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关于PMC在数控机床故障诊断维修中的应用探讨

2019-08-12 00:001530

PMC数据备份

数控机床出现故障主要表现在电气和机械系统两个方面,其中电气系统故障率最高,达到60%。而这些故障最终均反映在 PMC(Programmable Machine Tools Control)接口电路上,所以利用好PMC可以解决实际生产中很大比例的故障。PMC程序及参数均存储在SRAM(Static Random Access Memory)中,由于SRAM中数据的易失性,断电后需要电池保护,所以数据的备份和保存是极其重要的预防性工作。FANUC0i系统的备份与恢复有2种方式。

数控机床中PMC的控制对象和作用

PMC 作为CNC(Computer Numerical Control)与MT(Machine Tool)之间的转换电路,是数控系统的信息交换中心,既要与 CNC进行双向信号交换,又要与机床外围开关进行双向信号传递。CNC与PMC之间的G、F信号及地址是由FANUC公司确定的,PMC编程者只可使用不能改变和删除。而CNC与MT之间的X、Y信号及地址是由PMC编程者自行定义。另外PMC本身还存在内部中间继电器(Internal Relay)、计数器(Counter)、保持型继电器(Keep Relay)、数据表(Datasheet)、时间变量(Tmier)。

目前FANUC0i系列使用SB-7及以上版本PMC,机床厂在使用G、F地址时只能根据FANUC公司提供的地址表“对号入座”,所以在维修机床过程中,要熟记FANUC标准常用地址表。

利用PMC进行故障检测与维修

根据报警文本诊断故障

不同种类的数控机床功能和特点差异很大,编制的PMC程序及报警文本也不尽相同。其中紧急停止(EmergencyStop)报警应引起操作者、维修人员的高度关注。机床停机紧急停止不能彻底消除、机床操作面板方式开关不能切换、MCC不吸合伺服、主轴放大器不能工作、系统接连发出其他报警号等是一种常见故障现象。例如某公司工业泵车间CK5231×25/20数控双立柱立式车床经常出现紧急停止无法消除的问题,数次维修未排除该故障。主要是维修人员误以为只是紧急停止开关、超程开关连接不良的问题。岂不知出于安全考虑,机床厂常将重要的安全信号与紧急停止信号串联。

通过观察发现:紧急停止信号是由紧急停止开关、各轴超程开关、+24V继电器线圈串联的。继电器的触点控制CNC系统、驱动放大器回路及其他重要设备。进入CNC系统的信号首先要进入PMC进行处理,处理后再由PMC通知CNC。需要强调的是真正造成CNC“紧急停止”的信号是前面提到的G8.4。

由以上分析可知双立柱立式车床的问题是Xm·n系列信号造成的。经过仔细排查,左立柱润滑油位过低和驱动右立柱移动的伺服电机参数设置不当、过热是造成紧急停止无法消除的根本原因。

通过梯形图诊断故障

数控机床电动刀台的换刀是按照一定的顺序来完成的,因此,通过观察梯形图的显示运动逻辑过程,比较正常和故障时的情况,就会发现疑点,诊断出故障原因。例如某公司工业泵车间CK6150Di机床换刀故障频发。

刀台换刀时数控系统将正转信号送出,正转继电器吸合,电机带动蜗杆、蜗轮、丝杠转动,动齿盘抬起刀台松开,传动盘带动刀台转位。当转到预选刀位时,霍尔传感器发讯延时50ms使电机反转,由传动盘带动刀台反转定位销在弹簧作用下进入定位槽中,刀台不能转动。动齿盘向下移动实现锁紧和精定位动作,锁紧延时后微动开关发讯,电机制动器得电,换刀过程结束。

维修过程中需要将刀台相互结合使用方能排除各类故障。正常情况下换刀指令发出后, 由PMC输出的信号Y2.1应为“1”,此信号使中间继电器KA3线圈带电吸合,KA3常开触点闭合,使交流接触器KM3线圈带电吸合刀台开始换刀。换刀指令不执行是常见的故障现象,可从以下几方面诊断:

(1)查看PMC运行状态,PMC输出的信号Y2.1为“0”,检查PMC 程序;(2)PMC输出的信号Y2.1为“1”,继电器KA3或交流接触器KM3有断线或有接触不良的地方,断电检查以上器件是否有松动;还要考虑刀台至控制器断线、刀台内部断线、霍尔发询盘位置变化导致不正常通断等情况;(3)电机三相电压、绕组不平衡,绕组对地短路、三相电源某项松动,引起电机电流过大使保护电机的QF3跳闸。

根据控制对象的工作原理诊断故障

数控机床的PMC程序是按控制对象的控制原理来设计的,通过分析工作原理的控制对象,结合PMCI/O接口的状态来进行诊断。某公司工业泵车间的CK7840A、CK7820B等多台机床出现套筒顶尖顶紧工件时,系统产生M-FIN报警,M?FIN中FIN在这里是“完成”的意思。针对此类故障首先要了解M代码的工作过程,才能顺利排除故障。在机床运转情况下,结合观察PMC梯形图发现尾座套筒输入开关X0003.7、润滑液位开关X000.7均为1!,PMC输出信号Y3.0为1!同时电磁阀也得电,但G5.0(辅助功能结束信号)没有触发,这说明系统PMC输出状态不正常。因此,肯定是尾座套筒液压系统有问题。当电磁阀得电后,液压油经单向阀、定值减压阀进入尾座套筒液压缸,使其向前顶紧工件。由于单向阀的作用,尾座套筒向前的油压得到保持。该油压使压力继电器常开触点闭合,使输入信号X0002.0为“1”,但检查发现输入信号却为“0”,说明压力继电器触点信号有问题。经进一步检查发现其触点开关损坏,造成PMC未收到G5.0结束信号,系统认为尾座套筒未完成顶紧,故产生M-FIN报警。更换新压力继电器后故障排除。

动态跟踪梯形图诊断故障

数控系统PMC的I/O接口相当于“示波器”,可以实时采样反映一组外围开关的输入状态、PMC的信号输出状态及PMC和CNC之间的信号输入输出状态。X、Y、F、G、R、K等地址信号的实时状态尽在维修人员的掌握之中。具体方法:按SYSTEM键;选择PMCDGN子菜单;选择TRACE子菜单;进入TRACE的设置画面完成参数设置;设置被跟踪信号地址按“START”键开始信号实时跟踪。通过观察I/O及标志位状态的瞬间变化,根据PMC的动作原理做出诊断。

结语

要及时快速排除数控机床的各种故障,维修人员要掌握机械结构、动作顺序,充分利用数控系统 PMC的诊断功能,搞清I/O接口的信号标志,必要时用编辑器跟踪梯形图的动态变化,往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位,使诊断故障难度大大降低。因此PMC将在以后数控维修中成为最有效的工具。

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