数控机床PLC故障诊断的优化方法

1.根据报警号诊断故障

数控机床的PLC程序属于机床厂家的二次开发，即厂家根据机床的功能和特点，编制相应的动作顺序以及报警文本，对控制过程进行监控。当出现异常情况时，系统会发出相应的报警信息，便于用户排除故障。在维修过程中，要充分利用这些信息。

2.根据动作顺序诊断故障

数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作都是按照一定顺序来完成。因此观察机械装置的运动过程，对比正常与故障时的情况，就可发现疑点，诊断出故障原因。

3.根据控制对象的工作原理诊断故障

数控机床的PLC程序是按照控制对象的工作原理设计的，通过对控制对象工作原理的分析，结合PLC的I/O状态是诊断故障很有效的方法。

4.根据PLC的I/O状态诊断故障

在数控机床中，输入/输出信号的传递，一般要通过PLC的I/O接口来实现，因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来。数控机床的这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是数控系统硬件故障，可以不必查看梯形图和有关电路图，而是通过查询PLC的I/O接口状态，就可查找出故障原因，因此熟悉控制对象的PLC的I/O正常状态，有利于判断故障原因。

5.通过梯形图诊断故障

根据PLC梯形图分析和诊断故障时解决数控机床外围故障的基本方法，用这种方法诊断机床故障首先应搞清机床的工作原理，动作顺序和连锁关系，然后利用系统的自诊断功能或通过机外编程器，根据PLC梯形图查看相关的输入/输出及标志位的状态，从而确定故障原因。

6.动态跟踪梯形图诊断故障

有些数控系统带有梯形图监控功能，调出梯形图画面，即可以看到输入/输出点的状态和梯形图执行的动态过程，有的系统则需要机外编程器才能在线监控程序的运行。有些PLC在发生故障时，因为过程变化快，查看I/O标志无法跟踪。此时需要通过PLC动态跟踪，实时观察I/O及标志位状态的瞬间变化，根据PLC的工作原理作出诊断。

案例4：机床照明灯开关故障诊断与排除

故障现象：当机床上电运行后，照明灯开关拨到ON时，机床的照明灯不亮。

故障排查：

（1）查看机床控制电气原理图。

从图3.17可以看出，机床照明控制按钮接输入继电X4.5。

图3.17　面板控制开关原理图

（2）打开梯形图。

选择“SYSTEM”→“PMC”→“PMCLAD”，输入X4.5，选择“SEARCH”，打开梯形图，如图3.18所示。

图3.18　照明灯控制梯形图

图3.18中，照明灯开关拨到ON位置，X4.5得电，Y53.4得电，证明照明开关无故障，梯形图工作正常，继续查找与输出继电Y53.4连接的相关电路故障。

（3）在电路原理图中查找与输出继电Y53.4相关的电气原理图。

查找到如图3.19所示与输出继电Y53.4相关的原理图。

图3.19　照明灯控制原理图(www.xing528.com)

由图3.19可以看出，输出继电器一端接到KA18的线圈上，首先需要检查Y53.4到KA18线圈一端的线路是否导通：机床断电，用万用表测量输出继电Y53.4输出端子到继电器KA18线圈的一端是否导通，用万用表的电阻挡测量，测出的电阻为0，证明输出继电的端子到KA18线圈的一端正常导通。

接下来测量KA18继电器线圈两端的电压，这种情况下机床必须上电，而且照明灯控制开关要拨到ON位置（否则输入继电没有信号），此时测出KA18线圈两端的电压是24 V，证明线圈两端的电压正常；KA18线圈两端的电压正常，只是说明线圈上面加了电，并不能证明KA18的线圈功能是正常的，继续检查KA18线圈的通断情况，首先机床断电，将KA18从机床上拆下来，用万用表欧姆挡测线圈电阻，此时万用表读数是-1，表明线圈电阻无穷大，也就是说KA18的线圈处于断路状态，更换继电器线圈KA18，重新给机床上电后，照明开关拨到ON位置，机床照明灯亮，故障排除。

案例5：超程解除后报警无法消除的故障诊断与排除

故障现象：机床+Z轴向超程，产生报警，复位消除报警，按下超程解除按钮移动机床离开极限位置，松开超程释放按钮后，又产生报警。

故障排查：

已经离开了超程的极限位置，依然产生超程报警，首先怀疑限位开关是不是出了问题。

（1）查看机床控制的电气原理图。

先查找Z轴限位开关的输入信号接到了哪个输入继电器上，如图3.20所示。

图3.20　二次限位控制电气原理图

从图3.20可以看出，Z轴限位开关的信号接入输入继电X20.6。

（2）打开梯形图。

选择“SYSTEM”→“PMC”→“PMCLAD”，输入X20.6，选择“SEARCH”，打开梯形图，如图3.21所示。可以看出现在的位置不是极限位置的情况下，X20.6输入继电依然得电，证明行程限位开关可能出现故障，有可能是触头不能复位。拆下行程限位开关，压下触头，发现不能复位，证明是行程限位开关的故障。重新换一个行程开关装上，“alarm”红灯灭掉，超程故障排除。所以故障根源就是行程限位开关的触头不能复位。

图3.21　限位开关信号控制梯形图

案例6：车床卡盘正反卡选择开关故障诊断与排除

故障现象：卡盘夹紧方向选择无效，无论正反卡控制开关拨上去或者拨下来，都只能是张开为夹紧，收缩为松开。

故障排查：

（1）查看机床控制的电气原理图。

从图3.22可以看出，正反卡选择开关接输入继电X4.7。

图3.22　面板控制开关原理图

（2）打开梯形图。

选择“SYSTEM”→“PMC”→“PMCLAD”，输入X4.7，选择“SEARCH”，打开梯形图，如图3.23所示。

图3.23　正反卡控制梯形图

当正反卡控制开关扳拨上去或者拨下来，输入继电器X4.7的常开触点和常闭触点都没有变化，常开触点还是常开状态，常闭触点还是常闭状态，说明正反卡开关SA12出现故障。

断电后，将正反卡开关SA12换下，换上新的开关，重新启动机床后，故障排除。所以故障根源就是正反卡控制开关SA12出现了开关不动作故障。