PLC控制技術在數控機床維修中的應用研究

姜長江

PLC控制技術在數控機床維修中的應用研究

姜長江

(宿遷經貿高等職業技術學校 江蘇 宿遷 223600)

現有的數控機床結構精密，運行過程十分復雜，一旦發生故障，采用傳統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控制技術進行數控機床的故障診斷和維修，充分發揮其在邏輯性編程上的優勢，可大幅提高故障檢測準確率和維修效率，在現代工業生產中具有很強的應用價值。

PLC控制技術；數控機床維修；具體應用；實例分析

數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。數控機床在使用過程中一旦出現故障，會嚴重影響生產效率和產品質量。為保障數控機床設備的穩定運行，應用PLC控制技術進行數控機床維修準確率極高，可大幅提高維修效率，在現代工業生產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，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，采用循環掃描等方式，完成系統下達的指令任務。

1.2　數控機床與PLC控制系統的連接

將PLC控制技術應用在數控機床維修中，主要是為了確保數控系統在處理連續數字信息軸運動時，還能夠處理相應的機床動作。數控機床與PLC控制系統信息的連接通過CNC裝置與數控機床的中介環節實現，依照CNC內部、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行[1]。

1.3　PLC控制技術在數控機床維修中的應用

(1)故障檢測。運用PLC控制系統對數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，為后續的具體修理和維護工作提供依據。在運用PLC控制系統對數控機床進行故障檢測時，往往會設置獨立的數控機床維修檢測線路，以此保障數據傳輸順暢。

(2)維修。目前利用PLC控制技術進行數控機床維修能夠及時發現數控機床生產運行中存在的故障，并按照設定好的程序實施檢測和診斷，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進行監測和分析時，首先要對機床設備當前的運行狀態進行全面了解。如果機床設備在運行期間已經發出了相應的警示信息，維修人員需要對主軸區域是否存在明顯的故障進行科學判斷，還要根據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域的運行狀態進行監測時，可以借助潤滑壓力開關對其進行判定。如果發現機床設備內部存在故障，PLC控制系統能在第一時間發出相應的提示信息，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定。PLC控制技術還可支持測量系統的運行，準確對數控機床出現的故障實施測量和檢查，為后續維修操作提供科學的依據和指導[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，具有時效性和高效性的優點。通過分析數控機床日常運行情況的監控與記錄，對采集數據進行對比之后，判斷是否發生了故障。此種利用原有參數對故障進行檢測與判斷的方式更加準確和可靠，可以通過數據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

在數控機床維修中合理應用PLC控制技術，能夠實現良好的硬件連接，以此為數控機床維護奠定良好的硬件基礎。利用數控機床操作系統控制電氣設備進行精確分析，保障內部系統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，能夠提高數控機床運行的穩定性[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，使數控機床停止運行，以此確保數控機床和操作人員的安全性。如在生產過程中出現急停報警類故障，會導致機床設備長時間停機，出現無法復位的情況。由于數控機床急停功能需要借助PLC程序的電氣控制回路來實現，因此需要在數控操作面板上串聯急停按鈕，并在回路中串聯繼電器線圈，使其在連通狀態下常開觸點處于閉合狀態，從而產生輸入信號。

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狀態監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?；芈房赡艹霈F短路，需進行深入檢查和判斷；如信號點出現變化，則表示急?；芈分袩o短路情況。例如：某數控機床在運行時出現抵擋故障，系統報警后進行急停檢測，經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PLC對系統內部信號數據的分析結果，就可判斷主軸轉動是否存在故障，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

自動換刀系統為數控機床的核心組成部分。隨著的科技快速發展，數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、回轉式、轉塔頭式等，運用PLC控制技術能實現對數控機床自動換刀裝置的有序控制。由于自動換刀環節涉及到數控機床多個系統的協同作業，信號的輸入與輸出也十分復雜，因此很容易出現故障。

當自動換刀系統發生故障時，CNC裝置的在線自診斷系統會發出警報信息，工作人員要根據數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梯形圖程序實施合理修改。例如某數控機床在運行狀態下，無法響應換刀指令，PLC系統由此發出警示信號。維修人員經檢查后發現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控制技術在數控機床的維修中可以發揮非常重要的作用，能夠有效地提高數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運行的協調性，對各系統任務進行明確的制定與劃分，保證數控機床可以快速地恢復工作狀態，進一步提高數控機床的運行效率。

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

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

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

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

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

[6] 楊來順.現代數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