劉 捷 陳競(jìng)雄 蔣士博

（①四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽(yáng)618000;②廣安桂興水泥有限公司，四川廣安 638018）

某廠B2016A型龍門刨床電控系統(tǒng)經(jīng)變頻技術(shù)和PLC技術(shù)改造后，能耗水平、噪聲、故障率等都有大幅度的降低，機(jī)床的可靠性有了較大的提高，但在機(jī)床出現(xiàn)電氣故障時(shí)，查找比較麻煩。該廠提出在原改造基礎(chǔ)上開發(fā)一故障診斷系統(tǒng)，能方便、快捷、直觀地找出故障發(fā)生處。本文利用PLC技術(shù)和觸摸屏（阻態(tài)軟件）強(qiáng)大的信息處理功能和信息顯示功能，開發(fā)出了該刨床電氣系統(tǒng)故障診斷程序，在出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)觸摸屏提供的大量故障信息，檢修人員可準(zhǔn)確地處理故障。

1 PLC程序開發(fā)

1.1 電氣改造原理圖及PLC接線圖

電氣改造原理圖［1］如圖1。在原改造圖上［2］增加了觸摸屏。

PLC接線圖如圖2。利用原FX2N－80MR－001型PLC基本單元多余的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，增加了各診斷部位的聯(lián)接回路。（基于篇幅，原PLC接線圖［2］未畫）。

1.2 外部設(shè)備故障診斷程序設(shè)計(jì)［3－4］

圖3是外部設(shè)備故障診斷梯形圖。外部設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、油泵和變頻器，有外部設(shè)備故障時(shí)，用起保停電路保持，信號(hào)用觸摸屏顯示。X34是操作站的復(fù)位按鈕，M41是觸摸屏上的復(fù)位按鈕。故障排除后，點(diǎn)一下這兩個(gè)按鈕中的一個(gè)，M50變?yōu)镺FF，將消除觸摸屏上的故障顯示。

1.3 工作臺(tái)步進(jìn)步退故障診斷程序設(shè)計(jì)

圖4是工作臺(tái)步進(jìn)或步退過(guò)程中，工作臺(tái)可能發(fā)生的各種故障的梯形圖，這些故障現(xiàn)象通過(guò)觸摸屏顯示。圖中M1和M2是工作臺(tái)步進(jìn)和步退標(biāo)志;在按下步進(jìn)（X6）或步退（X7）按鈕時(shí)，若工作臺(tái)無(wú)步進(jìn)或步退動(dòng)作，M101或M106變?yōu)镺N;具體是那一個(gè)行程開關(guān)動(dòng)作，用M205～M208來(lái)鎖存故障信號(hào)。

1.4 工作臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行故障診斷程序設(shè)計(jì)

工作臺(tái)的自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程與前進(jìn)/后退換向行程開關(guān)和前進(jìn)/后退減速行程開關(guān)的狀態(tài)變化密切相關(guān)，如果這4個(gè)行程開關(guān)出了問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)停止工作臺(tái)的自動(dòng)運(yùn)行，并用觸摸屏給出行程開關(guān)故障信號(hào)。在排除了故障并且按了故障復(fù)位按鈕（M50為ON）后，系統(tǒng)返回初始步M0（見圖5）。

在按下工作臺(tái)前進(jìn)起動(dòng)按鈕X10或后退起動(dòng)按鈕X11時(shí)，若工作臺(tái)起動(dòng)失敗，M102變?yōu)镺N（見圖6）。

工作臺(tái)在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，M103為ON，不應(yīng)碰到終端限位開關(guān)。若前進(jìn)換向行程開關(guān)X2失靈，將會(huì)碰到前進(jìn)終端限位開關(guān)X0，M210變?yōu)镺N。若后退換向行程開關(guān)X3失靈，將會(huì)碰到后退終端限位開關(guān)X1，M211變?yōu)镺N（見圖6）。

在前進(jìn)步M20，如果沒有碰到前進(jìn)減速行程開關(guān)（X4為OFF）就碰到了前進(jìn)換向行程開關(guān)（X2的常閉觸點(diǎn)變?yōu)镺FF），將由步M20轉(zhuǎn)換到步M37（見圖5），觸摸屏將顯示“前進(jìn)減速行程開關(guān)故障”。在慢速后退步M23，設(shè)置了定時(shí)器T3，設(shè)定值比慢速后退的正常時(shí)間長(zhǎng)。若在離開前進(jìn)減速行程開關(guān)X4后，X4沒有變?yōu)镺FF，T3的定時(shí)時(shí)間到時(shí)也將轉(zhuǎn)換到步M37。

在前進(jìn)減速步M21，用定時(shí)器T2監(jiān)視前進(jìn)換向行程開關(guān)X2，若在T2設(shè)置的時(shí)間到時(shí)該限位開關(guān)的常閉觸點(diǎn)沒有斷開，X2仍然為ON，T2的常開觸點(diǎn)閉合，系統(tǒng)由步M21轉(zhuǎn)換到M38，觸摸屏將顯示“前進(jìn)換向行程開關(guān)故障”。

后退減速行程開關(guān)和后退換向行程開關(guān)的故障診斷方法與上述的基本上相同。

1.5 橫梁運(yùn)行故障診斷程序設(shè)計(jì)

見圖7。橫梁運(yùn)行過(guò)程中有可能出現(xiàn)5種故障:上升限位開關(guān)動(dòng)作、左側(cè)限位開關(guān)動(dòng)作和右側(cè)限位開關(guān)動(dòng)作，橫梁放松行程開關(guān)故障和橫梁夾緊過(guò)流繼電器故障。以上故障信息均通過(guò)觸摸屏顯示。

橫梁夾緊裝置松開的過(guò)程用定時(shí)器T7和T8來(lái)監(jiān)視，如果超過(guò)了它們的設(shè)置時(shí)間，將進(jìn)入步M35，顯示“橫梁放松行程開關(guān)故障”。橫梁夾緊過(guò)程用定時(shí)器T9來(lái)監(jiān)視，如果超過(guò)了T9設(shè)置的時(shí)間，進(jìn)入步M36，顯示“橫梁夾緊過(guò)流繼電器故障”。

2 MT －510T 通信的設(shè)置與操作［5－7］

2.1 觸摸屏通信電纜接線［4］

觸摸屏背面的PC＆PLC通信端口是連接PC機(jī)的編程口和連接RS－485/422外部設(shè)備的通信口，通信電纜接線如圖8所示。

2.2 觸模屏畫面的總體規(guī)劃

規(guī)劃比較復(fù)雜的系統(tǒng)的觸摸屏畫面時(shí)，首先應(yīng)考慮設(shè)置主畫面。

主畫面是最重要的畫面，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)一般顯示主畫面，主畫面應(yīng)顯示系統(tǒng)主要的信息，并能進(jìn)行最頻繁的操作。

應(yīng)仔細(xì)劃分系統(tǒng)的功能，將同一功能的輸入、輸出信息放在一個(gè)畫面中，便于對(duì)該功能的操作和監(jiān)視。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果出現(xiàn)故障，不論當(dāng)時(shí)顯示的是什么畫面，都應(yīng)及時(shí)了解和處理發(fā)生的故障。本系統(tǒng)的故障信號(hào)較多，為此專門設(shè)置了故障畫面。在其他畫面內(nèi)都設(shè)置了故障信號(hào)燈。在出現(xiàn)故障時(shí)，點(diǎn)擊“故障顯示”按鈕，將進(jìn)入故障顯示畫面。

在確定了需要設(shè)置哪些畫面，以及它們之間的相對(duì)關(guān)系后，可以畫出畫面之間的轉(zhuǎn)換圖。根據(jù)該轉(zhuǎn)換圖，用各畫面中的畫面切換按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)畫面之間的切換。圖9是本系統(tǒng)的畫面轉(zhuǎn)換關(guān)系圖。

2.3 主畫面的設(shè)計(jì)

主畫面（見圖10）形象直觀地顯示龍門刨床工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、抬刀動(dòng)作和與工作臺(tái)有關(guān)的限位開關(guān)的通斷狀態(tài)。用指示燈顯示工作臺(tái)的各種狀態(tài)，例如前進(jìn)、后退、慢速切入、前進(jìn)減速和后退減速，以及工作臺(tái)步進(jìn)和步退。還用指示燈顯示油泵風(fēng)機(jī)、變頻器的狀態(tài)，以及進(jìn)刀、退刀和故障信號(hào)等。

2.4 故障顯示畫面設(shè)計(jì)

故障顯示畫面見圖11。出現(xiàn)故障時(shí)，其他畫面的“故障”指示燈亮，按“故障顯示”，切換到故障顯示畫面。

在故障顯示畫面中，故障被分為工作臺(tái)故障、外部故障和橫梁刀架故障。出現(xiàn)的故障對(duì)應(yīng)的故障指示燈變?yōu)榧t色。

［1］陳競(jìng)雄.基于可編程序控制器和變頻器的龍門刨床控制系統(tǒng)的研究［D］.重慶:重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，2005.

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