數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修第4章

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修第4章輸入／輸出模塊的故障診斷與維修數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部信息流數(shù)控系統(tǒng)除對(duì)各坐標(biāo)軸位置進(jìn)行連續(xù)控制外，還需對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸正反轉(zhuǎn)與起停、工件的夾緊與松開、冷卻液開/關(guān)、刀具更換、工件及工作臺(tái)交換、液動(dòng)與氣動(dòng)以及潤(rùn)滑等輔助功能進(jìn)行順序控制。順序控制的信息主要是I/O控制，如控制開關(guān)、行程開關(guān)、壓力開關(guān)和溫度開關(guān)等輸入元件；控制繼電器、接觸器和電磁閥等輸出元件；同時(shí)還包括主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)的使能控制以及機(jī)床報(bào)警處理等。PLC是典型的工業(yè)控制器，能滿足上述控制的要求。按生產(chǎn)工藝要求，根據(jù)事先編好的程序，在輸入信號(hào)的作用下，控制系統(tǒng)的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定規(guī)律自動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的順序控制。這些功能直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及其穩(wěn)定性。4.1.1數(shù)控機(jī)床的PLC功能4.1數(shù)控機(jī)床PLC的功能與I/O元件1．PLC與外部信息交換

PLC的輸入、輸出端口是數(shù)控機(jī)床和CNC交換信息的接口。PLC與CNC之間的信息交換有兩部分，CNC發(fā)給PLC的是功能代碼M、S、T信號(hào)，PLC發(fā)給CNC的是各坐標(biāo)的機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)以及M、S、T功能的應(yīng)答信號(hào)。2．PLC在數(shù)控機(jī)床中的作用（l）機(jī)床操作面板控制將機(jī)床操作面板上的控制信號(hào)直接送入PLC，以控制數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行。（2）機(jī)床外部開關(guān)輸入信號(hào)控制將機(jī)床側(cè)的開關(guān)信號(hào)送入PLC，經(jīng)邏輯運(yùn)算后，輸出給控制對(duì)象。這些控制開關(guān)包括各類按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、壓力開關(guān)和溫控開關(guān)等。（3）輸出信號(hào)控制

PLC輸出的信號(hào)經(jīng)強(qiáng)電柜中的繼電器、接觸器，通過機(jī)床側(cè)的液壓或氣動(dòng)電磁閥，對(duì)刀庫、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等裝置進(jìn)行控制，另外還對(duì)冷卻泵電動(dòng)機(jī)、潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)及電磁制動(dòng)器等進(jìn)行控制。（4）伺服控制控制主軸和伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的使能信號(hào)，以滿足伺服驅(qū)動(dòng)的條件，通過驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)、伺服進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和刀庫電動(dòng)機(jī)等。（5）報(bào)警處理控制

PLC收集強(qiáng)電柜、機(jī)床側(cè)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的故障信號(hào)，將報(bào)警標(biāo)志區(qū)中的相應(yīng)報(bào)警標(biāo)志位置位，數(shù)控系統(tǒng)便顯示報(bào)警號(hào)及報(bào)警文本以方便故障診斷。（6）軟盤驅(qū)動(dòng)裝置控制有些數(shù)控機(jī)床用計(jì)算機(jī)軟盤取代了傳統(tǒng)的光電閱讀機(jī)。通過控制軟盤驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行零件程序、機(jī)床參數(shù)、零點(diǎn)偏置和刀具補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)的傳輸。（7）轉(zhuǎn)換控制有些加工中心的主軸可以立／臥轉(zhuǎn)換，當(dāng)進(jìn)行立／臥轉(zhuǎn)換時(shí)，PLC完成下述工作：①切換主軸控制接觸器。②通過PLC的內(nèi)部功能，在線自動(dòng)修改有關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)位。③切換伺服系統(tǒng)進(jìn)給模塊，并切換用于坐標(biāo)軸控制的各種開關(guān)、按鍵等。數(shù)控系統(tǒng)中的PLC可分為“內(nèi)裝型”PLC和“獨(dú)立型”PLC兩種類型。(1)內(nèi)裝型PLC。內(nèi)裝型PLC是指PLC內(nèi)置于CNC裝置內(nèi)，從屬于CNC裝置，與CNC裝置集于一體，如圖所示。3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)中的PLC(2)獨(dú)立型PLC。獨(dú)立型PLC是完全獨(dú)立于CNC裝置、具有完備的硬件和軟件功能、能夠獨(dú)立完成CNC裝置規(guī)定控制任務(wù)的裝置，如圖所示。獨(dú)立型PLC的基本功能結(jié)構(gòu)，與通用型PLC相同。4．PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能實(shí)現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控機(jī)床離散信息的控制主要是M、S、T功能代碼，通過PLCI/O接口，來協(xié)調(diào)刀具軌跡和數(shù)控機(jī)床動(dòng)作的順序控制。

⑴M功能的實(shí)現(xiàn)

M功能為數(shù)控機(jī)床的輔助功能，用M后跟隨2位數(shù)字表示。根據(jù)不同代碼，可實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，主軸齒輪箱的換擋變速，主軸準(zhǔn)停，切削液的開、關(guān)，卡盤的夾緊、松開，換刀機(jī)械手的取刀、歸刀等動(dòng)作的控制。在數(shù)控加工程序被譯碼處理后，CNC裝置控制軟件就將輔助功能的有關(guān)編碼信息，通過PLC輸入接口傳送到相應(yīng)寄存器中，供PLC的邏輯處理軟件掃描，輸出處理結(jié)果，通過輸出接口來控制有關(guān)執(zhí)行元件。例：M00：程序停；M01：選擇停；M02：程序結(jié)束：M03：主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M04：主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M05：主軸停；M07：液狀冷卻；M08：霧狀冷卻；M09：關(guān)冷卻液；M10：夾緊；M11：松開。⑵S功能的實(shí)現(xiàn)

S功能是主軸轉(zhuǎn)速控制功能，主軸轉(zhuǎn)速可用S2位代碼或S4位代碼直接指定，其處理過程如圖所示：主軸控制系統(tǒng)CNC裝置電平轉(zhuǎn)換譯S代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)制轉(zhuǎn)換限幅處理D/A轉(zhuǎn)換PLCS2---S+2位十進(jìn)制數(shù)字指定主軸轉(zhuǎn)速，2位代碼與主軸轉(zhuǎn)速有BCD碼對(duì)應(yīng)表，由PLC譯碼后按參數(shù)控制轉(zhuǎn)速。S4---S加4位十進(jìn)制代碼直接指定主軸轉(zhuǎn)速。例S1500表示控制主軸轉(zhuǎn)速為1500rpm。

CNC根據(jù)給定的數(shù)字量產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，用于主軸驅(qū)動(dòng)回路的控制，PLC完成傳動(dòng)單元變速邏輯控制和數(shù)字轉(zhuǎn)速指令功能。該系統(tǒng)主軸轉(zhuǎn)速是由CNC與PLC共同完成控制的。SINUMERIK3主軸系統(tǒng)控制原理

⑶T功能的實(shí)現(xiàn)

T功能稱為刀具功能，用T代碼后跟2～5位數(shù)字表示刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)。根據(jù)T代碼通過PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀及刀庫管理，即根據(jù)刀具和刀具座的編號(hào)，可以方便可靠地進(jìn)行選刀和換刀控制。根據(jù)取刀和還刀的位置是否固定，可將換刀功能分為固定存取和隨機(jī)存取換刀控制。在固定存取換刀控制中，被取刀具和被還刀具的位置都是固定的，也就是說，換下的刀具必須放回預(yù)先安排好的固定位置。這種換刀方式的換刀時(shí)間較長(zhǎng)，但其控制較簡(jiǎn)單。在隨機(jī)存取換刀控制中，取刀和還刀與刀具座編號(hào)無關(guān)，還刀位置是隨機(jī)的。在執(zhí)行換刀的過程中，當(dāng)取出所需刀具后，刀庫不需轉(zhuǎn)動(dòng)，由機(jī)械手將數(shù)控機(jī)床上換下來的刀具存到取出刀具的位置。這種換刀控制方式，其取刀、換刀和存刀一次完成，換刀時(shí)間較短，提高了生產(chǎn)效率，但其控制較復(fù)雜。CNC裝置電平轉(zhuǎn)換譯T代碼刀號(hào)檢索刀號(hào)判別刀庫回轉(zhuǎn)刀庫回轉(zhuǎn)系統(tǒng)PLC圖所示為采用固定存取換刀控制方式的T功能處理流程圖。零件數(shù)控加工程序經(jīng)CNC裝置譯碼處理后，得到機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的連續(xù)控制信息和機(jī)床開關(guān)量控制信息。開關(guān)量控制信息由CNC裝置控制軟件傳送給PLC，其中T代碼在PLC中進(jìn)一步經(jīng)過譯碼并在刀具數(shù)據(jù)表內(nèi)檢索，找到T代碼所對(duì)應(yīng)的刀具編號(hào)(即數(shù)據(jù)表中的地址)，然后與目前使用的刀號(hào)相比較。如果相同則說明T代碼所指定的刀具就是目前正在使用的刀具，不需要進(jìn)行刀具更換。如果不相同則要進(jìn)行更換刀具操作，首先將主軸(或刀架)上的刀具卸下，放到它的固定刀座號(hào)上；然后將刀庫回轉(zhuǎn)控制信號(hào)送刀庫控制系統(tǒng)，直至T代碼所指定的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置，刀庫停止回轉(zhuǎn)；最后取出所需刀具裝到主軸(或刀架)上。至此，一把刀具的換刀過程結(jié)束。1、常用的輸入元件(1)控制按鈕

控制按鈕是數(shù)控機(jī)床上常見的元器件，如機(jī)床的急停按鈕、啟動(dòng)按鈕等?？刂瓢粹o通常用作短時(shí)間接通、斷開小電流控制電路的開關(guān)。一般的控制按鈕由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸點(diǎn)和外殼等組成，通常制成具有常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)的復(fù)合式結(jié)構(gòu)。起動(dòng)按鈕SBSB停止按鈕按鈕結(jié)構(gòu)原理圖及圖符號(hào)復(fù)位彈簧按鈕盒常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)連接導(dǎo)片按鈕帽4.1.2與PLC相關(guān)的輸入/輸出元件⑵行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，主要用于檢測(cè)機(jī)械的位置，發(fā)出信號(hào)以控制運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向、行程長(zhǎng)短或位置保護(hù)。行程開關(guān)有機(jī)械式和電子式兩種，機(jī)械式又分滑輪式和按鈕式兩種。一般而言，行程開關(guān)都有一常開觸點(diǎn)和一常閉觸點(diǎn)兩對(duì)觸點(diǎn)。行程開關(guān)是有觸點(diǎn)開關(guān)，工作是由擋塊與行程開關(guān)的滾輪或觸桿碰撞時(shí)觸點(diǎn)接通或斷開。在操作頻繁時(shí)易產(chǎn)生故障，工作可靠性較差。⑶接近開關(guān)接近開關(guān)是無觸點(diǎn)開關(guān)，它可以在一定距離內(nèi)檢測(cè)有無物體并給出高電平或低電平信號(hào)。接近開關(guān)具有靈敏度高、頻率響應(yīng)快、重復(fù)定位精度高、工作穩(wěn)定可靠和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。接近開關(guān)常把檢測(cè)頭、檢測(cè)電路及信號(hào)處理電路坐在一個(gè)殼體內(nèi)，殼體帶有螺紋以方便安裝和距離調(diào)整，同時(shí)還有發(fā)光二極管指示其通斷狀態(tài)。常用的接近開關(guān)有電感式、電容式、磁感式、光電式及霍爾式。接近開關(guān)不僅可以作為行程開關(guān)來使用，還廣泛應(yīng)用于定位、測(cè)速等方面。SQSQ①電感式接近開關(guān)。②電容式接近開關(guān)。

③磁感應(yīng)式接近開關(guān)。磁感應(yīng)式接近開關(guān)又稱磁敏開關(guān)，主要對(duì)氣缸內(nèi)活塞位置進(jìn)行非接觸式檢測(cè)。固定在活塞上的永久磁鐵使傳感器內(nèi)振蕩線圈的電流發(fā)生變化，內(nèi)部放大器將電流轉(zhuǎn)換成輸出開關(guān)信號(hào)，根據(jù)氣缸形式的不同，磁感應(yīng)式接近開關(guān)有綁帶式安裝和支架式安裝等類型。

④光電式接近開關(guān)。光電式接近開關(guān)是一種遮斷型的接近開關(guān)，又稱光電斷續(xù)器。當(dāng)接收器接收不到紅外線，而產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，這種開關(guān)有方形的和圓柱形的。

在數(shù)控機(jī)床中，光電式接近開關(guān)常用于刀架的刀位檢測(cè)和柔性制造系統(tǒng)中物料傳送的位置檢測(cè)控制等。⑷其它元器件

數(shù)控機(jī)床中PLC部分的輸入元件不止以上三類，其他的機(jī)床信號(hào)如電流信號(hào)、電壓信號(hào)、壓力信號(hào)、溫度信號(hào)都要由相應(yīng)的傳感器檢測(cè)然后送入系統(tǒng)進(jìn)行判斷，如果工作超常則進(jìn)行報(bào)警等動(dòng)作。2、常用輸出元件（1）接觸器接觸器是一種用來頻繁的接通或斷開帶有負(fù)載的主電路（如電動(dòng)機(jī)）的自動(dòng)控制電器。其用途是用小電流控制大電流。接觸器按照其接觸點(diǎn)通過的電流種類不同，分為直流和交流兩種，一般的交流接觸器的主觸頭有三對(duì)，直流接觸器通常是兩對(duì)。交流接觸器直流接觸器交流接觸器用于接通或斷開交流負(fù)載的主電路，例如數(shù)控機(jī)床的交流主軸電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)。直流接觸器用于接通或斷開直流負(fù)載的主電路，例如直流主軸電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)，其動(dòng)作原理與交流接觸器相似，但直流分?jǐn)鄷r(shí)感性負(fù)載存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能量瞬時(shí)釋放，斷點(diǎn)處產(chǎn)生的高能電弧，因此要求直流接觸器具有一定的滅弧功能。中/大容量直流接觸器主觸點(diǎn)電流大，分?jǐn)鄷r(shí)電弧距離長(zhǎng)，滅弧罩內(nèi)含滅弧柵。小容量直流接觸器主觸點(diǎn)電流較小，滅弧機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。中/大容量直流接觸器當(dāng)接觸器的線圈接通電流時(shí)，鐵芯產(chǎn)生磁場(chǎng)，將銜鐵吸合。銜鐵帶動(dòng)觸頭系統(tǒng)動(dòng)作，主觸頭閉合，從而接通強(qiáng)電電路。同時(shí)常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開，在控制回路中起自鎖和互鎖等作用。當(dāng)接觸器的線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在反作用力彈簧的作用下釋放，觸點(diǎn)系統(tǒng)復(fù)位。由于主觸頭在斷開大電流時(shí)，在動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，會(huì)燒壞觸點(diǎn)并使分?jǐn)鄷r(shí)間延長(zhǎng)，為使接觸器可靠的工作，一般接觸器設(shè)置有滅弧裝置（2）繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化接通斷開控制回路，實(shí)現(xiàn)控制目的的自動(dòng)切換電器。繼電器的輸入信號(hào)可以是電流、電壓等電學(xué)量，也可以是溫度、速度、時(shí)間、壓力等非電量，其輸出一般是觸點(diǎn)的動(dòng)作。按照其輸入信號(hào)的特性分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器等；按照其工作原理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器。機(jī)床電器控制中常用電磁式繼電器和熱繼電器。繼電器的觸頭一般只能通過小電流。所以，繼電器更多用于控制電路中，用以驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。如可以用繼電器的觸點(diǎn)去接通或斷開接觸器的線圈回路。

1）電磁式繼電器電磁式繼電器又有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器等。電流繼電器的線圈串接到被測(cè)量的電路中，用于反映電路電流的變化。為了不影響電路的工作，電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、線圈阻抗小。有欠電流繼電器和過電流繼電器兩種。廣泛用于電力系統(tǒng)二次回路繼電保護(hù)裝置線路中，作為過電流或欠電流保護(hù)元件。電壓繼電器結(jié)構(gòu)與電流繼電器相似，不同的是電壓繼電器是將其線圈并聯(lián)到電路中用以反映被測(cè)電路的電壓值，所以其線圈的匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。用于繼電保護(hù)線路中，作為過電壓保護(hù)或低電壓閉鎖的動(dòng)作元件。中間繼電器實(shí)際上是電壓繼電器的一種，但是它的觸點(diǎn)數(shù)量多（六對(duì)或更多），觸電的電流容量大（一般為5~10A），動(dòng)作靈敏。其主要用途是當(dāng)其他繼電器的觸點(diǎn)數(shù)或者觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)大他們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量。

2）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來保護(hù)電動(dòng)機(jī)，使之免受長(zhǎng)期過載的危害。熱繼電器主要有熱元件、雙金屬片和觸點(diǎn)三部分組成。①串接在電動(dòng)機(jī)主電路中的三個(gè)發(fā)熱元件；②串接在電動(dòng)機(jī)控制電路中的常閉觸點(diǎn)。FR發(fā)熱元件圖符號(hào)熱繼電器文字符號(hào)FR常閉觸點(diǎn)圖符號(hào)熱繼電器由于熱慣性，當(dāng)電路短路時(shí)不能立即動(dòng)作使電路立即斷開，因此不能做短路保護(hù)。同理，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或短時(shí)過載時(shí)，熱繼電器也不會(huì)動(dòng)作，這樣可避免電動(dòng)機(jī)不必要的停車。熱繼電器產(chǎn)品外形圖正常工作常閉觸點(diǎn)閉合過載時(shí)常閉觸點(diǎn)打開電動(dòng)機(jī)工作于重復(fù)短時(shí)工作制時(shí)，要注意確定熱繼電器的允許操作頻率。對(duì)于可逆運(yùn)行和頻繁通斷的電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器做保護(hù)，必要時(shí)可選用裝入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的溫度保護(hù)（如熱敏電阻）或其它保護(hù)。JGX-10F單相JGX-3/10F

三相3）固態(tài)繼電器3．?dāng)?shù)控機(jī)床中PLC的信息交換

數(shù)控機(jī)床中，PLC的信息交換是指以PLC為中心，在CNC、PLC和MT(機(jī)床)三者之間的信息交換。為了討論CNC、PLC和MT各機(jī)械部件、機(jī)床輔助裝置、強(qiáng)電線路之間的關(guān)系時(shí)，常把數(shù)控機(jī)床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”（即機(jī)床側(cè)）兩大部分?！癗C側(cè)”包括CNC裝置的硬件、軟件，以及與CNC裝置連接的外部設(shè)備。“MT側(cè)”包括機(jī)床機(jī)械部分及其液壓、氣壓、潤(rùn)滑、冷卻、排屑等輔助裝置，機(jī)床操作面板、繼電器電路和機(jī)床強(qiáng)電電路等。PLC處于CNC和MT之間，對(duì)NC側(cè)和MT側(cè)的I/O信號(hào)進(jìn)行處理。CNC、PLC和MT之間的信息交換包括以下四個(gè)部分。⑴CNC傳送給PLC

CNC送至PLC信息可由開關(guān)量輸出信號(hào)(對(duì)CNC側(cè)而言)完成，也可由CNC直接送入PLC的寄存器中。主要包括各種功能代碼M、S、T的信息，手動(dòng)/自動(dòng)方式信息及各種使能信息等。⑵PLC傳送給CNC

PLC送至CNC的信息由開關(guān)量輸入信號(hào)(對(duì)CNC側(cè)而言)完成，所有PLC送至CNC的信息地址與含義由CNC裝置生產(chǎn)廠家確定，PLC編程者只可使用不可改變和增刪。這些信息主要包括M、S、T功能的應(yīng)答信息和各坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的機(jī)床參考點(diǎn)信息等。⑶PLC傳送給MT

PLC控制機(jī)床的信號(hào)通過PLC的開關(guān)量輸出接口送至MT中。主要用來控制機(jī)床的執(zhí)行元件，如電磁閥、繼電器、接觸器以及各種狀態(tài)指示和故障報(bào)警等。⑷MT傳送給PLC

機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)可通過PLC的開關(guān)量輸入接口送入PLC中。這些信號(hào)主要是機(jī)床操作面板輸入信息和其上各種按鈕、開關(guān)等信息，如機(jī)床的起停、主軸正反轉(zhuǎn)和停止、各坐標(biāo)軸點(diǎn)動(dòng)、切削液的開關(guān)、刀架卡盤的夾緊與松開、倍率選擇及各運(yùn)動(dòng)部件的限位開關(guān)信號(hào)等信息。不同數(shù)控系統(tǒng)CNC與PLC之間的信息交換方式、功能強(qiáng)弱差別很大，但其最基本的功能是CNC將所需執(zhí)行的M、S、T功能代碼送到PLC，由PLC控制完成相應(yīng)的動(dòng)作。然后再由PLC送給CNC完成信號(hào)FIN。FAGOR8025/8030車床系統(tǒng)PLC信息交換過程

1）PLC的輸入。PLC共有104個(gè)輸入信號(hào)，其中41個(gè)外部輸入信號(hào)，其編號(hào)為I1～I(xiàn)41，它們主要是機(jī)床上的有關(guān)輸入信號(hào)。另外63個(gè)內(nèi)部邏輯輸入信號(hào)，通過內(nèi)部存儲(chǔ)器由CNC傳送給PLC，其編號(hào)為I42～I(xiàn)104，每個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的含義見下表。

序號(hào)PLC輸入信號(hào)編號(hào)

CNC邏輯輸出信號(hào)含義序號(hào)PLC輸入信號(hào)編號(hào)CNC邏輯輸出信號(hào)含義1I49～I(xiàn)56M、S、T、1/2/4/8/10/20/40/80位BCD碼16I85刀庫回轉(zhuǎn)方向信號(hào)2I57X軸使能信號(hào)17I86～I(xiàn)88備用3I58復(fù)位信號(hào)18I89第4軸在運(yùn)動(dòng)中4I59Z軸使能信號(hào)19I90Z軸在運(yùn)動(dòng)中5I60螺紋切削輸出信號(hào)20I91第3軸在運(yùn)動(dòng)中6I61T功能選通信號(hào)21I92X軸在運(yùn)動(dòng)中7I62S功能選通信號(hào)22I93備用8I63M功能選通信號(hào)23I94CNC在執(zhí)行中/循環(huán)啟動(dòng)9I64急停信號(hào)24I95CNC中斷10I65～I(xiàn)79M功能代碼輸出1～輸出1525I96錯(cuò)誤信息11I80手動(dòng)方式26I97備用12I81第4軸使能信號(hào)27I98自動(dòng)方式13I82第3軸使能信號(hào)28I99G00方式運(yùn)動(dòng)14I83C軸使能信號(hào)29I100～I(xiàn)104備用15I84主軸鎖住(準(zhǔn)停)信號(hào)

2)PLC的輸出。PLC共有64個(gè)輸出信號(hào)，其中24個(gè)外部輸出信號(hào)通過I/O1輸出，其編號(hào)為O1～O24，它們主要是給機(jī)床輸入各種開關(guān)量信號(hào)；另外40個(gè)內(nèi)部邏輯輸出信號(hào)通過內(nèi)部存儲(chǔ)器由PLC傳送給CNC，其編號(hào)為O25～O64，每個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的含義見表：序號(hào)PLC輸出信號(hào)編號(hào)

CNC邏輯輸入信號(hào)含義序號(hào)PLC輸出信號(hào)編號(hào)CNC邏輯輸人信號(hào)含義1O33外部啟動(dòng)，可用于錄返自動(dòng)控制8O40X軸機(jī)床參考點(diǎn)脈沖信號(hào)2O34外部停止，可選擇跳到急停子程序9O41顯示方式／手動(dòng)方式轉(zhuǎn)換3O35FFED-HOLD(進(jìn)給保持)10O42選擇停M01／條件程序段4O36EMERGENCY(急停)11O49附加邏輯輸入5O37第4軸機(jī)床參考點(diǎn)脈沖信號(hào)12O50附加邏輯輸入6O38Z軸機(jī)床參考點(diǎn)脈沖信號(hào)13O25～O32，O43～O48，O51～O64暫未使用7O39C軸／第3軸機(jī)床參考點(diǎn)脈沖信號(hào)4.2.1西門子系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能1．利用數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)控PLC狀態(tài)在任何操作狀態(tài)下，找到DIAGNOSIS（診斷）功能。例如在自動(dòng)操作狀態(tài)下，用菜單轉(zhuǎn)換鍵和菜單擴(kuò)展鍵>鍵，進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)查詢功能選擇菜單。按下

4.2常用數(shù)控系統(tǒng)的PLC的監(jiān)控方法按下

DIAGNOSIS診斷菜單按下進(jìn)入PLC輸入狀態(tài)顯示畫面，可以實(shí)時(shí)顯示PLC的輸入狀態(tài)PLC狀態(tài)顯示菜單PLC輸入狀態(tài)按下PLC狀態(tài)顯示菜單按“＞”可進(jìn)入PLC狀態(tài)顯示擴(kuò)展菜單。PLC狀態(tài)顯示擴(kuò)展菜單在擴(kuò)展菜單中可選擇顯示定時(shí)器（T）和計(jì)數(shù)器（C）的實(shí)時(shí)狀態(tài)。2．利用機(jī)外編程器監(jiān)控PLC狀態(tài)

西門子數(shù)控系統(tǒng)的大都采用的是S5系列或者S7系列可編程控制器。其以下以S7-200可編程控制器為例進(jìn)行說明。（1）所需工具與設(shè)備1）一臺(tái)PC機(jī)，要求CPU為80586以上，內(nèi)存為16M以上，硬盤50M以上，安裝有STEP7-MICRO/WIN32軟件；或者是安裝有STEP7-MICRO/WIN32的西門子編程器。2）一根PC/PPI連接電纜線。PLC與計(jì)算機(jī)通信（2）監(jiān)控步驟與方法

1）設(shè)置PC/PPI線纜上的DIP開關(guān)。在DIP開關(guān)上用1、2、3開關(guān)選擇計(jì)算機(jī)所支持的波特率為9.6K（010），用開關(guān)4選擇11位（0），用開關(guān)5選擇DCE模式（0）。2）將PC/PPI線纜的RS-232端（標(biāo)有PC）連接到計(jì)算機(jī)的串行通訊口COM1或者COM2。3）將PC/PPI線纜的RS-485（標(biāo)有PPI）連接到CPU的通訊口。4）編程軟件進(jìn)入編程環(huán)境在菜單中選擇View->Communications->建立通信對(duì)話框：雙擊PG/PC接口對(duì)話框西門子PLC編程軟件中文版4.2.2FANUC0系統(tǒng)的PMC狀態(tài)監(jiān)控按面板右側(cè)的“DGNOSPARAM”按鍵，進(jìn)入診斷初始畫面

按下按下FANUC0系統(tǒng)診斷初始畫面PMC狀態(tài)顯示畫面

FANUC0i系統(tǒng)的PMC狀態(tài)監(jiān)控按功能鍵|SYSTEM|切換屏幕按鍵后，屏幕下部顯示系列軟鍵：按PMC軟鍵后，顯示PMC控制系統(tǒng)菜單：只有在“程序編輯器有效”才能夠顯示此菜單內(nèi)部編程器起動(dòng)后，按右端的繼續(xù)鍵時(shí)，將進(jìn)一步顯示如下所示的菜單。PMC監(jiān)視設(shè)定畫面PMC系統(tǒng)參數(shù)畫面PMC數(shù)據(jù)的輸入輸出畫面梯形圖程序的編輯畫面梯形圖的運(yùn)行/停止鍵定時(shí)器參數(shù)畫面頁號(hào)，翻頁鍵查看用功能指令指定的定時(shí)器號(hào)在梯形圖中指定的地址定時(shí)器延時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)器參數(shù)畫面頁號(hào)，翻頁鍵查看用功能指令指定的計(jì)數(shù)器號(hào)頁號(hào)，翻頁鍵查看保持繼電器畫面用功能指令指定的繼電器號(hào)在梯形圖中指定的地址在PMC系統(tǒng)中使用數(shù)據(jù)表畫面數(shù)據(jù)表組數(shù)數(shù)據(jù)表的組號(hào)數(shù)據(jù)表的開頭地址表參數(shù)各數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)數(shù)FANUC系統(tǒng)的PMC跟蹤功能

PMC中的跟蹤功能（TRACE）是一個(gè)可檢查信號(hào)變化的履歷，記錄信號(hào)連續(xù)變化的狀態(tài)，特別對(duì)一些偶發(fā)性的、特殊故障的查找、定位起著重要的作用。用功能鍵|SYSTEM|切換屏幕，按|PMC|軟鍵→|PMCDGN|→|TRACE|可進(jìn)入信號(hào)跟蹤屏幕。跟蹤存儲(chǔ)畫面跟蹤地址最新狀態(tài)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修第4章輸入／輸出模塊的故障診斷與維修4.3.1PLC故障的表現(xiàn)形式

當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)有關(guān)PLC方面的故障時(shí)，一般有三種表現(xiàn)形式：1）故障可通過CNC報(bào)警直接找到故障的原因。2）雖有CNC故障顯示，但不能反映故障的真正原因。3）故障沒有任何提示。對(duì)于后兩種情況，可以利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)PLC的梯形圖和輸入/輸出狀態(tài)信息來分析和判斷故障的原因，這種方法是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法。4.3

PLC控制模塊的故障診斷4.3.2PLC模塊故障診斷分析方法1．根據(jù)報(bào)警號(hào)診斷故障數(shù)控系統(tǒng)的故障報(bào)警信息，為用戶提供排除故障的信息。查閱設(shè)備維修手冊(cè)，根據(jù)報(bào)警代號(hào)確定故障范圍后，再進(jìn)一步診斷分析故障點(diǎn)。一臺(tái)數(shù)控外圓磨床出現(xiàn)報(bào)警信息為“PLCSTOP”（PLC停止），指示PLC停機(jī)。故障現(xiàn)象：這臺(tái)機(jī)床在自動(dòng)加工時(shí)偶爾出現(xiàn)PLC停止報(bào)警，關(guān)機(jī)重開還可以恢復(fù)正常。在出現(xiàn)故障時(shí)，用DIAGNOSIS菜單查看PLC報(bào)警信息，發(fā)現(xiàn)有時(shí)出現(xiàn)6138

“no

responsefromEU”報(bào)警，有時(shí)出現(xiàn)6139“EUtransmissionerror”報(bào)警。故障分析與檢查：根據(jù)《西門子報(bào)警手冊(cè)》對(duì)報(bào)警的解釋和故障現(xiàn)象分析，故障原因可能是連接PLC接口模塊的電纜有問題，為此對(duì)PLC接口模塊和電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜插頭上的屏蔽線連接不好。故障處理：對(duì)屏蔽線進(jìn)行處理后，開機(jī)測(cè)試，故障再也沒有出現(xiàn)。例１2．根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作，都是按一定的順序來完成。因此，觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過程，將故障和正常時(shí)的情況作比較，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障原因。例２某立式加工中心自動(dòng)換刀故障

1、刀架；2、刀具；3、換刀臂升降液壓缸；4、換刀臂；5、主軸；6、主軸液壓缸；7、拉桿。故障現(xiàn)象：換刀臂平移到位后，無拔刀動(dòng)作

3．根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障

數(shù)控機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的工作原理設(shè)計(jì)的，通過對(duì)控制對(duì)象工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)是診斷故障很有效的方法。4．根據(jù)PLC的I／O狀態(tài)診斷故障