关键词:数控机床 故障检测 PLC

  Abstract: PLC is CNC machine electrical control system, the core, the machine must be a lot of control instructions processed after PLC to control the actuator. Although the programmable logic controller (PLC) high reliability in itself, but the fault detection and fault handling is still very necessary, paper Troubleshooting PLC control system are described.

  Keywords: NC machine tool fault detection PLC

  1、引言

  可编程序控制器简称PLC,是从60年代初迅速发展起来的新一代工业控制装,它采用了微型计算机的基本结构,以原有的继电器逻辑控制系统为基础,逐步发展成为既有逻辑控制、计时、计数、分支程序、子程序等顺序控制功能,又有数字运算、数据处理等功能的一种进行数字运算操作的电子系统。PLC也是由输入部分,逻辑部分和输出部分组成,输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据,逻辑部分处理输入部分所取得的信息,并判断哪些功能需作出输出反应。

  2、设置测试开关与指示灯法

  在车床电气控制系统中控制按钮开关失灵、信号灯损坏、输入信号连接线松脱等故障是设备控制中的常见故障之一。其检测方法一般是设置测试开关与指示灯,对按钮或开关进行多次测试。对按钮或开关有效性产生怀疑时,可把测试开关拔至测试位置,操作被测开关或按钮,根据指示灯状态判断其有效性;设置信号灯测试按钮,按动测试按钮使其所测试的信号灯全部亮或熄灭。

  3、行程定时器法

  行程定时器判断法机器设备等的控制过程通常有输入命令、执行命令和收到完成信号等几个步骤。输入命令后预期未收到完成信号就说明系统发生故障。行程定时器判别法就是根据实际运行时间与预期运行时间之间的关系来判断故障,一般可设置时间定时器值略大于预期运行时间。在收到完成信号前定时器发出时间到信号就说明发生了故障。

  4、利用PLC梯形图跟踪法

  数控机床出现的大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因,有些虽然在屏幕上有报警信息,但不直接反映出报警的原因,还有些故障不产生报警信息,只是有些动作不执行,遇到后2种情况,跟踪PLC梯形图的运行是确诊故障很有效的方法,可以直接将机床的接口、内部继电器、定时器等的状态信息通过梯形图直观显示出来,为维修带来方便。FANUC-0系统和MITSUBISHI系统本身就有梯形图的显示功能,可直接监视梯形图的运行。西门子数控系统因为没有梯形图的显示功能,对于简单故障,可根据梯形图通过PLC的状态显示信息,监视输入、输出及标志位的状态,跟踪程序的运行,而复杂的故障必须使用编程器来跟踪梯形图的运行。

  5、利用PLC的I/O状态法

  在数控机床中,输入/输出信号的传递,一般都要通过PLC的I/O接口来实现,因此,许多故障都会在PLC的I/O接口上反映出来。数控机床的这种特点为故障诊断提供了方便,只要不是数控系统硬件故障,可以不用查看梯形图和有关电路图,直接通过查询PLC的I/O接口状态,找出故障原因。

  例如: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。

  6、超时限故障检测诊断法

  机械设备在自动工作循环中,各个工步的动作都要求在一定的时间内完成,超过了规定的时限而未完成动作,则视为设备运行出现故障。因此可以在被检测工步动作开始时,同时启动一个定时器,定时器的设定时间比规定动作时间长30~40%,如果定时器有输出信号则说明已发生故障。该信号可用作故障显示、报警和故障停机信号。

  7、状态逻辑判断法

  在PLC控制系统中,各输入、输出信号与辅助寄存器之间存在着确定的状态逻辑关系,这种关系是由控制要求决定的。因此,通过检测各状态信号是否符合正常逻辑关系,可以判断其是否处于故障状态。根据检测范围的不同,分为局部状态检测法和系统综合判断法。

  7.1 局部状态检测法

  局部状态检测法就是根据控制系统中某一对或几对输入、输出信号之间的.状态逻辑关系,直接判断故障的发生、故障部位与原因。这种方法特别适用于系统的关键部位以及常见故障的检测,它能有效地检测设备运行动作指令的发出与动作感应元件收到信号的联系,行程开关的先后动作次序以及运行中各工步动作之间的互锁关系。例如,在组合机床控制中,正常情况下机床动力头原位限位开关与向前进给运行的终点限位开关是不会同时被压下的,即这两个输入信号不可能同时为“1”状态。如果这两个输入信号同时出现了“1”状态,则说明至少有一个限位开关出现了卡死故障。因此,可以在用户程序中增加一条这两个信号相与去驱动某继电器的程序。当这种“与”函数的输出状态为“1”,则输出故障显示报警和停机信号。

  7.2 系统综合判断法

  PLC控制系统在正常工作的情况下,各输入、输出信号和中间记忆装置之间存在着确定的逻辑关系,如果这种逻辑关系被打乱,出现异常逻辑关系,必定是控制系统出了故障。此时,PLC应停止执行正常的程序。因此,可以事先编制好一些常见故障的异常逻辑程序,加进用户程序中。

  8、结语

  基于PLC的车床电气控制系统故障检测的方法是多种多样的,掌握常用的检测是及时排除故障的前提,在较复杂的系统中可视不同的具体情况采用不同的方法,或者多种方法结合使用效果更好。

  参考文献

  [1]宁龙卿.如何尽快处理plc控制设备的电气故障.电工技术,2000第7期.

  [2]李大庆.基于PLC的数控机床故障诊断.煤矿机械,2007年11月.

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