在線診斷在數(shù)控機(jī)床故障維修中的應(yīng)用

楊建芳

(許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南許昌461000)

西門(mén)子SINUMERIK 840D/810D數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)在操作面板沒(méi)有內(nèi)置STEP 7軟件時(shí)無(wú)法查看PLC程序，造成有些復(fù)雜故障維修無(wú)法進(jìn)行?，F(xiàn)結(jié)合在維修中遇到的實(shí)例介紹利用STEP 7軟件，通過(guò)PC A-dapter連接SINUMERIK 840D/810D數(shù)控系統(tǒng)NCU單元，實(shí)現(xiàn)SINUMERIK 840D/810D系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床故障的在線診斷，為數(shù)控機(jī)床的故障維修提供技術(shù)支持。

1 在線診斷的意義

針對(duì)SINUMERIK 840D/810D控制系統(tǒng)機(jī)床，一般性用戶報(bào)警可以通過(guò)系統(tǒng)報(bào)警信息和機(jī)床電氣原理圖實(shí)現(xiàn)故障的快速診斷。對(duì)于報(bào)警信息不明確機(jī)床故障，僅靠系統(tǒng)報(bào)警信息和機(jī)床電氣原理圖已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行故障診斷，這時(shí)通過(guò)在線診斷技術(shù)，利用機(jī)床電氣原理圖與PLC程序相結(jié)合的方法追蹤故障信號(hào)相應(yīng)的PLC數(shù)據(jù)位可以快速定位故障點(diǎn)，減少設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間。

2 在線診斷的適用范圍

機(jī)床制造商所編寫(xiě)的故障報(bào)警信息過(guò)于簡(jiǎn)單，多個(gè)信息接點(diǎn)公用一個(gè)報(bào)警信息。這種情況下報(bào)警信息只是說(shuō)明一個(gè)模塊或者一個(gè)回路故障，不能準(zhǔn)確指向故障點(diǎn)。比如控制系統(tǒng)中的刀具交換錯(cuò)誤報(bào)警。在這樣報(bào)警中報(bào)警信息所指示出的信息量有限，不能明確指示出故障點(diǎn)，這時(shí)我們就可以通過(guò)在線診斷達(dá)到確診和最終排除故障的目的。

故障報(bào)警過(guò)多，相互關(guān)聯(lián)。一次出現(xiàn)多個(gè)報(bào)警，其中相互關(guān)聯(lián)，有一個(gè)報(bào)警屬于主報(bào)警，因?yàn)樗某霈F(xiàn)衍生出其它子報(bào)警。如果從報(bào)警序列中不能判斷出哪個(gè)報(bào)警是主要報(bào)警，這時(shí)就可以通過(guò)在線診斷來(lái)查找各故障信號(hào)相應(yīng)的PLC數(shù)據(jù)位，從邏輯關(guān)系中分析出主報(bào)警，最終達(dá)到快速診斷排除故障的目的。

3 SINUMERIK 840D/810D數(shù)控系統(tǒng)在線診斷綜述

計(jì)算機(jī)與SINUMERIK 810D/840D系統(tǒng)連接，一共分為三部分，如圖1所示。安裝有STEP 7軟件的筆記本電腦，連接電纜，PC適配器。下面就此三項(xiàng)做簡(jiǎn)單說(shuō)明。

(1)安裝有STEP 7軟件的筆記本電腦

首先安裝STEP 7軟件，該軟件在西門(mén)子網(wǎng)站有提供下載，有14天的免費(fèi)試用期。針對(duì) SINUMERIK 840D/810D數(shù)控系統(tǒng)在安裝STEP 7軟件之后需要安裝SINUMERIK 810D/840D TOOLBOX工具軟件，才能進(jìn)行系統(tǒng)在線診斷。如果適配器用的是USB接口，則還需要安裝PC適配器的USB驅(qū)動(dòng)。

(2)連接電纜如圖1所示，電纜分為K1和K2兩部分，其中K1可以直接購(gòu)買(mǎi)，信號(hào)及接口連接如圖2。

K2電纜:因?yàn)?40D的MPI口不能直接提供給PC適配器工作所需要的24 V電源，適配器無(wú)法工作，所以一般的RS232接口電纜無(wú)法保證適配器正常工作。當(dāng)然，我們可以用其它的方式建立通信，比如說(shuō)在計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽中插入一塊西門(mén)子公司的CP5611接口板，但這需要額外的投資。所以經(jīng)濟(jì)的方法還是利用PC適配器，只不過(guò)少許改造一下即可。在這里我們有兩種方法。

第一，自己制作可以外接電源的K2電纜。接口的連接方式如圖3。其中2、7針的24 V電源可以從機(jī)床獲得。

第二，采用專用電纜(UL 電纜，AWM 2464，0.3 mm帶9針 Sub D接頭)來(lái)連接NCU單元，連接器X121需要一個(gè)24 V的外部電源?？梢赃B接電源線來(lái)實(shí)現(xiàn)。要使用4線電纜和37針D-SUB插座。圖4說(shuō)明了連接器X121的電源接線，兩根24 V連線和兩根地線在電源側(cè)跳線。這樣適配器的MPI/DP接口就連接到了控制器的X121連接器。

在這里，對(duì)于數(shù)控設(shè)備維修管理人員筆者建議使用第一種制作電纜的方式。因?yàn)榈谝?，這種方式?jīng)]有對(duì)機(jī)床進(jìn)行改動(dòng);第二，車(chē)間數(shù)控設(shè)備眾多，這樣可以一次制作，就可以在每一臺(tái)SINUMERIK 840D/810D數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床上使用。

(3)PC Adapter

西門(mén)子適配器，可以直接從西門(mén)子公司購(gòu)得。

4 實(shí)例說(shuō)明SINUMERIK 840D/810D數(shù)控系統(tǒng)在線診斷步驟

我公司購(gòu)買(mǎi)DMG 60H臥式加工中心，控制系統(tǒng)為西門(mén)子SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)。在刀具準(zhǔn)備過(guò)程中發(fā)生511105報(bào)警，報(bào)警信息為:TOOL CHANGE LIMIT SWITCH FAULT。下面就此報(bào)警信息的在線診斷來(lái)詳細(xì)說(shuō)明SINUMERIK 840D/810D數(shù)控系統(tǒng)在線診斷步驟與故障排查過(guò)程。

通過(guò)查找西門(mén)子SINUMERIK 840D接口信號(hào)表中的PLC信息表得知511105報(bào)警的原因是因?yàn)閿?shù)據(jù)塊DB2.DBX12.5被賦值1所造成的。所以在下面的在線診斷過(guò)程中就是需要追蹤 DB2.DBX12.5如何置“1”。

第一步，首先連接PC至NCU X122接口，在檢查連接無(wú)誤后，打開(kāi)STEP7軟件設(shè)定PG/PC通訊方式，設(shè)定為PC Adapter(MPI);接口參數(shù)設(shè)定為COM1波特率設(shè)定為19200，之后新建項(xiàng)目。

第二步，機(jī)床通電、啟動(dòng)完成后，點(diǎn)擊STEP 7工具欄中的在線，然后選擇菜單PLC中的上傳PLC程序，這時(shí)我們就可以看到該機(jī)床的硬件配置及程序結(jié)構(gòu)了。打開(kāi)交叉參考表搜索DB2如圖5。發(fā)現(xiàn)DB2中沒(méi)有任何關(guān)于12號(hào)字節(jié)或其中某個(gè)位的輸入輸出。

這種情況下就可能是程序中打開(kāi)DB2后，再次引用的時(shí)候沒(méi)有注明數(shù)據(jù)塊名稱。利用程序結(jié)構(gòu)和跳轉(zhuǎn)搜索DBB12或者DBX12.5找到在FC115中程序段3，如圖6。在這里我們可以看到有DBB12的字節(jié)寫(xiě)入，在第三行有打開(kāi)DB2的動(dòng)作，說(shuō)明這里的DBB12就是DB2.DBB12，所以報(bào)警應(yīng)該是由QB10中的 Q10.5觸發(fā)的 。通過(guò)跳轉(zhuǎn)查找發(fā)現(xiàn)在FC76的程序段中Q10.5的寫(xiě)入類型如圖7。執(zhí)行換刀操作，發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)I 45.4和I 45.5全為”1”狀態(tài).經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)I 45.4傳感器間隙過(guò)小，調(diào)整后換刀正常。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在線診斷在數(shù)控機(jī)床故障維修中的應(yīng)用，使我們能夠在不了解機(jī)床各部分動(dòng)作邏輯，從正向無(wú)法進(jìn)行故障診斷時(shí)，通過(guò)反向查找追蹤故障信號(hào)相應(yīng)的PLC數(shù)據(jù)位得以快速診斷機(jī)床復(fù)雜故障，縮短了機(jī)床維修時(shí)間。使我們維修技術(shù)提升一個(gè)臺(tái)階。在這里要注意的一點(diǎn)就是在線診斷時(shí)應(yīng)在充分了解PLC內(nèi)部邏輯前提下小心操作，最好是先做一下系統(tǒng)的備份，防止誤操作后無(wú)法撤銷。每次診斷后做故障診斷記錄，使數(shù)控機(jī)床維修更加快速、高效。

1 SINUMERIK 810D/840D簡(jiǎn)明調(diào)試手冊(cè).西門(mén)子(中國(guó))有限公司.