第9章-可编程控制器模块的故障诊断与维修

第9章可编程限制器模块的故障诊断与修理9.1概述9.2可编程限制器的结构组成和工作原理9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理9.4可编程限制器故障诊断与修理实例9.1概述9.1.1PLC基础学问1．PLC的概念国际电工委员会（IEC）于1987年2月颁布了PLC标准草案第三稿，该草案中对PLC的定义是：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，主要为在工业环境下应用而设计。它接受了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式输入和输出，限制各种类型机械的生产过程。PLC及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原理设计”。下一页返回9.1概述2．PLC的特点（1）牢靠性高，适用于工业现场环境PLC有很强的抗干扰实力，能在恶劣的工业环境中牢靠地工作，这是因为在PLC的硬件和软件上实行了提高牢靠性的措施。下一页上一页返回9.1概述①硬件措施主要有：屏蔽、滤波、电源调整与爱护、联锁、模块化结构、环境检测与诊断电路等。②软件措施主要有：自诊断程序、故障检测、信息爱护与复原等。下一页上一页返回9.1概述（2）编程简洁，易于驾驭PLC接受梯形图编程，尤其对从事继电器限制工作的技术人员和工人，不必驾驭很多困难难懂的计算机语言的限制技术，就能在短时间内学会运用PLC。依据用户须要，在总体方案确定的状况下，选购、组装PLC硬件和编制用户应用软件可同时进行，使得施工周期短，见效快。下一页上一页返回9.1概述（3）限制程序可变，具有很好的柔性在生产工艺流程变更或生产设备更新的状况下，不必变更PLC的硬件设备，只需变更用户程序就可满足要求。PLC除用于单机限制外，在FMC、FMS和FA中也被大量接受。下一页上一页返回9.1概述（4）干脆带负载实力强与一般微机限制设备相比较，PLC的输出模板有较强的驱动负载的实力，一般都能干脆驱动执行元件的线圈，接通和断开强电电路。下一页上一页返回9.1概述（5）接口简洁，维护便利PLC的输入输出接口都设计成可干脆与现场强电相接，有直流24V、48V，沟通11V、220V等各种电压等级产品，在组成系统时干脆选用，简洁便利。接口电路一般为模块式，便于修理更换。特殊是有的PLC可以带电插拔输入输出模块。例如，在运行中发觉某个模块出现故障，可以不停电，干脆带电取下坏板块，换上好板块，大大缩短了故障修复时间。下一页上一页返回9.1概述（6）功能完善现代PLC具有数字和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、依次限制、功率驱动、通讯、人机对话、自检、记录和显示功能，使设备限制水平大大提高。（7）便于实现机电一体化。由于PLC的结构紧凑、体积小，所以简洁装入机械设备内部，实现机电一体化。微机PLC简洁装入仪表中，实现机电一体化。（8）通信、网络技术趋于标准化，利于实现计算机网络限制。下一页上一页返回9.1概述3．PLC的分类（1）按结构形式划分按结构形式PLC分为整体箱式和模块组合式两种。整体式PLC是把各组成部分安装在少数几块印刷电路板上并同电源一起装配在一个壳体内形成一个整体。这种PLC结构简洁，节约材料，体积小，通常为小型PLC或低档PLC。其I/O点数固定且较少，运用不是很敏捷。有时点数不够可再增加一个只含有输入输出部分的扩展箱来扩充点数。与其相应，含有CPU主板的部分称为主机箱。主机箱与扩展箱之间由信号电缆相连。下一页上一页返回9.1概述（2）按限制规模分限制规模主要指限制开关量的出入点数及限制模拟量的模入、模出，或两者兼而有之（闭路系统）的路数，但主要以开关量计。模拟量的路数可折算成开关量的点，大致一路相当于8~16点。依这个点数，PLC可分为超小型机、小型机、中型机及大型机四种类型。下一页上一页返回9.1概述①超小型机，其I/O点数在64以内，内存容量在256~1000B之间；②小型机，其I/O点数在64~256之间，内存容量在1~3.6KB之间；③中型机，其I/O点数在256~2048之间，内存容量在3.6~13KB之间；④大型机，其I/O点数在2048以上，内存容量在13KB以上。下一页上一页返回9.1概述4．PLC的主要功能（1）依次限制功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其它各种逻辑连接，进行开关限制。（2）运动限制功能是指通过高速计数模块和位置限制模块等进行单轴或多轴限制。（3）过程限制功能是指通过PLC的智能PID限制模块实现对温度、压力、速度、流量等流量参数的闭环限制。下一页上一页返回9.1概述（4）数据处理功能是指PLC进行数据传送、数据比较、数据移位、数制转换、逄术运算与逻辑运算以及编译和译码等操作。（5）通讯联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位计算机的链接等，实现远程I/O限制或数据交换，以及完成规模较大系统的困难限制。（6）监控功能是指PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对系统中出现的异样状况进行报警和记录，甚至自动终止运行；也可用于在线调整和修改限制程序中的计时器、计数器的设定值或强制置I/O状态。下一页上一页返回9.1概述（7）步进限制功能是指用步进指令来实现有多道加工工序的限制，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的限制，以取代由硬件构成的步进限制器。（8）定时、计数限制功能是指用PLC供应的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数限制，以取代时间继电器和计数继电器。（9）数模转换功能是指通过D/A、A/D模块完成模拟量和数字量之间的转换。下一页上一页返回9.1概述9.1.2数控机床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单元接口输入至PLC中，除极少数信号外，绝大多数信号的含义及所占PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义，如在SIEMENS810系统中，机床侧的某一开关信号通过I/O端子板输入至I/O模块中。设该开关信号用I10.2来定义，在软键功能DIAGNOSIS的PLCSTATUS状态下，通过视察IB10的第2位“0”或“1”来获知该开关信号是否有效。下一页上一页返回9.1概述2．PLC至机床PLC限制机床的信号通过PLC的开关量输出接口传送到机床侧，全部开关量输出信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。如在SIEMENS810系统中，机床侧某电磁阀的动作由PLC模块的输出信号来限制，设该信号用Q1.4来定义。该信号通过I/O模块和I/O端子板输出至中间继电器线圈，继电器的触点又使电磁阀的线圈得电，从而限制电磁阀的动作。同样，Q1.4信号可在PLCSTATUS状态下，通过视察QB1的第4位“0”或“1”来获知该输出信号是否有效。下一页上一页返回9.1概述3．CNC至PLCCNC送至PLC的信息可由CNC干脆送入PLC的寄存器中，全部CNC送至PLC的信号含义和地址（开关量地址或寄存器地址）均由CNC厂家确定，PLC编程者只可运用，不行变更和增删。如数控指令的M.S.T功能，通过CNC译码后干脆送入PLC相应的寄存器中。如在SIEMENS810系统中，M03指令经译码后，送入FY27.3寄存器中。下一页上一页返回9.1概述4．PLC至CNCPLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成，全部PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，PLC编程者只可运用，不行变更和增删。如SINUMERIK810数控系统中Q108.5为PLC至CNC的进给使能信号。图9-1为内装式PLC输入/输出信息示意图。下一页上一页返回9.1概述9.1.3数控机床PLC的功能1．机床操作面板限制将机床操作面板上的限制信号干脆送入PLC，以限制数控系统的运行。机床操作面板上各类限制开关的功能可以参阅具体的机床操作说明。2．机床外部开关输入信号限制将机床侧的开关信号送入PLC，经逻辑运算后，输出给限制对象。这些限制开关包括各类限制开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等。下一页上一页返回9.1概述3．输出信号限制PLC输出的信号经强电柜中的继电器、接触器，通过机床侧的液压或气动电磁阀，对刀库、机械手和回转工作台等装置进行限制，另外还对冷却泵电动机、润滑泵电动机及电磁制动器进行限制。下一页上一页返回9.1概述4．伺服限制限制主轴和伺服进给驱动装置的使能信号，以满足伺服驱动的条件，通过驱动装置，驱动主轴电动机、伺服进给电动机和刀库电动机等。5．报警处理限制PLC收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，将报警标记区中的相应报警标记位置位，数控系统便显示报警号及报警文本以便利故障诊断。下一页上一页返回9.1概述6．软盘驱动装置限制有些数控机床用计算机软盘取代了传统的光电阅读机。通过限制软盘驱动装置，实现与数控系统进行零件程序、机床参数、零点偏置和刀具补偿等数据的传输。7．转换限制有些加工中心的主轴可以立/卧转换，当进行立/卧转换时，PLC完成下述工作：（1）切换主轴限制接触器。（2）通过PLC的内部功能，在线自动修改有关机床数据位。（3）切换伺服系统进给模块，并切换用于坐标轴限制的各种开关、按键等。上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理9.2.1PLC的结构组成1．硬件组成PLC是由中心处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元（模块）、编程器、扩展接口、外设I/O接口和电源组成。PLC的硬件设备是通用的，便于用户按须要组合。下一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理1）中心处理器（CPU）中心处理器是PLC的主要部分，是系统的核心。它通过输入模块（板）将现场的外设状态读入并依据用户程序去处理，依据处理结果通过输出模块去限制现场设备。2）存储器PLC的存储器用来存储程序和数据，分以下两部分：下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理（1）系统程序存储器系统程序存储器用以存放系统程序，包括系统管理程序、监控程序、模块化应用功能子程序，以及对用户程序做编译处理的编译说明程序等。（2）用户存储器用户存储器随限制器的运用环境而定，随生产工艺的不同而变动。包括用户程序存储区及工作数据存储区。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理3）输入/输出单元（模块）（I/O模块）I/O模块是CPU与现场用户I/O设备之间联系的桥梁。PLC的输入模块用以接收和采集外设各类输入信号，（如从操作按钮、各种开关、数字拔码盘开关等送来的开关量；或由电位器、传感器等供应的模拟量），并将其转换成CPU能接受和处理的数据。PLC的输出模块则是将CPU输出的限制信息转换成外设所须要的限制信号去驱动限制对象（如接触器、电磁阀、指示灯、调整装置等）。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理4）编程器编程器用于对用户程序的编制、编辑、调试检查，还可以通过其键盘调用和显示PLC内部的一些状态和系统参数实现监控功能，一般编程器上有供编程用的各种功能键和数码显示灯，以及编程、监控转换开关等。它通过接口与CPU联系，完成人机对话。PLC在正常工作时可不需编程器，所以编程器设计为独立部件，一般只在程序输入和检修时运用。因此，一台编程器可供多台PLC运用。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理编程器可分为简易型和智能型两类，前者只能连机编程，且只能输入和编辑梯形图的指令表程序。但简易编程器价格便宜，一般用于小型PLC编程，或者用于PLC限制系统的现场调试和检修。智能型编程器既可连机编程又可脱机编程；既可输入指令表程序又可干脆生成和编辑梯形图程序，运用起来便利直观，但价格较高。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理5）扩展接口当用户的输入输出设备所需的I/O点数超过了主机（基本单元）的I/O点数时，可用I/O扩展单元来加以扩展。I/O扩展接口就是用于扩展单元与基本单元之间的连接，它使得I/O点数的配置更为敏捷。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理6）外设I/O接口（通讯接口）是指PLC主机与其它PC、上位计算机、外部设备及其它终端的连接口。7）电源PLC的电源是指将外部输入的沟通电，经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电子电路工作须要的直流电源电路或电源模块。输入、输出接口电路的电源彼此独立，以避开或削减电源间的干扰。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理2．软件组成1）系统软件系统软件也称系统程序，是由PLC生产厂家编制并固化在ROM中与相应的硬件一起供应应用户的。系统软件是可用来管理、协调PLC各部分的工作，以发挥PLC硬件的功能，便利用户运用的通用程序。一般系统程序应包括以下功能：下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理（1）系统配置登记及初始化不同的限制对象，不同的限制过程其PLC限制系统的配置不同，所以系统程序在PLC上电或复位时首先对各模块进行登记，安排地址。做初始化，为系统的运行做好准备。（2）系统自诊断对CPU、存储器、电源、I/O模块进行故障诊断测试，若发觉异样则停止执行用户程序，显示故障代码，等待处理。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理（3）吩咐识别与处理操作人员通过键盘操作对PLC发出各种工作指令，系统程序不断地监视键盘，接收每一个操作吩咐并加以说明，然后按相应的指令去完成相应的操作，最终将结果显示给操作人员。（4）用户程序编译用户运用PLC编写的工作程序送入PLC后，首先要由系统编译程序对其进行翻译，变成CPU可以识别执行的指令码程序后，才被送入用户程序存储器，同时还要对用户输入的程序进行语法检查，发觉错误并返回提示信息。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理（5）模块化程序及调用管理有些生产厂家为便利用户编程，向用户供应一些小程序模块，每个模块都具有确定的功能和调用条件，用户须要时只须按调用软件进行调用即可，而不必另行编写。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理2）应用软件（1）PLC的编程语言PLC是专为工业生产过程的自动限制而开发的通用限制器，运用编程简洁是它的一个突出优点。犹如一般计算机一样，PLC也有其编译系统，它可以把一些文字符号和图形符号编译成机器代码，PLC主要的编程语言有梯形图和语句表，各厂家的编程语言只能在本厂的PLC上运用。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理（2）PLC的指令系统PLC具有丰富的指令集，既可实现困难的操作，又易于编程。这些指令可分为两类：基本指令和特殊功能指令。其中基本指令是指干脆对输入、输出点进行操作的指令，包括输入、输出和逻辑“与”、“或”、“非”等。表9-1、9-2分别为SIEMENS数控系统中常用的S7-200、S7-300的基本指令。有关S7-200、S7-300的指令系统请参阅相关手册。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理9.2.2PLC的工作原理PLC限制是在硬件的支持下，通过执行反映限制要求的用户程序来实现的。这一点和计算机的工作原理是一样的。PLC接受循环扫描方式。循环扫描，就是接受对整个程序循环执行的工作方式。就是说，用户程序的执行不是从头到尾只执行一次，而是执行完一次之后，又返回去执行其次次、第三次……直至停机。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理下面从PLC工作过程的角度来加深相识PLC的工作原理。PLC的工作过程基本上是用户程序的执行过程，是在系统软件的限制下依次扫描各输入点的状态，按用户逻辑解算限制逻辑，然后依次向各输出点发出相应的限制信号。除此之外，为提高工作牢靠性和刚好接收外来的限制吩咐，在每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、计算机的通信恳求。整个扫描过程如图9-2所示。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理1．自诊断自诊断功能可使PLC系统防患于未燃，从而在发生故障时能尽快修复。2．与外设通信自诊断正常后PLC即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信恳求便相应处理。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理3．输入现场状态完成前两步工作后PLC便扫描各输入点，读入各点的状态和数据，如开关的通/断状态、A/D转换值、BCD码数据等，并把这些状态值和数据写入已定义为输入状态表和数据存储器的暂存单元，形成现场输入的“输入过程映像”。

下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理4．解算用户逻辑即执行用户程序。一般是从用户程序存储器的最低地址（0000H）存放的第一条程序起先，在无跳转状况下按存储器地址递增的方向依次扫描用户程序，按用户程序进行逻辑推断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑。下一页上一页返回9.2可编程限制器的结构组成和工作原理5．输出结果将本次扫描过程中解算逻辑的最新结果送到输出模块取代前一次扫描解算的结果，也称为输出刷新。在依次完成上述五步操作后，PLC又从自诊断起先进行下一次扫描。如此不断反复循环扫描，以实现对过程及设备的连续限制，直到收到停止吩咐，或遇到其它如停电、故障等现象时才停止工作。上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理9.3.1可编程限制器的维护机器设备在确定工作环境下运行，总是要发生磨损甚至损坏。尽管PLC是由各种半导体集成电路组成的精密电子设备，而且在牢靠性方面实行了很多措施，但由于所应用的环境不同，将对PLC的工作产生较大的影响。因此，对PLC进行维护是特别必要的。PLC维护的主要内容有：下一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理1．供电电源在电源端子处测量电压变更是否在标准范围内。一般电压变更上限不超过110%供电电压，下限不低于80%供电电压。2．外部环境温度在0~550C范围内，相对湿度在85%以下，振动幅度小于0.5mm，振动频率为10~55HZ，无大量灰尘、盐分和铁屑。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理3．安装条件基本单元和扩展单元安装是否坚固，连接电缆的连接器是否完全插入并旋紧，接线螺钉是否有松动，外部接线是否有损坏。4．寿命元件对于接点输出继电器，电器寿命为：阻性负载寿命一般为30万次，感性负载则为10万次。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理对于锂电池，要检查电压是否下降。由于存放用户程序的随机存储器（RAM）、计数器和具有保持功能的协助继电器等均用锂电池爱护，一般锂电池的的工作寿命为5年左右，当锂电池的电压渐渐降低到确定的限度时，PLC基本单元上电池电压跌落指示灯亮，这就提示由锂电池支持的电压还可保留一周左右，必需更换锂电池。调换锂电池的步骤为：下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理（1）购置好锂电池、做好准备工作；（2）拆装之前，先把PLC通电约15s（使作为存储器备用电源的电容充电，在锂电池断开后，该电容对RAM作短暂供电）；（3）断开PLC沟通电源；（4）打开基本单元的电池盖板；（5）从电池支架上取下旧电池，装上新电池；（6）盖上电池盖板。从取下旧电池到换上新电池的时间要尽量短，一般不允许超过3min。假如时间过长，用户程序将消逝。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理9.3.2可编程限制器故障诊断1．可编程限制器故障的表现形式数控机床可编程限制器故障的表现形式为：1）从CNC故障报警可干脆找到故障缘由这种依据报警信息干脆找到故障的数控机床，要求CNC有特别完善的检测功能，CNC与PLC之间的通信功能特别强大，对数控修理人员来说，机床的故障诊断与修理变得越来越直观。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理2）有CNC故障显示，但不反映故障的真正缘由一些数控机床的故障诊断功能不很完善，当出现故障，CNC报警信息只能或许指出故障部位，有时CNC报警信息显示的内容与故障部位毫无关联，可能误导修理人员，修理人员依据自己的阅历和数控机床的具体状况综合分析推断，才能找出故障的真正缘由。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理3）出现故障没有任何提示因为数控系统没有该故障方面的检测，CNC没有任何提示显示，修理人员不知从何下手，只能依据数控机床的具体故障现象，综合理论分析推断。当涉及到线路板级修理时，由于没有技术图纸有时须要自己绘制草图，修理难度较大。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理2．可编程限制器故障诊断对于数控机床的PLC故障诊断，修理人员应充分利用数控装置显示报警信息，依据控制对象的工作原理，结合PLC梯形图分析限制对象动作的逻辑关系，通过查询PLC的I/0接口状态，分析故障产生的缘由，确定故障发生的部位，做到快速精确地解除故障。常用的PLC故障诊断的方法有以下几种：下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理1）依据报警号诊断故障现代数控系统有丰富的自诊断功能，能在显示器上显示故障的报警信息，为修理人员供应各种机床的状态信息，充分利用这些状态信息，就能快速解除故障。要求修理人员熟悉驾驭数控机床修理手册中故障信息代码的含义，能够依据报警信息确定故障发生的部位。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理2）依据动作依次诊断故障数控机床上用于换刀的机械手及托盘装置的自动交换动作，都是按确定的依次来完成的。因此视察机械装置的运动过程，比较发生故障时和正常时的机床的状态信息，就可发觉疑点，诊断出故障缘由。要求修理人员驾驭数控机床自动交换动作的依次，机械机构工作原理。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理3）依据限制对象的工作原理诊断故障数控机床的PLC程序是依据限制对象的依次限制工作原理编制的，通过对限制对象工作原理的分析，结合PLC的I/0状态，也是诊断故障的有效方法。要求修理人员驾驭数控机床自动交换执行机构的电气限制原理，熟悉限制执行机构必需满足的输入条件。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理4）依据PLC的I/0状态诊断故障数控机床的输入/输出信号通过PLC的I/O接口来实现，只要熟悉限制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态，可以不必分析梯形图中的逻辑关系，通过对比PLC的I/O接口状态就能找出故障缘由。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理5）通过PLC梯形图诊断故障假如PLC、的输入/输出点数多，逻辑限制困难，就要通过PLC梯形图来分析和诊断。接受这种方法诊断机床故障，首先驾驭机械动作执行依次，以及互联锁关系，然后利用CNC系统的自诊断功能或通过机外编程器，依据PLC梯形图查看相关的输入、输出及标记位的状态，以确定故障缘由。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理6）动态跟踪梯形图诊断故障有些PLC发生故障时，静态查看输入/输出及标记状态均为正常，但在运行过程中输入/输出及标记状态已变更，此时必需通过PLC动态跟踪，实时跟踪输入/输出及标记状态的瞬间变更，依据PLC动作原理做出诊断。要求修理人员熟悉PLC基本指令，能够依据梯形图分析动作执行依次。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理对于数控机床的PLC故障诊断，具体问题具体分析，上述的诊断方法可结合应用，故障诊断的关键是：（1）要熟悉限制对象的各种条件标记，特殊是输入/输出信号标记。（2）熟悉检测开关安装位置。如限位开关、接近开关和压力开关等在数控机床中具体位置，当输入条件不满足时可以很快定位测量。（3）要了解执行机构的动作依次过程和互联锁关系，熟悉PLC基本指令，能够分析梯形图。（4）能够进行PLC动态跟踪操作，依据逻辑关系实时跟踪输入/输出及标记状态的瞬间变更。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理3．SIEMENS810系统PLC报警产朝气理SIEMENS810系统的PLC通过机床制造厂家编制的用户程序，可以对机床侧的故障进行诊断，出现故障后进行报警，在屏幕上显示报警信息，并实行相应的处理措施。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理若遇到较困难的故障最好运用机外编程器对PLC程序的运行进行在线监视。1）SIEMENS810系统的诊断菜单诊断功能（DIAGNOSIS）是SIEMENS810系统特别有用的功能，在任何操作状态下，在软键功能中找到DIAGNOSIS功能，按下面的软键后，进入诊断菜单，其菜单功能如图9-3所示。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理诊断菜单可以显示NC报警信息、PLC报警信息、PLC操作信息、PLC状态显示、NC系统版本显示，按“>”键进入扩展菜单（图9-4）。在扩展菜单内可以显示、修改NC机床数据和PLC机床数据，还可以显示进给轴和主轴的伺服数据等。在图9-3所示的诊断菜单中，按PLCALARM下面的软键，可以查看已发生的还没有被清除的全部PLC报警（6000~6063和6100~6163范围内的）信息，如图9-5所示。

下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理2）PLC报警产朝气理SIEMENS810系统的PLC6000~6063故障报警和7000~7063操作信息显示的报警信息来自机床厂家编制的报警文本，该文本格式如下：％PCAN6000=AXESDRIVENOTOKN6063=OILLEVELISLOWN7000=WORNWHEELN7063=BRINGWHEELABOVEVERTICALMASTERM02下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理SIEMENS810系统的报警文本只能在编程器或者计算机上编制，然后在数控系统初始化菜单中通过RS232接口传入数控系统，这个报警文本在GAl和GA2版本中只能传入不能传出，在GA3版本中既可以传入也可以传出。出现故障报警后，报警号和报警信息显示在屏幕其次行的故障显示行上。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理那么故障是如何检测出来的，又如何依据机床厂家编制的报警文本显示机床报警的呢?这些报警是PLC系统依据输入端子输入的故障检测信号，通过PLC用户逻辑程序把相应的标记位置位，产生报警信号。NC系统与PLC之间有信号约定，PLC的报警标记位与报警号和相应的报警信息是一一对应的。NC系统依据从PLC传来的报警信号，把存储在存储器中的机床厂家编制的报警文本的相应报警信息调出，在屏幕上显示报警信息。表9-3是810系统PLC标记位与报警号的关系。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理3）利用诊断功能实时视察PLC的各种状态在诊断菜单中，可以实时显示PLC的各种状态，如输入状态、输出状态、标记位、数据位状态，以及定时器和计数器的状态等。这对故障检测是特别有用的。在诊断（DIAGNOSIS）菜单中，按PLCSTATUS下面的软键，进入PLC状态显示菜单，如图9-6所示，按相应的软键可以实时视察PLC的输入、输出、标记位和数据位等的状态。按“>”按键进入如图9-7所示的画面，可显示定时器和计数器的实时状态。下一页上一页返回9.3数控机床可编程限制器的故障诊断与修理例如在图9-5所示的PLC状态显示菜单中，按IW（输入字）下面的软键，进入PLC输入状态显示画面（图9-8），通过键盘上的方向键和翻页键，可以找到所要视察的PLC输入点的状态。上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-1配备SIEMENS820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SIEMENS810/820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比照。这个故障的处理方法是，手动YV06电磁阀，视察工作台分度盘是否回落，以区分故障在输出回路还是在PLC内部。下一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-2某数控机床的换刀系统在执行换刀指令时不动作，机械臂停在行程中间位置上，CRT显示报警号，查手册得知该报警号表示换刀系统机械臂位置检测开关信号为“0”及“刀库换刀位置错误”。依据报警内容，可诊断故障发生在换刀装置和刀库部分，由于相应的位置检测开关无信号送至PLC接口，从而导致机床中断换刀。造成开关无信号输出的缘由有两个：一是由于液压或机械上的缘由造成动作不到位而使开关得不到感应；二是电感式接近开关失灵。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-3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限制电磁阀YV2.0来实现。检查Q2.0的状态，其状态为“1”，但电磁阀YV2.0却没得电，由于PLC输出Q2.0是通过中间继电器KA2.0来限制电磁阀YV2.0的，检查发觉，中间继电器损坏引起故障，更换继电器，故障解除。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例对上述问题还有一种比较简洁好用的方法，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，就能快速诊断出故障的部位。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-4故障现象为机床不能启动，但无报警信号，这种状况大多由于机床侧的准备工作没有完成，如润滑准备、冷却液准备等。查阅PLC有关的输入/输出接口，发觉I3.1为“1”，其余均正常，从接口表9-4看，正常状态是I3.1为“0”。检查压力开关SP92，找到故障缘由是滤油阀脏堵造成油压增高。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-5机床同上，故障现象为分度台旋转不停，但无报警号。查阅输出接口，发觉输出Q0.4为“1”，Q0.7为“1”，从接口表看，Q0.4为“1”表明分度台无制动，Q0.7为‘1“表明分度台处于旋转状态。再检查输入接口，发觉I15.7为“0”，其余正常，其缘由是限位开关SQ12损坏。更换后，PLC输入/输出均复原正常，故障解除。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-6配备SIEMENS810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。依据工作原理，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限制电磁阀YV14来执行，PLC梯形图如图9-9所示。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例通过数控系统的DIAGNOSIS自诊断功能中的“STATUSPLC”软键，实时查看Q1.4的状态，发觉其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”。按梯形图逐个检查，发觉F105.2为“0”导致F123.0也为“0”，依据梯形图，查看STATUSPLC中的输入信号，发觉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，处理方法是：（1）检查机械传动部分。（2）检查接近开关是否损坏。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-7某卧式加工中心出现回转工作台不旋转的故障。依据故障对象，用机外编程器调出有关回转工作台的梯形图，如图9-10所示。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例依据回转工作台的工作原理，旋转时首先将工作台气动浮起，然后才能旋转，气动电磁阀YV12受PLC输出Q1.2的限制。因加工工艺要求，只有当两个工位的分度头都在起始位置，回转工作台才能满足旋转的条件，I9.7、I10.6检测信号反映两个工位的分度头是否在起始位置，正常状况下，两者应当同步，F122.3是分度头到位标记位。故障诊断的结论是，两个工步分度头不同步。处理方法：（1）检查两个工位分度头的机械装置是否错位。（2）检查检测开关I9.7、I10.6是否发生偏移。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-8配备SIEMENS810系统的双工位、双主轴数控机床，如图9-11所示。故障现象是，机床在AUTOMATIC方式下运行，工作在一工位加工完，一工位主轴还没有退到位且旋转工作台刚要旋转时，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。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例两个主轴分别由B1、B2两个传感器来检测转速，通过对主轴传动系统的检查，没发觉问题。用机外编程器视察梯形图的状态，如图9-12所示。在图中，F112.0为二工位主轴起动标记位，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记位。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例在编程器上视察梯形图的状态，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B1、B2检测主轴速度不正常所致。动态视察Q32.0的变更，发觉故障没有出现时，F112.0和F111.7都闭合，而当出现故障时，F111.7瞬间断开，之后又立刻闭合，Q32.0随F111.7瞬间断开其状态变为“0”，在F111.7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。B1、B2由于Q32.0随F117.0瞬间断开测得速度不正常而使F112.0状态变为“0”。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例主轴起动的条件F111.7受多方面因素的制约，从梯形图上视察，发觉F111.6的瞬间变“0”引起F111.7的变更，向下检查梯形图PB8.3，发觉刀具卡紧标记F115.1瞬间变“0”，促使F111.6发生变更，接着跟踪梯形图PB13.7，视察发觉，在出现故障时，I21.1瞬间断开，使F115.1瞬间变“0”，最终使主轴停转。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缘由是刀具液压卡紧力波动，调整液压使之正常，故障解除。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-9图9-13为某立式加工中心自动换刀限制示意图。故障现象为，换刀臂平移至C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。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例自动换刀的依次是：换刀臂左移（B→A）→换刀臂下降→（从刀库中拔刀）→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1800（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，出现此故障，缘由有以下几种可能：下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例①SQ2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，使换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降；③电磁阀有故障，赐予信号也不能动作。逐步检查，发觉SQ4未发出信号，进一步对SQ4检查，发觉感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例例9-10一台配备SIEMENS810系统的数控淬火机床常常出现3号报警。这台机床在正常加工过程中常常出现3号“PLCStop”（PLC停止）报警，关机再开还可以正常工作。细致视察故障现象，每次出现故障停机时，都是一工位淬火能量过低时发生，假如不出现PLC停止的报警，应当出现一工位能量低的报警，并且出现3号报警时还有“6105MissingMC5Block”（MC5块丢失）的PLC报警信息，指示限制程序调用的程序块不行用。依据电气原理图，一工位能量低信号连接到PLC的输入I5.1，如图9-14所示。检查PLC有关输入I5．1的限制程序，这部分的程序在PBl2块5段中，具体如下：下一页上一页返回9.4可编程限制器故障诊断与修理实例AI5.1JCPB21BE在