姜長江

PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用研究

姜長江

(宿遷經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 宿遷 223600)

現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)精密，運(yùn)行過程十分復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行故障的檢測和維修難度較大，效率較低。通過分析數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行期間的常見故障類型，應(yīng)用PLC控制技術(shù)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的故障診斷和維修，充分發(fā)揮其在邏輯性編程上的優(yōu)勢，可大幅提高故障檢測準(zhǔn)確率和維修效率，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

PLC控制技術(shù)；數(shù)控機(jī)床維修；具體應(yīng)用；實(shí)例分析

數(shù)控機(jī)床集合了傳感檢測、計(jì)算機(jī)信息處理、機(jī)械制造、液壓、氣動(dòng)和光機(jī)電等技術(shù)于一體，具有柔性強(qiáng)、效率高等優(yōu)勢，可應(yīng)用于各種工件的加工制造，是機(jī)械加工領(lǐng)域的主要設(shè)備。數(shù)控機(jī)床在使用過程中一旦出現(xiàn)故障，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。為保障數(shù)控機(jī)床設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)用PLC控制技術(shù)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修準(zhǔn)確率極高，可大幅提高維修效率，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

1　PLC控制技術(shù)的概念和應(yīng)用

1.1　PLC控制技術(shù)的概念

PLC一般是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等構(gòu)建的通用控制系統(tǒng)，主要由中央處理單元、輸入和輸出單元、存儲(chǔ)器、電源、通訊單元等組成。PLC控制系統(tǒng)一般是通過裝載相應(yīng)的程序與預(yù)先設(shè)置好的工作流程，采用循環(huán)掃描等方式，完成系統(tǒng)下達(dá)的指令任務(wù)。

1.2　數(shù)控機(jī)床與PLC控制系統(tǒng)的連接

將PLC控制技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床維修中，主要是為了確保數(shù)控系統(tǒng)在處理連續(xù)數(shù)字信息軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，還能夠處理相應(yīng)的機(jī)床動(dòng)作。數(shù)控機(jī)床與PLC控制系統(tǒng)信息的連接通過CNC裝置與數(shù)控機(jī)床的中介環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，依照CNC內(nèi)部、機(jī)床外部等離散信號(hào)，有序進(jìn)行流程控制，確保指令任務(wù)得以順利執(zhí)行[1]。

1.3　PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用

(1)故障檢測。運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行全面檢測，可以快速、精準(zhǔn)地分析故障原因，確定故障位置，為后續(xù)的具體修理和維護(hù)工作提供依據(jù)。在運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障檢測時(shí)，往往會(huì)設(shè)置獨(dú)立的數(shù)控機(jī)床維修檢測線路，以此保障數(shù)據(jù)傳輸順暢。

(2)維修。目前利用PLC控制技術(shù)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)運(yùn)行中存在的故障，并按照設(shè)定好的程序?qū)嵤z測和診斷，在多個(gè)PLC裝置相互配合下，能夠獲得較好的維修效果。

2　PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用方向

2.1　維修準(zhǔn)備

在對機(jī)床設(shè)備的故障問題進(jìn)行排查之前，先要做好前期的準(zhǔn)備工作，才能保證各項(xiàng)工作的有序進(jìn)行。在對機(jī)床設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分析時(shí)，首先要對機(jī)床設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面了解。如果機(jī)床設(shè)備在運(yùn)行期間已經(jīng)發(fā)出了相應(yīng)的警示信息，維修人員需要對主軸區(qū)域是否存在明顯的故障進(jìn)行科學(xué)判斷，還要根據(jù)警示信息進(jìn)行深入分析，才能為后期維修工作奠定良好的基礎(chǔ)。在對機(jī)床設(shè)備主軸區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，可以借助潤滑壓力開關(guān)對其進(jìn)行判定。如果發(fā)現(xiàn)機(jī)床設(shè)備內(nèi)部存在故障，PLC控制系統(tǒng)能在第一時(shí)間發(fā)出相應(yīng)的提示信息，確保其能及時(shí)被維修人員捕捉[2]。

2.2　故障診斷

在后期對故障進(jìn)行檢測和診斷時(shí)，運(yùn)用PLC控制技術(shù)中的診斷和維護(hù)、信號(hào)控制分析等功能可確定主軸故障的位置，總結(jié)產(chǎn)生異常的原因，有利于提升診斷效率。另外，運(yùn)用PLC控制技術(shù)能夠全面檢測零件安裝位置，準(zhǔn)確判斷電機(jī)主軸運(yùn)行是否穩(wěn)定。PLC控制技術(shù)還可支持測量系統(tǒng)的運(yùn)行，準(zhǔn)確對數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障實(shí)施測量和檢查，為后續(xù)維修操作提供科學(xué)的依據(jù)和指導(dǎo)[3]。

2.3　故障分析

運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行故障分析是以工作順序?yàn)榛疽罁?jù)，具有時(shí)效性和高效性的優(yōu)點(diǎn)。通過分析數(shù)控機(jī)床日常運(yùn)行情況的監(jiān)控與記錄，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比之后，判斷是否發(fā)生了故障。此種利用原有參數(shù)對故障進(jìn)行檢測與判斷的方式更加準(zhǔn)確和可靠，可以通過數(shù)據(jù)細(xì)微的變化找出故障原因，給維修人員提供更加精準(zhǔn)的信息[4]。

2.4　硬件連接

在數(shù)控機(jī)床維修中合理應(yīng)用PLC控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的硬件連接，以此為數(shù)控機(jī)床維護(hù)奠定良好的硬件基礎(chǔ)。利用數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)控制電氣設(shè)備進(jìn)行精確分析，保障內(nèi)部系統(tǒng)中不同頻率信號(hào)都能得到有效傳輸。通過將PLC控制技術(shù)與電氣設(shè)備相結(jié)合，能夠提高數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性[5]。

3　案例分析

3.1　急停報(bào)警類故障處理

急停報(bào)警類故障的處理原理是通過PLC程序控制急停電氣回路，借助相應(yīng)的操作面板或急停按鈕，使數(shù)控機(jī)床停止運(yùn)行，以此確保數(shù)控機(jī)床和操作人員的安全性。如在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)急停報(bào)警類故障，會(huì)導(dǎo)致機(jī)床設(shè)備長時(shí)間停機(jī)，出現(xiàn)無法復(fù)位的情況。由于數(shù)控機(jī)床急停功能需要借助PLC程序的電氣控制回路來實(shí)現(xiàn)，因此需要在數(shù)控操作面板上串聯(lián)急停按鈕，并在回路中串聯(lián)繼電器線圈，使其在連通狀態(tài)下常開觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，從而產(chǎn)生輸入信號(hào)。

應(yīng)用PLC控制技術(shù)處理急停報(bào)警類故障時(shí)，需先確定外部運(yùn)行允許信號(hào)，在標(biāo)準(zhǔn)PLC配置系統(tǒng)中定義輸入地址，如與電氣接線相一致即可判斷相應(yīng)的輸入信號(hào)。當(dāng)松開急停按鈕后，可在PLC狀態(tài)監(jiān)測界面中觀察到輸入點(diǎn)的電平變化情況。如信號(hào)點(diǎn)無變化，則說明急?；芈房赡艹霈F(xiàn)短路，需進(jìn)行深入檢查和判斷；如信號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)變化，則表示急?；芈分袩o短路情況。例如：某數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)抵擋故障，系統(tǒng)報(bào)警后進(jìn)行急停檢測，經(jīng)PLC控制程序診斷判定故障原因?yàn)橹鬏S掛擋錯(cuò)誤。維修人員只需根據(jù)PLC對系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，就可判斷主軸轉(zhuǎn)動(dòng)是否存在故障，為維修工作的開展奠定良好基礎(chǔ)[6]。

3.2　自動(dòng)換刀類故障處理

自動(dòng)換刀系統(tǒng)為數(shù)控機(jī)床的核心組成部分。隨著的科技快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置的形式日益多元化，常見的有帶刀庫形式、回轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)塔頭式等，運(yùn)用PLC控制技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置的有序控制。由于自動(dòng)換刀環(huán)節(jié)涉及到數(shù)控機(jī)床多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)，信號(hào)的輸入與輸出也十分復(fù)雜，因此很容易出現(xiàn)故障。

當(dāng)自動(dòng)換刀系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，CNC裝置的在線自診斷系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)信息，工作人員要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的電氣原理圖，進(jìn)行手動(dòng)換刀，并觀察1號(hào)刀的刀位信號(hào)輸入情況，如有輸入可利用PLC梯形圖進(jìn)行深入檢查，如無輸入可注重檢查霍爾元件，仔細(xì)查找故障原因，常見故障有霍爾元件損壞、電源供給等。如1號(hào)刀刀位信號(hào)輸入點(diǎn)存在異常，應(yīng)對PLC梯形圖程序?qū)嵤┖侠硇薷?。例如某?shù)控機(jī)床在運(yùn)行狀態(tài)下，無法響應(yīng)換刀指令，PLC系統(tǒng)由此發(fā)出警示信號(hào)。維修人員經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)換刀位置與要求不符，可運(yùn)用PLC控制技術(shù)進(jìn)行輔助維修，采用終端方式完成刀具更換動(dòng)作。

4　結(jié)語

PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的維修中可以發(fā)揮非常重要的作用，能夠有效地提高數(shù)控機(jī)床維修的效率和準(zhǔn)確性。應(yīng)用PLC控制技術(shù)還可以保障各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)性，對各系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行明確的制定與劃分，保證數(shù)控機(jī)床可以快速地恢復(fù)工作狀態(tài)，進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率。

[1] 吳文韜.數(shù)控機(jī)床加工精度超差故障維修案例分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2020,56(9):187-188.

[2] 張素芳,李海松,仝寶意.PLC控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用[J].今日自動(dòng)化,2022(3):40-42.

[3] 孫宇.數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與機(jī)床維修[J].南方農(nóng)機(jī),2019, 50(6):117.

[4] 排如克·努爾敦.PLC控制技術(shù)對數(shù)控機(jī)床維修的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程,2020(23):59-61.

[5] 葉忠立.數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)的探討[J].機(jī)械管理開發(fā), 2020,35(12):282-283.

[6] 楊來順.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的預(yù)防性維修策略探討[J].山東冶金,2020,42(5):79-80.

Application of PLC control technology in maintenance of CNC machine tools

JIANG Changjiang

(Suqian Economic and Traed Higher Vocational Technical School of Jiangsu, Suqian, Jiangsu 223600, China)

The existing CNC machine tools have a precise structure and very complex operation processes. Once a fault occurs, it is difficult to carry out the maintenance work. By analyzing the common fault types of CNC machine tools during operation, it can be found that the application of PLC control technology to repair CNC machine tools and the use of its logical programming to carry out fault diagnosis have a high accuracy, can greatly improve the maintenance efficiency, and has a strong practical value in modern industrial production.

PLC control technology; CNC machine tool maintenance; specific application; case analysis

TG659

A

2096–8736(2022)06–0035–03

姜長江(1984—)，男，江蘇沭陽人，大學(xué)本科，助理講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)。

責(zé)任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立