教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修

教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,6.1任务引入6.2相关知识6.3任务实施,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,6.1任务引入现代数控机床一般采用可编程逻辑控制器(PLC)来代替机床的继电器逻辑控制电路。数控机床故障有很大一部分出现在外围电气控制系统，而这一部分的控制都要通过PLC。机床的PLC在对大量开关信号处理过程中，任何一个信号不到位，任何一个执行元件不动作，都会使机床出现故障。在数控机床的维修过程中，这类故障占有较大的比例。,下一页,返回,因此掌握用PLC查找故障的方法很重要。做好数控机床电气与可编程控制器的故障分析与维修，需要完成以下任务:PLC在数控机床中有什么作用?PLC的工作原理及工作过程如何?数控机床PLC的功能和特点如何?数控机床PLC故障表现形式是什么?如何在维修过程中，充分利用PLC的状态显示的信息，来进行数控机床的故障诊断及维修了如何进行外围电气故障的维修?常用检测外围电气故障方法有哪些?,上一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,6.2相关知识6.2.1数控机床中的PLC功能及特点1.PLC的基本结构可编程控制器(ProgrammableControl,PC)，早期也称为PLCProgrammableLogicControl)，为了区别于个人计算机(PC)，在这里都简称PLC。它是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计，采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑、顺序控制、定时、记数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输人和输出，控制各种机械或生产过程。,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作数据。其中系统程序是指控制和完成PLC各种功能的程序，包括监控程序、模块化应用功能子程字、指令解释程序、故障自诊断程序和各种管理程序等，并且在出厂时由制造厂家固化在PROM型存储器中。用户程序是指用户根据工程现场的生产过程和工艺要求而编写的应用程序，在修改调试完成后可由用户固化在EPROM中或存储在磁带、磁盘中。工作数据是PLC运行过程中需要经常存取,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,并且会随时改变的一些中间数据，为了适应随机存取的要求，它们一般存放在RAM中。可见，PLC所用存储器基本由PROM(可擦除可编程只读存储器),EPROM(电擦除可编程只读存储器)和RAM(随机存储器)三种形式组成，而存储器总容量随PLC类别或规模的不同而改变。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,输入/输出模块是PLC与外部设备之间的桥梁。它一方面将外部现场信号转换成标准的逻辑电平信号，另一方面将PLC内部逻辑信号电平转换成外部执行元件所要求的信号。根据信号特点又可以分为直流开关量输入/输出模块、交流开关量输入/输出模块、继电器输出模块、模拟量输入/输出模块等。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,编程器是用来开发、调试、运行应用程序的特殊工具，一般由键盘、显示屏、智能处理器、外部设备组成，通过通信接与PLC并联。电源单元的作用是将外部提供的交流电转换为可编程序控制器内部所需要的直流电源，有的还提供了DC24V输出。一般来讲，电源单元有三路输出:一路供给CPU模块使用，一路供给编程器接使用，还有一路供给各种接模板使用。对电源单元的要求是很高的，不但要求具有较好的电磁兼容性能，而且还要求工作单元稳定，并且有过电流过电压保护功能。另外，电源单元一般还装有后备电池(如铿电池)，用于掉电时能及时保护KAM区中重要的信息和标志。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,外，在大、中型PLC中，大多还配置有扩展接和智能I/O模块。扩展接主要用于连接扩展PLC单元，从而扩大PLC的规模;所谓智能I/O模块，就是它本身含有单独的CPU能够独立完成某种专用的功能。它和主PLC是并行工作的，从而大大提高了PLC的运行速度和效率。这类智能I/O模块有计数和位置编码器模块、温度控制模块、阀控制模块和闭环控制模块等。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,PLC在上述硬件环境下，还必须有相应的执行软件配合工作。PLC基本软件包括系统软件和用户应用软件。系统软件一般包括操作系统和各种功能软件等。其中操作系统管理PLC的各种资源，协调系统各部分之间、系统与用户之间的关系，为用户应用软件提供一系列管理手段，以使用户应用程序能正确地进入系统，正常工作。用户应用软件是用户根据电气控制线路图采用梯形图语言编写的逻辑处理软件。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2.数控机床PLC的功能在数控机床中，数控系统(CNC)处理的信息有两大类:一类是控制坐标轴运动的轨迹信息;另一类是对机床实施如主轴启动、停止和换向，刀具的交换，工件夹紧或松开，冷却液和润滑系统的开、关，液压系统的启、停以及控制面板等辅助动作进行顺序控制。顺序控制信号主要是输入/输出(I/O)的控制，如控制开关、行程开关、压力开关和温度开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等输出元件。这些控制信号都应遵循一定的逻辑关系、顺序和步骤，为了实现这些控制功能，目前数控机床普遍采用PLC，由软件去实现逻辑功能，减少了要实现这些功能的复杂硬件电路，修改也更加方便，更加柔性化。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(1)PLC信息交换PLC,CCIC和机床三者之间的信息交换包括如下四部分。1)机床PLC机床侧的开关量信号可通过PLC的开关量输入接送入PLC中，除少数信号外，绝大多数信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。如在SINIUMERIK810数控系统中，机床侧的某一开关信号通过T/O端子板输入T/O模块中，设该开关信号用I10.2来定义，在软键功能研Alkalosis的PLCSTOTUS状态下，通过观察IB10的第二位“0”或“1”来获知该开关的信号是否有效。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2)PLC机床PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接送到机床侧，所有开关量输出信号的含义及所占用PLC的地址均可由PLC程序设计者自行定义。如在SI-CIUMERIK810数控系统中，机床侧电磁阀的动作由PLC的输出信号来控制，设该信号用Q1.4来定义。该信号通过I/O模块和FO端子板输出至中间继电器，继电器的触点又使电磁阀的线圈得电，从而控制电磁阀的动作。同样，Q1.4信号可在PLCSTATUS状态下，通过观察QB1的第4位“0”或“1”来获知该输出的信号是否有效。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,3)CNCTOPLCCNC送至PLC的信息可以由CNC直接送入PLC的寄存器，所有CNC送至PLC的信息含义和地址(开关量地址或寄存器地址)均由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。如数控指令的M,S,T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。如在SINIUMERIK810数控系统中，M03指令经译码后，送入FY27.3寄存器中。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,4)PLCCCNCPLC送至CNC的信息也由开关置信号或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和增删。如SINIUMERIK810数控系统中，Q108.5为PLC至(的进给使能信号。图6-1所示是FANUC系统、可编程控制器(PMC)和机床之间的信息交换示意图。在图6-2中，能够看到，X是来自MT(机床侧)的输入信号(如接近开关、极限开关、压力开关、操作按钮等输入信号元件)。PMC接收从机床侧各装置反馈的输入信号，在控制程序中进行逻辑运算，以作为机床动作的条件及对外围设备进行诊断的依据。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,Y是由PMC输出到MT(机床侧)的信号。在PMC控制程序中，根据自动控制的要求，输出信号控制机床侧的电磁阀、接触器、信号灯动作，满足机床运行的需要。F是由控制伺服电机与主轴电机的系统部分侧输入到PMC的信号。系统部分就是将伺服电机和主轴电机的状态，以及请求相关机床动作的信号(如移动中信号、位置检测信号、系统准备完成信号等)，以F指令反馈到PMC中去进行逻辑运输，作为机床动作的条件及进行自诊断的依据，其地址从FO开始。C是由PMC侧输出到系统部分的信号，对系统部分进行控制和信息反馈(如轴互锁信号、M代码执行完毕信号等)。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(2)数控机床PLC的功能数控系统有两大部分:一是NC，二是PLC。这两者在数控机床所起的作用范围是不相同的。可以这样来划分NC和PLC的作用范围:实现刀具相对于工件各坐标轴几何运动规律的数字控制，这个任务是由NC来完成;机床辅助设备的控制由PLC来完成。它是在数控机床运行过程中，根据y内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑对机床辅助设备的运行进行控制。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,数控系统除了对机床各坐标轴的位置进行连续控制外，还需要对机床主轴正反转、工件的夹紧松开、刀具更换、多工位工作台交换、液压与气动、切削液开关、润滑等辅助工作进行顺序控制。现代数控系统均采用可编程序控制器完成。新型数控机床的可编程控制器还可以实现主轴的控制、附加轴(如刀库的旋转、机械手的转臂、分度工作台的转位等)的PLC控制。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,综上所述，可以总结出数控机床PLC的功能有以下几个方面:机床操作面板控制;机床外部开关输入信号控制;输出信号控制;伺服控制(主轴和伺服驱动装置的使能控制);报警处理控制;转换控制。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,3.数控机床PLC的特点根据PLC,CCC和数控机床的关系，可将PLC分为内装型PLC和独立型PLC两类。(1)内装型PLC内装型PLC从属于CNC装置，PLC与CNC间的信号传送在CNC装置内部实现。PLC与数控机床之间的信号传送则通过CNC输入/输出接电路实现，如图6-3所示。内装型PLC具有以下特点:内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般是作为一种基本的功能提供给用户。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,内装型PLC的性能指标是根据所从属的CNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的，其硬件和软件部分是被作为CNC系统的基本功能或附加功能与CNC系统统一设计制造的，PLC所具有的功能针对性强，技术指标较合理、实用，适用于单台数控机床及加工中心等场合。内装型PLC可与CNC共用CPU，也可单独使用一个CPU;内装型PLC一般单独制成一块附加板，插装到CNC主机中。不单独配备I/O接，而是使用CNC系统本身的I/O接;PLC控制部分及部分T/O电路所用电源由y装置提供，不另备电源。采用内装型PLC结构，y系统可以具有某些高级的控制功能，如梯形图编辑和传送功能等。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2)独立型PLC独立型PLC是独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。独立型的PLC与数控机床的关系如图6-4所示。独立型PLC具有以下特点:独立型PLC本身即是一个完整的计算机系统，具有CPU、程序存储器、I/O接、通信接及电源等。“独立型PLC的I/O模块种类齐全，输入/输出点数可通过增减I/O模块灵活配置。对于数控车、数控铣和加工中心等单台数控设备，所需要PLC的点数大多在128点以下，少数复杂设备在128点以上，这时选微型或小型PLC即可。而对于大型数控机床，如FMC,FMS,CIMS，则选用中型或大型PLCo“独立型PLC一般采用积木式模块化结构或笼式结构，各功能电路大多为独立模块，使用方便，功能易于扩展。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,与“内装型PLC相比，“独立型PLC功能更强，具有强大的数据处理、通信和诊断功能，但一般需要配置单独的编程设备。4.PLC故障诊断、维修原理及故障特点当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接信号的现时状态加以分析判断，据此做出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是熟悉该机床的PLC语言。PLC软件内容包括机床参数、PLC用户程序和PLC报警，三者密切相关。弄清PLC用户程序，对查找机床故障大有裨益。当完成PLC系统需要的配置时，下一步就应认真对待PLC用户程序编制问题。这是由于在PLC一侧的故障与自诊断能力(指故障报警提示)，均与PLC用户程序编制时的思路有着密切的关联。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,因此，需特别强调的是，维修人员在进行PLC方面的故障分析与排除时，首先要充分了解、消化和掌握PLC用户程序的编制及各种表达方式以及提示报警的特点。首先要求维修人员针对该机床的报警提示需求特点完成对故障的排除，以便节约维修时间，缩短维修周期。PLC用户软件对排除PLC故障有重要的关系，因为机床的电器控制逻辑关系是在PLC用户程序中编定的，读出的PLC的全部输入/输出字、标志字、计时器和计数器的信号状态，可用做接诊断。采用某些型号的PI尤编程器，更可扩大PLC的故障检测。联机调试合格的PLC程序，是重要的技术文件，除固化到EPROM中外，还应存入软盘。技术文件是分析故障原因、扩展功能以及编制其他顺序程序的重要技术资料，所以对程序文件要整理存档。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,在数控机床的维修中，掌握控制系统PLC梯形图和系统参数的设置非常重要，出现问题后，应该首先判断是强电问题还是系统问题，是系统参数问题还是PLC梯形图问题，要善于利用系统自身的报警信息和诊断画面，只要细心去分析，一般的数控故障都可以排除。可以从以下几方面考虑:确认PLC的运行状态，判断是自动运行方式还是停止方式。在PLC正常运行情况下，分析与PLC相关的故障时，应先定位不正常的输出结果。定位了不正常的结果即是故障查找的开始。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,大多数有关PLC的故障是外围接信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PI尤的物理接没有输出，则为硬件接电路故障。硬件故障多于软件故障，例如当程序执行M08(冷却液开)，而机床无此动作，大多是由于外部信号不满足，或执行元件故障，而不是CHIC与PI尤接信号的故障。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,5.PLC尤故障的表现形式当数控机床出现有关PLC方面的故障时，一般有三种表现形式:故障可通过CHIC报警直接找到故障的原因;故障虽有CHIC故障显示，但不能反映故障的真正原因;故障没有任何提示。对于后两种情况，可以利用数控系统的自诊断功能，根据PLC的梯形图和输人/输出状态信息来分析和判断故障的原因，这种方法是解决数控机床外围故障的基本方法。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,如配备SINIUMERIK数控系统的机床显示某号报警，其内容是进给禁止。图6-5输入/输出及标志逻辑关系起报警的各种因数以输人信号I和标志信号F出现在PLC程序中。如果报警号标志为F130.1、伺服准备好标志为F122.7进给启动为15.2、润滑准备好标志为122.0，逻辑关系如图6-5所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,通过操作面板上的DIAGCIOSIS软键功能，在CRT上PLCSTATUS菜单中观察IBCFB输人及标志字状态位，发现只有F122.0不为“1，这说明由于润滑没有准备好而导致进给禁止。设备准备好的条件有:润滑启动;润滑油箱和油位监控;润滑油的油压监控。根据上面的方法就可以继续查出这三个信号的状态，再根据电路图纸，采取启动润滑、加注润滑油和调节润滑系统的调节阀等措施以消除报警。fi.2.2典型数控系统PLC,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,1.FANUC0i数控系统PLC(均指令系统介绍FANUC数控系统PLC有PMC-A,PMC-B,PMC-D,PMC-G等多种型号，它们分别适用于不同的FANUC数控系统，组成内装式的PLC。在FANUC系列PLC中，有基本指令和功能指令两种指令，型号不同时，只是功能指令的数目有所不同，除此以外，指令系统是完全一样的。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,基本指令是对二进制位进行与、或、非的逻辑操作，见表6-1数控机床用PMC的指令必须满足数控机床信息处理和动作控制的特殊要求。例如，由NC输出的M,S,T二进制代码信号的译码，机械部件动作状态或液压系统动作状态的延时确认，加工零件记数、刀库、分度台沿最短路径旋转和现在位置至目标位置步数的计算等。在为数控机床编辑顺序程序时，对于上述译码、定时、记数、最短路径选择，以及比较、检索、代码转换、数据四则运算、信息显示等控制功能，仅用执行一位操作的基本指令编程，实现起来将会十分困难。因此，就需要增加一些具有专门控制功能的指令来解决基本指令无法处理的那些控制问题。这些专门指令就是“功能指令”。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,1)MOVD作用:传送4字节数据从指定的源地址到目标地址。格式:如图6-6所示。2)TMRB作用:用做固定延时定时器。格式:如图6-7所示。3)TMRC作用:延时定时器，可用做固定定时器，也可用做可变定时器。格式:如图6-8所示。4)DISPB作用:用于在CNC画面显示信息。与DISP相比，可显示特殊信息，如数值数据显示和中文字符显示。格式:如图6-9所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,显示信息的控制条件:ACT=0:CHIC画面不显示信息;ACT=1,CCIC画面显示信息。在梯形图中用户需在DISPB指令中指定总的信息数并设定ACT为“1。如果ACT为“0,DISPB不会执行;如果ACT设定为“1，根据信息显示请求存储区(地址A)的状态和信息数据表显示相应的信息。当有多条信息需显示时，有可能不会同时全部显示。显示的信息数取决于可在y画面显示的最大信J息数。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,在PMC-SB7中，在CNC画面实际显示的信息状态可由信息显示状态存储区表示。信息显示请求存储区地址、信息显示状态存储区地址和信息数据表的关系如图6-10所示。此存储区位于地址AO-A249(PMGSAI:AO-A24)，共计2000位(PMCSA1:200位)。各位分别对应与一条信息。当需在NC画面显示信息时，设定对应位为“1;需消除信息时，设定对应位为“00,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(2)PMC的程序结构及信号处理过程对于FANUC的PMC来说，PMC程序由两部分组成:第一级程序部分和第二级程序部分，如图6-11所示。在PMC执行扫描过程中，第一级程序每8ms执行一次，而第二级程序在向CNC的调试KAM中传送时，根据程序的长短被自动分割成，i等份，每8ms扫描完第一级程序后，再依次扫描第二级程序，所以整个PMC的执行周期是，zX8ms因此如果第一级程序过长导致每8ms扫描的第二级程序过少，则相对于第二级PMC所分隔的数量，i就多，整个扫描周期相应延长。而子程序是位于第二级程序之后，其是否执行扫描受一、二级程序的控制，所以对一些控制较复杂的PMC程序，建议用子程序来编写，以减少PMC的扫描周期。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,一级程序对于信号的处理:在CNC内部的输入和输出信号经过其内部的输入/输出存储器每8ms由第一级程序直接读取和输出。而对于外部的输入/输出经过PMC内部的机床侧输入/输出存储器每2ms由第一级程序直接读取和输出。二级程序对于信号的处理:第二级程序所读取的内部和机床侧的信号需要经过第二级程序同步输入信号存储器锁存，在第二级程序执行过程中其内部的输入信号是不变化的。而输出信号的输出周期决定于二级程序的执行周期。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,所以第一级程序对于输入信号的读取和相应的输入信号存储器中信号的状态是同步的，而输出是以8ms为周期的。第二级程序对于输入信号的读取，因为步输入寄存器的使用而可能产生滞后，而输出则决定于整个二级程序的长短来取定执行周期。所以将第一级程序称为高速处理区。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(3)I/OLLIK对于PMC在数控机床上的应用来说，信号地址可以分成两大类:内部地址CG,FC和外部地址(X,YCoPMG采集机床侧的外部输入信号(如机床操作面板、机床外围开关信号等)和NC内部信号(如M,S,T代码，轴的运行状态等)经过相应的梯形图的逻辑控制，产生控制NC运行的内部输出信号(如操作模式、速度、启动停止等)和控制机床辅助动作外部输出信号(如液气压、转台、刀库等中间继电器)。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,系统的外部信号即输入/输出信号，在FANUC系统中是通过I/O单元以LLIK串行总线式与系统通信。在LLIK总线上Cy是主控端而I/O单元是从控端，多I/O单元相对于主控端来说是以组的形式来定义的，相对于主控端最近的为第0组，依此类推。一个系统最大可以带16组I/O单元，最大的输入/输出点数是1024/1024。1)I/OLLIK的连接(地址分配)图6-12展示了I/OLLIK连接方式。图6-13展示了I/O各管脚的连接。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,当硬件连接好后，要让系统识别各个FO单元的外部输入信号，就需要进行FO单元的软件设定(地址分配)，即确定每个模块Xm/Yn中的m/n的数值。在图6-12中系统连接了3块I/O模块，第一块为机床操作面板，第二块为分线盘FO模块，第三块为I/OUNIT一A模块。其物理连接顺序决定了其组号的定义即依次为第0组、第1组、第2组。然后再决定每一组所控制的输入/输出的起始地址。确定好以上的条件后就可以开始进行实际的设定操作了。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2)I/OLLIK的设定操作按键步骤如图6-14所示，然后将出现如图6-15所示设定画面。在图6-15中，根据实际的组号和定义的输入/出地址依次进行设定。对于除FOUNIT-A外其他I/O模块的基座号固定设为“0，槽号固定设为“1I/OUCIIT-A的各个基座和各个基座上各槽的模块需要分别进行设定，其各槽名称可以设定各槽模块上的名称。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,注意要区分出输入模块和输出模块。在硬件上，输入和输出是在一个模块上，但进行设定时，要分别设定。I/OLLIK地址的字节数由靠I/O单元的名称决定的，见表6-2输入的格式如图6-16所示。FANUC的手轮是通过I/O单元连接到系统上的，在进行连接手轮的模块设定时，其名称一定要设成16个字节，后4个字节中的前3个字节分别对应3个手轮的输入界面，当摇动手轮时可以观察到所对应的一个字节中有数值的变化，所以应用此画面可以判断手轮的硬件和接的好坏。另外，当有不同的I/O模块设定了16个字节时，通常情况下只有连接到第一组的手轮有效(作为第一手轮时，FANUC最多可连接3个手轮)。如果需要更改到其他的后续模块，可通过参数C7O9105#1,XO12305-XO12309第一至第三手轮分配的X地址来设定。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,3)设定信号当设定好I/OLLIK后，可以通过PMC的诊断功能中的状态监控画面来检验设定的信号是否正确，如图6-17所示。同时可以通过此画面强制一些输出信号来配合PMC的调试和临时屏蔽一些外部报警。信号的强制输出的操作方式有两种:普通强制设定和自锁强制设定(视PMC的型号而定)。普通强制设定:当外部的输入信号(X)没有包括在I/OLLIK设定范围内时以采用此方法强制。对于输出信号(Y,R,G等信号)来说，如果没有和PMC扫描状态的竞争(或PMC停止扫描)，也可以进行此种强制。CN的输出信号F不能进行任何强制操作。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,自锁强制设定:操作如图6-18所示，然后将出现如图6-19所示画面。当外部输入信号(X)在I/OLLIK的设定范围内时，输出信号(Y)和PMC扫描状态发生竞争时，普通强制不能够改变其状态，此时可以采用自锁强制来进行设定。如图6-20所示，左边的是外部信号的状态，右边的是强制输出的状态。(4)PMC操作及软键布局1)PMC画面的进入操作步骤:SYSTEM习PMC习，进入PMC画面，如图6-21所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2)梯形图的监控与编辑画面操作步骤:SYSTEM习PMC习PMCIAD习，进入PMC画面，如图6-22所示。其中，COLLECT梯形图集中监控画面;CLOBAI:全部梯形图;LEVEL1:梯形图一级程序;LEVEL2:梯形图二级程序;P00010第10号子程序;ZOOM:梯形图监控和编辑画面。3)PMC信号的诊断画面操作步骤:SYSTEMPMCPMCDGC1，进入PMC信号的诊断画面，如图6-23所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,其中，TITLE:标题画面;STATUS信号状态画面;IAKM:PMC报警画面;TARCEPMC信号追踪画面;I/OCHK:IOLLIK诊断画面。4)PMC参数画面操作步骤:SYSTEMPMCPMCPRM，进入PMC参数画面，如图6-24所示。其中，TIMER:定时器画面;COUCITR:计数器画面;KEEPRI:保持型继电器k地址画面;DATA:数据表画面;SETLIG:参数设定画面。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,5)STOPRUC1:PMC停止/启动(正常运行时不要进行此项操作)6)PMC编辑画面操作步骤:SYSTEMPMCEDIT，进入PMC编辑画面，如图6-25所示。其中，TITLE:标题的编辑;SYMBOI:信号注释的编辑;ESA(CE外部信息的编辑;MODULE:IO模块的设定;CROSS:交叉点的设定;CLEA:PMC的删除。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,7)系统参数画面操作步骤:SYSTEPMCSYSPRM，进入系统参数画面，如图6-26所示。8)在线监控画操作步骤:SYSTEMPMCMOCIIT，进入在线监控画面，如图6-27所示。可以通过RS-2320以及HIGHSPEEDI/F(快速以太网)和F-IADDERIII软件进行在线监控和编辑，在线的同时在系统画面上对梯形图的监控变成无效。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(5)对PMC画面进行相关的参数设定以上所显示的PMC的全部画面可能由于参数的设定原因而显示不全，在维修过程中需要对相关参数进行设定，以保证可以对PMC进行相关的维修操作。操作步骤:SYSTEMPMCPMCPRMSETLIG，进入在线监控画面，如图6-28所示。设置“PROGRAMMERENABLE(K900.1)一1，表示编程器有效。编程器有效的权限包括:可以对PMC监控画面、PMC编辑画面、标题数据编辑画面、符号、注释编辑画面、信息编辑画面、工/O单元地址设定画面、cross画面、清除梯形图画面、清除PMC参数、系统参数画面进行有效设定。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,如果在梯形图中编辑了对K900.1的相关保护，则在参数设定画面不能进行设定。如图6-29所示。图6-29K900.1的保护当设置“PROGRAMMERENABLE”一SYSPRMC,MONI等相关的画面被关闭。0时，STOP/RUN、EDIT、如图6-30所示。设置“EDITEC1ABLE(K901.6)=1，表示编辑允许。设置“WRITETOFROM(EDIT)(K902.0)=1，表示写入FROM有效。对PMC编辑和修改后，在按退出键的同时提示“WRITETOFROM?。如图6-31所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,设置“RAMWRITEEC1ABLE(K900.4)=1，表示EORCE(强制)有效。设置“DOTOTBLCCITLSCREEC1(K900.7)=0，表示数据表控制画面有效。操作步骤:PMPMCPRMDATA。数据表控制画面有效时，如图6-32所示。数据表控制画面无效时，如图6-33所示。通过数据控制画面中的PARAMETER的第一位等于1，配合控制画面无效设定，可以对数据表的数据加以保护。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,设置“HIDEPMCPARAM(K902.6)=1，表示隐藏PMC参数，将会使PMCPARAM画面的TIMER、COUC7TR、KEEPRI、DATA隐藏。设置“HIDEPMCPROGRAM=1，表示隐藏PMC程序，如图6-34所示。设置“ALLOWPMCSTOP(K902.2)=1，表示允许PMC手动停止。设置“IADDERSTART，表示手动或自动PMC运行。当系统启动时因PMC的原因而造成的影响，可通过设定手动启动PMC运行来诊断。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(6)梯形图的监控操作步骤:PMCPMGLADZWOM，进入梯形图的监控画面，如图6-35所示。集中监控功能:可以将在不同画面下的指令网格集中到一个或几个连续画面下，便于观察。操作步骤:依次将光标移动到选定的网格，按PICKUP键。被选定的网格前会相应有黑点表记。如图6-36所示。按退出键后，按SWITCH键进行画面切换，显示拾取画面。操作图6-35所示的SETLIG习键，可对梯形图监控的相关设定。如图6-37所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,其中:ADDRESSC7OTATI(W(地址符号)=SYMBOL(符号)/ADDRESS(地址);FUCCTIOCSTYLE(功能指令类型)=COMPACT(小型)/WIDE(宽)/TALI(高)，功能指令类型如果选择小型，则地址的当前值不显示;SHOWCOMMENTOFCOSTACT(显示触点注释)=C7OC7E(无)/1LLIE/2LLIE(两行);SHOWCOMMECITOFCOII(显示线圈的注释)=YES/C1O;SHOWCURSOR(显示光标)=YES/C1O;WRAPSEARCHEC1ABLED(循环搜索有效)=YES/C1O0,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(7)信号的诊断和追踪1)信号的诊断操作步骤:PMCPMCICCC1STnTUS，进入信号的诊断画面，如图6-38所示。按SEARCH搜索键,PMC中的所有地址都可以在此画面显示诊断。按FORCE强制键，PMC中的G,R,C、A、T,E,D,Y地址可以强制通、断。如果强制梯形图中所使用的输出信号的状态，则需要停止PMC后才可进行。2)信号追踪操作步骤:PMCPMCIXCC1TRACE，进入信号追踪画面，如图6-39所示。信号追踪，可以对设定的信号进行实时监控，便于掌控信号的瞬间变化和信号与信号之间的相互关系。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,按START/STOP键可运行/停止信号追踪，SETLIG可进相关参数设定。参数设定画面如图6-40所示。其中:“SAMPLIGMODE:采样方式;TIMENCCLE:在指定的时间内监控采样信号的状态;SocialTRAC1SITIOC1:在指定的时间内当被观察的信号变化时采样信号的状态;STOPCOCIDITIOC1:追踪停止条件;+XOCIE(无)/BUFFERFULL”:(缓冲区满时)/TRIGGER(触发信号);“ADDRESS(信号地址)=XXX.X;MODE(停止方式)=RISINGEDGE(上升沿)/FALLLIGEDGE(下降沿)/BOTH(上升沿和下降沿都停止追踪);“SAMPLL7GC0C7DITI0C7”采样条件(当采样方式设定为SocialTRAXSITIOC1时);,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,TRI(C(CER(触发信号)”;MODE(采样方式)=RISINGEDGE(上升沿)/FALLLIGEDGE(下降沿)/BOTH(上升沿和下降沿都停止追踪)/OC1/OFF(8)PMC参数的设定1)定时器的设定操作步骤:PMCPMCPRMTIMER。定时器参数设定画面如图6-41所示。1-8号定时器精度为48ms级，9C-250号定时器精度为8ms级，一个定时器占用双字节T地址。当设定的数值不能被设定单位整除时，系统自动消除余数。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2)计数器的设定操作步骤:PMCPMCPRMCOUCITR。计数器参数设定画面如图6-42所示。PRESET:预设值，CURRENT:计数现在值。一个计数器占用四个字节的D地址，前两个字节存储计数值，后两个字节存储现在值。计数器数据类型需在PMCSYSPRM设定为二进制/BCD类型。3)K地址画面的设定操作步骤:PMCPMCPRMKEEPRI。K地址画面设定画面如图6-43所示。维修当中须注意原始K地址的设定。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,保持型继电器即使在系统断电的情况下也可记忆状态内容。其中K16的#6,#7为非易失性存储器控制地址。K17-C-K19为PMC系统软件参数，常用在PMC中作为功能开启信号。SA1:20个;SB7:100个。4)D数据寄存器画面的设定数据表是一种保持型数据寄存器，用户可以对它通过参数画面和PMC程序进行赋值读取等操作，例如加工中心上的刀库刀具登录画面经常用到数据表。数据表画面包括两个基本画面:数据表控制数据画面和数据表画面，数据表控制画面可以对数据表进行相关组的设定，如增加组的数量、每一组的起始寄存器的地址和数量、数据的类型长度等。数据表画面可以进行对数据表的数据进行赋值操作、组号和寄存器的搜索等操作。数据寄存器设定画面如图6-44所示。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2.SINIUMERIK802系列数控系统PLC(1)概述SINIUMERIK系列全功能数控系统，一般都含有一个内置PLC。其指令系统的与SINIUMERIKSIMATICS9系列PLC系统相同，SINIUMERIK802系列与S7-200具有相同的指令集，SINIUMERIK810D/840D系统与57-300的指令集相同。所不同的是，数控系统内置的PLC含有一些特定的变量位，即NC与PLC的通信接信号。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(2)57-200数据存储区及元件(内部资源)的功能1)输入/输出映像寄存器57-200PLC编址范围(I0.0C-I15.7输入映像寄存器(该区域可以按位操作，又称为输入继电器)。输入继电器线圈由外部信号驱动，常开触点和常闭触点供用户编程使用。输出映像寄存器:57-200PLC编址范围(Q0.0C-Q15.7)输出映像寄存器(又称输出继电器)是用来将PLC的输出信号传递给负载，线圈用程序指令驱动。PLC的每一个I/O点都是一个确定的物理点。CPU224主机有I0.0C-I0.7,I1.0C-I1.5共14个数字量输入端点，Q0.0一Q0.7,Q1.O,Q1.1共10个数字量输出。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,2)变量存储器V用以存储运算的中间结果和其他数据。CPU224有VYO.O-C-VB5119.7的SK存储字节。可按位、字节、字或双字使用。3)内部标志位(M)存储区M作为控制继电器(又称中间继电器)，用来存储中间操作数或其他控制信息。57-200PLC编址范围M0.0C-M31.7，可以按位、字节、字或双字来存取存储区的数据。4)顺序控制继电器(S)存储区S又称状态元件，以实现顺序控制和步进控制。57-200PLC编址范围S0.0C-531.7，可以按位、字节、字或双字来存取数据。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,5)特殊标志位(SM)存储器CPU224编址范围SMO.O-C-SM179.7，共180个字节。其中SMO.O-C-SM29.7的30个字节为只读型区域。6)局部存储器(I)57-200有64个字节的局部存储器，编址范围LB0.0C-L863.7，其中60个字节可以用做暂时存储器或者给子程序传递参数，最后4个字节为系统保留字节。7)定时器(相当于时间继电器)57-200CPU中的定时器是对内部时钟累计时间增量的设备，用于时间控制。编址范围TO-C-T255(22X);TO-C-T127(21X),上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,8)计数器计数器主要用来累计输入脉冲个数。有16位预置值和当前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以累计脉冲个数。计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置to57-200CPU提供有三种类型的计数器:增计数、减计数、增/减计数。编址范围CO-C255C22X)，CO一C129021X)。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(2)模拟量输入/输出映像寄存器(AFAQ)57-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量(如温度、电压)等转换成1个字长(16位)的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域。AI编址范围AIWO、AIW2、AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共有32个模拟量输入点。57-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长(16位)数字值转换为模拟电流或电压输出。AQ编址范围AQWO、AQW2、AQW62，起始地址也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,10)累加器(AC)及高速计数器(HC)累加器用来暂存数据，57-200PLC提供了4个32位累加器ACO一AC3。累加器支持以字节(B)、字(W)和双字(D)的存取。CPU22X提供了6个高速计数器，HCO,HC1,HC5(每个计数器最高频率为30kHz)用来累计比CPU扫描速率更快的事件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数。图6-46展示了PLC与NC系统和机床MT的信号地址关系。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(3)57-200指令系统在SINIUMERIK系列PLC中，有基本指令和功能指令两种指令，型号不同时，只是功能指令的数目有所不同，除此以外，指令系统是完全一样的。基本二进制指令(8条);计时器计数器指令(4条);比较指令(12条);算术运算指令(11条);逻辑运算指令(12条);增量减量指令(6条);,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,移位指令(6条);赋值指令(5条)数据转换指令(2条);程序控制指令(4条)。无论是西门子数控系统PLC还是FANUC数控系统PLC，它们虽然结构不同，指令有所不同，但是编程方法是相同的，只是指令的书写稍微有些不同而已。所以这里不对西门子数控系统PLC的指令一一介绍。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,(4)PLC程序组织结构标准PLC程序组织结构包括PLC应用程序采用主程序OB1和子程序SBR结构。主程序OB1起到组织作用，用来调用各种功能的子程序。子程序SBR用来完成各个功能，并由主程序调用。图6-47展示了主程序(MAIC1)结构。图中主程序调用了冷却控制的子程序和润滑控制子程序，是主程序的局部，从图中可以看到:满足条件SMO.1为“0”以及V45001011.0为“1”时，子程序GWOLL7G被调用。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,其中SMO.1为PLC启动的第一个周期标志脉冲。V45001011.0为机床数据1451211的第“0”位，程序中用此机床数据来选择有/无冷却控制，以适应机床的需要。而满足条件SMO.0为“1”以及V45001011.1为“1”时，子程序LUBRICATE被调用。其中SMO.0为常“1”信号标志。V45001011.1为机床数据1451211的第“1”位，程序中用此机床数据来选择有/无润滑控制。,上一页,下一页,返回,教学单元6机床电气与可编程控制器的故障分析与维修,图6-48所示是冷却控制子程序某一段程序。其中程序中使用的PLC变量标志位含义:V25001000.7:冷却开指令1,M07;V25001001.0:冷却开指令2,M08;V25001001.1:冷却关指令，M090该程序完成了冷却输出标志位的逻辑控制。手动控制键中间变量L2.