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1、利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断内置式内置式PLCPLC外置式外置式PLCPLC数控系统数控系统PLC在数控装置中的形式在数控装置中的形式CNCCNC与与PLCPLC之间之间是相对独立的是相对独立的第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断3CNC 负责完成与数字运算和管理等有关的功能，负责完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等。服控制等。 负责完成与逻辑运算有关的功能，没有轨负责完成与逻辑运算有关的功能，没有轨迹上的具体要求
2、，如工件的装夹、刀具的更换、迹上的具体要求，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关、主轴开停、机床操作面板信号冷却液的开关、主轴开停、机床操作面板信号处理。急停等。处理。急停等。PLC第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断4PLC与数控系统及数控机床间的信息交换与数控系统及数控机床间的信息交换CNCCNCFANUCFANUC信息交换信息交换PMCPMCMTMTF FG GY YX XCNCCNCSIEMENSSIEMENS信息交换信息交换PLCPLCMTMTV VV VQ QI I第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断5PLCPLC在数控机床中的控制功能
3、在数控机床中的控制功能 （1 1）、操作面板的控制。操作面板分为系统操作面）、操作面板的控制。操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入NCNC，然后由，然后由NCNC送到送到PLCPLC，控制数控机床的运行。机床操，控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号，直接进入作面板控制信号，直接进入PLCPLC，控制机床的运行。，控制机床的运行。 （2 2）、机床外部开关输入信号。将机床侧的开关）、机床外部开关输入信号。将机床侧的开关信号输入到送入信号输入到送入PLCPLC，进行逻辑运算。这些开关信号，进行逻辑运算。这些开关信
4、号，包括很多检测元件信号包括很多检测元件信号( (如：行程开关、接近开关、模如：行程开关、接近开关、模式选择开关等等式选择开关等等) )第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断6PLCPLC在数控机床中的控制功能在数控机床中的控制功能 （3 3）、输出信号控制：）、输出信号控制：PLCPLC输出信号经外围控制电输出信号经外围控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。 （4 4）、功能实现。系统送出）、功能实现。系统送出T T指令给指令给PLCPLC，经过译码，经过译码，在数据表内检索，找到在数据表内检索，找到T T代码指
5、定的刀号，并与主轴刀代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号。刀完成后，系统发出完成信号。 （5 5）、）、M M功能实现。系统送出功能实现。系统送出M M指令给指令给PLCPLC，经过译码，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M M指指令完成，系统发出完成信号。令完成，系统发出完成信号。第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断7FANUC FANUC 数控系统数控系统 PMCPMC第六章第六章 利用利用PL
6、CPLC进行故障诊断进行故障诊断8 FANUC数控系统信息交换数控系统信息交换第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断9X X是是机机床床到到PMCPMC的的输输入入信信号号，是是机机床床操操作作板板上上使使机机床床运运行的按钮、开关，如自动加工起动、暂停、急停等信号。行的按钮、开关，如自动加工起动、暂停、急停等信号。 Y Y是是PMCPMC到机床的输出信号，是指令机床的电控元件动作的到机床的输出信号，是指令机床的电控元件动作的继电器、电磁阀，如使主轴正转、反转、停止、切削液打开继电器、电磁阀，如使主轴正转、反转、停止、切削液打开或关闭等信号。或关闭等信号。第六章第六章 利用
7、利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断10 G G是从是从PMCPMC到到CNCCNC的信号，是机床操作者要求的信号，是机床操作者要求CNCCNC执行什么动执行什么动作，如要作，如要CNCCNC处于自动加工、编辑、处于自动加工、编辑、MDIMDI、进给暂停等状态。、进给暂停等状态。 F F是是CNCCNC到到PMCPMC的信号，是的信号，是CNCCNC处理操作者编辑的加工程序后处理操作者编辑的加工程序后指令机床实现的动作，如指令机床实现的动作，如M M代码或代码或T T代码的译码信号，指令主代码的译码信号，指令主轴正反转、切削液的开关或刀具交换等。轴正反转、切削液的开关或刀具交换等。 G G
8、信号和信号和F F信号是信号是CNCCNC系统根据机床的实际操作事先设计好的，系统根据机床的实际操作事先设计好的，信号地址已在信号地址已在PMCPMC中确定，用户只能使用不能更改。中确定，用户只能使用不能更改。11FANUC PMC 功能指令功能指令控制条件控制条件控制条件控制条件ACT=0ACT=0时，关闭定时继电器；时，关闭定时继电器；ACT=1ACT=1时，将定时，将定时继电器初始化，到达设定的时间后，定时时继电器初始化，到达设定的时间后，定时继电器接通。继电器接通。说明说明说明说明18号定时器的设定时间单位为号定时器的设定时间单位为48ms（最大设定时间为（最大设定时间为1572.8s
9、）940号定时器的设定时间单位为号定时器的设定时间单位为8ms（最大设定时间为（最大设定时间为262.1s）延时定时器延时定时器12FANUC PMC 功能指令功能指令控制条件控制条件控制条件控制条件ACT=0ACT=0时，关闭定时继电器；时，关闭定时继电器；ACT=1ACT=1时，将定时，将定时继电器初始化，到达设定的时间后，定时时继电器初始化，到达设定的时间后，定时继电器接通。继电器接通。说明说明说明说明固定定时器号为固定定时器号为11001100，设定时间精度为，设定时间精度为8ms8ms，设定范围为，设定范围为8262136ms8262136ms，执行时间为，执行时间为8ms8ms的整
10、数倍。的整数倍。固定固定定时器定时器13FANUC PMC 功能指令功能指令控制条件控制条件控制条件控制条件 ATC=0ATC=0时时，MOVEMOVE指指令令不不执执行行；ATC=1ATC=1时时，执执行行MOVEMOVE指指令令，输输入入数数据据（1 1个个字字节节）与与比比较较数数据据的的高高、低低4 4位位数数据据进进行行逻辑与运算，把运算结果传送到输出数据的地址中。逻辑与运算，把运算结果传送到输出数据的地址中。说明说明说明说明 左图左图中是将由机床输入的某一编码信号与另一信号共用中是将由机床输入的某一编码信号与另一信号共用地址地址X35X35中的编码信号分离出来，传送到地址中的编码信
11、号分离出来，传送到地址R210R210中。中。逻辑乘数据传送指令逻辑乘数据传送指令14FANUC PMC 功能指令功能指令控制条件控制条件控制条件控制条件BTY=0BTY=0时时，处处理理数数据据（输输入入值值和和比比较较值值）为为2 2位位的的BCDBCD代代码码；BTY=1BTY=1时时，处处理理数数据据（输输入入值值和和比比较较值值）为为4 4位位的的BCDBCD代代码码。ACT=0ACT=0时时，不不执执行行COMPCOMP指指令令，W1W1不不变变；ACT=1ACT=1时时，执执行行COMPCOMP指指令令 ，比较结果输出到，比较结果输出到W1W1。说明说明说明说明数据输入格式：数据
12、输入格式：0 0表示指定输入数据；表示指定输入数据；1 1表示指定输入表示指定输入数据地址数据地址比较结果输出：当基准数据比较数据时，比较结果输出：当基准数据比较数据时，W1=0W1=0；当基准数据；当基准数据比较数据时，比较数据时，W1=1W1=1。数值大小判别指令数值大小判别指令15FANUC PMC 功能指令功能指令控制条件控制条件控制条件控制条件BTY=0BTY=0时时，处处理理数数据据（输输入入值值和和比比较较值值）为为2 2位位的的BCDBCD代代码码；BTY=1BTY=1时时，处处理理数数据据（输输入入值值和和比比较较值值）为为4 4位位的的BCDBCD代代码码。ACT=0ACT
13、=0时时，不不执执行行COINCOIN指指令令，W1W1不不变变；ACT=1ACT=1时时，执执行行COINCOIN指指令令 ，比较结果输出到，比较结果输出到W1W1。说明说明说明说明数据输入格式：数据输入格式：0 0表示指定输入数据；表示指定输入数据；1 1表示指定输入表示指定输入数据地址数据地址比较结果输出：当比较结果输出：当输入值输入值比较值比较值时，时，W1=0W1=0；反之反之，W1=1W1=1。一致性检测指令一致性检测指令第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断16FANUC数控系统数控系统PMC诊断画面诊断画面SYSTEMSYSTEM第六章第六章 利用利用PLC
14、PLC进行故障诊断进行故障诊断17顺序梯形图显示画面顺序梯形图显示画面（PMCLAD）第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断18PMC的的I/O信号和内部继电器的状态显示信号和内部继电器的状态显示(PMCDGN)19数控车床数控车床电动刀架电动刀架PMCPMC控制控制1-刀架电机刀架电机 2-定位盘定位盘 3-定位销定位销 4-刀位检测盘（霍尔开关）刀位检测盘（霍尔开关） 5-磁体磁体 6-转位套转位套 7-碰销碰销 8-刀架体刀架体 9-蜗轮丝杠轴蜗轮丝杠轴 10-刀架底座刀架底座四工位刀架结构图四工位刀架结构图22刀架换到刀架换到过程过程 刀架定位刀架定位刀架定位刀架定
15、位 刀架抬起刀架抬起刀架抬起刀架抬起 刀架转位刀架转位刀架转位刀架转位四工位电动刀架的换刀过程四工位电动刀架的换刀过程 刀架锁紧刀架锁紧刀架锁紧刀架锁紧23电动刀架换刀过程的电动刀架换刀过程的电动刀架换刀过程的电动刀架换刀过程的PMCPMC控制控制控制控制PMCPMC信号定义信号定义选刀过程的选刀过程的PMCPMC刀位信号丢失刀位信号丢失PMCPMC刀位锁紧信号丢失刀位锁紧信号丢失PMCPMC24数控车床刀架电机控制线路图数控车床刀架电机控制线路图25执行换刀指令时，电动刀架不动作执行换刀指令时，电动刀架不动作执行换刀指令时，系统发出电动机过载报警执行换刀指令时，系统发出电动机过载报警执行换刀
16、过程中，某个刀号不能执行正常换刀控制执行换刀过程中，某个刀号不能执行正常换刀控制执行换刀控制时，刀架一直转或发出超时报警执行换刀控制时，刀架一直转或发出超时报警4 41 12 23 3电动刀架控制中的常见故障电动刀架控制中的常见故障电动刀架控制中的常见故障电动刀架控制中的常见故障每次执行换刀时，刀架夹紧不到位每次执行换刀时，刀架夹紧不到位5 526急停报警及超程类故障及诊断急停报警及超程类故障及诊断第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断 FANUC系统急停回路系统急停回路28和为机床面板和手轮急停按钮开关和为机床面板和手轮急停按钮开关信号，为机床防护门开关信号，为信号，为机
17、床防护门开关信号，为机床准备好信号，为伺服准备好信机床准备好信号，为伺服准备好信号，为垂直轴电机抱闸开关信号，号，为垂直轴电机抱闸开关信号，为超程解除开关信号，为超程解除开关信号，*为负逻辑有为负逻辑有效。效。第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断FANUCFANUC系统急停系统急停故障可故障可能原因能原因电气方面电气方面伺服故障伺服故障系统参数系统参数机床机械机床机械第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断30沈阳沈阳FANUCFANUC系统机床一急停信号梯形图系统机床一急停信号梯形图润滑开关润滑开关 变频器报警变频器报警 面板急停面板急停PMCPMC信
18、号输入（信号输入（ESPESP）F45-F45-主轴报警（主轴报警（ALAMALAM） 急停信号输入（急停信号输入（G*ESPG*ESP）K10.2K10.2主轴电机选择）主轴电机选择）第六章第六章 利用利用PLCPLC进行故障诊断进行故障诊断31急停故障急停故障PMC图图沈阳沈阳FANUCFANUC系统机床一急停信号梯形图系统机床一急停信号梯形图32通过对沈阳数控车床增加通过对沈阳数控车床增加DNCDNC在线加工功能说明在线加工功能说明PLCPLC的应用。的应用。33利用利用F1键设定键设定DNCDNC功能功能34 在在FANUC 0i 系列数控系统中，系列数控系统中，G43#5为为DNC开
19、关状态。开关状态。 通过按键通过按键SYSTEM-PMC-PMCDGN-STATUS-FORCE对对G43#5强强制为制为1。35把参数把参数20设为设为I/O=4，138#7=1(在线加工有效）。在线加工有效）。 按按PROGRAM键，然后按软键的扩展键找到此画面选择键，然后按软键的扩展键找到此画面选择DNC-CD出现出现如下画面（画面中内容为存储卡中内容）。如下画面（画面中内容为存储卡中内容）。36 输入文件序号后点击软键输入文件序号后点击软键DNC_STDNC_ST，画面的下部出现下图，说明，画面的下部出现下图，说明CFCF卡中的卡中的O0001O0001文件已经调入。文件已经调入。 按
20、下循环启动键，开始启动程序。当程序执行到换刀指令后，出按下循环启动键，开始启动程序。当程序执行到换刀指令后，出现刀架选刀故障。现刀架选刀故障。( (见视频见视频) )37查看梯形图（刀架反转）信号断是由于不通。查看梯形图（刀架反转）信号断是由于不通。刀架反转信号刀架反转信号38断是由于不通，断导致不通断是由于不通，断导致不通39不通是由于断开，为自动运行状态，为手动状态不通是由于断开，为自动运行状态，为手动状态刀架正转信号刀架正转信号40断是由于断是由于CNCCNC系统没有发出指令信号，为系统没有发出指令信号，为AUTOAUTO；为；为MDIMDI。41查阅查阅FANUCFANUC功能手册，为
21、功能手册，为DNCDNC状态输出，在梯形图中增加指令。状态输出，在梯形图中增加指令。42FANUCFANUC系统运行方式选择如表中所示。系统运行方式选择如表中所示。43G43G43位参数组合决定了位参数组合决定了FANUCFANUC的运行状态。的运行状态。因此要使因此要使DNCDNC运行状态正常，要求和同时为运行状态正常，要求和同时为1 1。44 通过通过PMC的的STATUS画面能够看到当按下操作面板上的画面能够看到当按下操作面板上的F1键时，键时，为为ON状态。说明状态。说明F1的信号输入为。的信号输入为。45在梯形图中增加内容如图。在梯形图中增加内容如图。46 把修改好的梯形图用把修改好的梯形图用CFCF卡传到数控系统，用卡传到数控系统，用软键软键F-ROMF-ROM执行备份。执行备份。
