PLC控制技術在數(shù)控機床維修中的應用研究

姜長江

PLC控制技術在數(shù)控機床維修中的應用研究

姜長江

(宿遷經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)技術學校 江蘇 宿遷 223600)

現(xiàn)有的數(shù)控機床結構精密，運行過程十分復雜，一旦發(fā)生故障，采用傳統(tǒng)方式進行故障的檢測和維修難度較大，效率較低。通過分析數(shù)控機床在運行期間的常見故障類型，應用PLC控制技術進行數(shù)控機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確率和維修效率，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有很強的應用價值。

PLC控制技術；數(shù)控機床維修；具體應用；實例分析

數(shù)控機床集合了傳感檢測、計算機信息處理、機械制造、液壓、氣動和光機電等技術于一體，具有柔性強、效率高等優(yōu)勢，可應用于各種工件的加工制造，是機械加工領域的主要設備。數(shù)控機床在使用過程中一旦出現(xiàn)故障，會嚴重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。為保障數(shù)控機床設備的穩(wěn)定運行，應用PLC控制技術進行數(shù)控機床維修準確率極高，可大幅提高維修效率，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有極強的實用價值。

1　PLC控制技術的概念和應用

1.1　PLC控制技術的概念

PLC一般是指應用計算機技術、通訊技術等構建的通用控制系統(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的程序與預先設置好的工作流程，采用循環(huán)掃描等方式，完成系統(tǒng)下達的指令任務。

1.2　數(shù)控機床與PLC控制系統(tǒng)的連接

將PLC控制技術應用在數(shù)控機床維修中，主要是為了確保數(shù)控系統(tǒng)在處理連續(xù)數(shù)字信息軸運動時，還能夠處理相應的機床動作。數(shù)控機床與PLC控制系統(tǒng)信息的連接通過CNC裝置與數(shù)控機床的中介環(huán)節(jié)實現(xiàn)，依照CNC內(nèi)部、機床外部等離散信號，有序進行流程控制，確保指令任務得以順利執(zhí)行[1]。

1.3　PLC控制技術在數(shù)控機床維修中的應用

(1)故障檢測。運用PLC控制系統(tǒng)對數(shù)控機床進行全面檢測，可以快速、精準地分析故障原因，確定故障位置，為后續(xù)的具體修理和維護工作提供依據(jù)。在運用PLC控制系統(tǒng)對數(shù)控機床進行故障檢測時，往往會設置獨立的數(shù)控機床維修檢測線路，以此保障數(shù)據(jù)傳輸順暢。

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

2　PLC控制技術在數(shù)控機床維修中的應用方向

2.1　維修準備

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

2.2　故障診斷

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

2.3　故障分析

運用PLC技術進行故障分析是以工作順序為基本依據(jù)，具有時效性和高效性的優(yōu)點。通過分析數(shù)控機床日常運行情況的監(jiān)控與記錄，對采集數(shù)據(jù)進行對比之后，判斷是否發(fā)生了故障。此種利用原有參數(shù)對故障進行檢測與判斷的方式更加準確和可靠，可以通過數(shù)據(jù)細微的變化找出故障原因，給維修人員提供更加精準的信息[4]。

2.4　硬件連接

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

3　案例分析

3.1　急停報警類故障處理

急停報警類故障的處理原理是通過PLC程序控制急停電氣回路，借助相應的操作面板或急停按鈕，使數(shù)控機床停止運行，以此確保數(shù)控機床和操作人員的安全性。如在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)急停報警類故障，會導致機床設備長時間停機，出現(xiàn)無法復位的情況。由于數(shù)控機床急停功能需要借助PLC程序的電氣控制回路來實現(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)下常開觸點處于閉合狀態(tài)，從而產(chǎn)生輸入信號。

應用PLC控制技術處理急停報警類故障時，需先確定外部運行允許信號，在標準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的輸入信號。當松開急停按鈕后，可在PLC狀態(tài)監(jiān)測界面中觀察到輸入點的電平變化情況。如信號點無變化，則說明急停回路可能出現(xiàn)短路，需進行深入檢查和判斷；如信號點出現(xiàn)變化，則表示急停回路中無短路情況。例如：某數(shù)控機床在運行時出現(xiàn)抵擋故障，系統(tǒng)報警后進行急停檢測，經(jīng)PLC控制程序診斷判定故障原因為主軸掛擋錯誤。維修人員只需根據(jù)PLC對系統(tǒng)內(nèi)部信號數(shù)據(jù)的分析結果，就可判斷主軸轉(zhuǎn)動是否存在故障，為維修工作的開展奠定良好基礎[6]。

3.2　自動換刀類故障處理

自動換刀系統(tǒng)為數(shù)控機床的核心組成部分。隨著的科技快速發(fā)展，數(shù)控機床自動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，運用PLC控制技術能實現(xiàn)對數(shù)控機床自動換刀裝置的有序控制。由于自動換刀環(huán)節(jié)涉及到數(shù)控機床多個系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)，信號的輸入與輸出也十分復雜，因此很容易出現(xiàn)故障。

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

4　結語

PLC控制技術在數(shù)控機床的維修中可以發(fā)揮非常重要的作用，能夠有效地提高數(shù)控機床維修的效率和準確性。應用PLC控制技術還可以保障各個系統(tǒng)運行的協(xié)調(diào)性，對各系統(tǒng)任務進行明確的制定與劃分，保證數(shù)控機床可以快速地恢復工作狀態(tài)，進一步提高數(shù)控機床的運行效率。

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

[2] 張素芳,李海松,仝寶意.PLC控制技術在數(shù)控機床維修中的應用[J].今日自動化,2022(3):40-42.

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

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

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

[6] 楊來順.現(xiàn)代數(shù)控機床的預防性維修策略探討[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，大學本科，助理講師，主要研究方向為機電一體化技術。

責任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立