數控車床常見 PLC 控製（zhì）係統故障診斷與（yǔ）維修-數控機床市場網

您現在的位置：車床（chuáng）網> 加工與維修>數控車床常見 PLC 控製係統（tǒng）故障診斷與維修

數控車床（chuáng）常見 PLC 控製係（xì）統故障診斷與維修

2024-5-16 來源：江（jiāng）蘇聯合職（zhí）業技術（shù）學院淮安生物工程分院作（zuò）者：花春梅，陳福雲（yún）

摘要：數控（kòng）車床的控製越來越智能化，但是在實際工作過程中會遇到各種各樣的問題，其中，PLC 控製係統故（gù）障經常出現。該文（wén）對數控車床 PLC 控（kòng）製係統故障類型、診（zhěn）斷（duàn）方法進行總（zǒng）結，提出從故障（zhàng）現象、發生時間等方麵（miàn）分析 PLC 控製係統（tǒng）發生故障，從電源（yuán）電（diàn）壓和各個模（mó）塊的供電是否正常著手診斷 PLC 控製係（xì）統的硬件部分，通過對 PLC 控製係統（tǒng）進行（háng）編程測試來發現軟（ruǎn）件方麵出（chū）現的故障。通過案例分析數控車床 PLC 控製係（xì）統故障檢測和維修過程（chéng）。及時對 PLC 控（kòng）製係統中出現的問題進行全麵（miàn）分析和總結，根據（jù）問題出現的原因，有針對性地采取科學的（de）措施（shī）來進行處理，可以有效提高數控車床運行效率。

關鍵詞：PLC 控製（zhì）係統；故（gù）障（zhàng）；診斷；維修

0、引言

數控車（chē）床的控製越來越智能化，在機械製造領（lǐng）域的應用越來越廣泛。但在實際工作過程中（zhōng），有很多（duō）用戶不知道如何檢查和處理機床出現的故障。在（zài）對數控車床的故障進行（háng）維修的過程中，可能會遇到各種各樣（yàng）的問題，比如說數控係統的問題、機（jī）械零件的問題等（děng），其中，PLC 控製係統故障是（shì）經常出現的，特（tè）別是在使用時間（jiān）較長的情況下（xià）。PLC 控製係統是由 CPU、存儲器、輸入輸出接口（kǒu）模塊（I/O）等組成的，其主要功能是接收數控裝置發出的（de）指令信息，按照指令要求對輸入的數據（jù）進（jìn）行處理，並對（duì）執行結果進行輸出，從而實現機床的自動加工。可見（jiàn），PLC 控製係統在數（shù）控（kòng）車床（chuáng）中尤為重要。在數控車床出現故障時，如果不能及時有效地解決，可能會（huì）造成很大的經濟（jì）損失。本文對數控車床常見 PLC 控製係統故障診斷中的方法及步驟進行分析，總結常見故障類型，並結合實際案例說明數控車床 PLC 控製係統故障（zhàng）診斷流程和維修方法。對於（yú）生產來說，對（duì） PLC 控製係統故障做出快速準確的判斷、診斷，對保證數控機床的穩定性、降低故障率、縮短維修時間和提高機（jī）床的（de）使用率至關（guān）重要。

1、數控車（chē）床 PLC 控製係（xì）統故障分類（lèi）

PLC 控製係統發生故障時（shí），可從故障現（xiàn）象、發生時間等方麵進行分析，其故（gù）障類型如要有如下幾（jǐ）種（zhǒng）：

（1）可根據係統功能（néng）模塊（SFC）與 PLC 的連（lián）接（jiē）方式，將係統故障分為係統 I/O 故障和軟件程序故（gù）障兩類。

（2）可根據係統（tǒng）工作狀態（tài）的變化（huà），將係統故障分為正（zhèng）常（cháng）狀態、不（bú）正常狀態和異常狀態三類。

（3）可根據係（xì）統所處工作環境的溫度和濕度條件，將係統故障分為常溫狀態下的故障和高溫狀態下的故障。

（4）可根據 PLC 硬件上電源（yuán）連接（jiē）方式的不同（tóng），將係統故（gù）障分為外部電源故障和內部電源（yuán）故障（zhàng）兩類。

（5）可根據係統電路中元器件數量多少，將係（xì）統（tǒng）故障分為元（yuán）器（qì）件損壞型和元器件開路型兩（liǎng）類。

（6）可（kě）根據控製邏輯關係（包（bāo）括輸入輸出）與 PLC連接方（fāng）式的不同，將係統故障分為直接接觸式和間接接觸式兩類。

對於（yú） PLC 控製係統發生的故障，簡單來說，可分為硬件和軟件兩種類（lèi）型。硬件故障一般表現為係統死機、CPU 運行不正常（cháng）、電源故障等；軟件故障則主要表（biǎo）現為係（xì）統死機、程序出錯等（děng）。要想更好地處理 PLC控製係統發生的故障，就必須要做到對 PLC 控製係統出現故障進（jìn）行全麵分析和總結。

2、 PLC 控製係統故障診斷方法

對（duì）於PLC 控製（zhì）係統（tǒng）的硬件部分，首先（xiān）要注意的是電源電壓是否符（fú）合要求。其次，在檢查硬件方麵時，還需要（yào）注意各個模塊是否存在供電不正常的（de）情況，並在（zài）進（jìn）行（háng）故障檢測時要做好相應的記錄，以便於日（rì）後進行分析和解決。在檢查電源電（diàn）路時，還需要注意確保（bǎo）電源的安全（quán）接地。針對軟件方麵出現的故障，主要是通過對 PLC 控製係（xì）統進行編程測（cè）試來發現問題。在（zài）進行測試時，一般可采（cǎi）用數字萬用表或模擬萬用表等工具對 PLC 控製（zhì）係統的輸入輸出接口模塊進行檢測。此外，對於 PLC 控製係統中的輸入輸出模塊出現故障時，還可以（yǐ）通過對故障進（jìn）行直（zhí）接測（cè）量來發現故障。

對於數控車床，可根據所發生的故障現（xiàn）象來確定可能存在的故障點。比如，數控車床在進行加工時出現了卡盤不（bú）走車等（děng）現象。這時，可（kě）先（xiān）檢查一下（xià）機床的位置編碼器是（shì）否正常，如果有問題，則可（kě）找出原因，如果沒有問題，則可（kě）能是控製（zhì）係統出現了故障。對於數控（kòng）車床的控製係統故障來說，可先進行手動操作，看一下數控車床能（néng）否正常地運轉。如果數控車床能夠正常運轉的話，說明控製係（xì）統沒（méi）有問題，如（rú）果不能運轉或者（zhě）無法啟動的話，則需要找出故障原因後再進行維修。

3、PLC 控製係統（tǒng）的常見故障（zhàng）及原因分析

數控車床故障現象主要表現為 PLC 控製係統發生故障。對 PLC 控製係統（tǒng）發生的故障進行分析，一般可分為硬件故障和軟件（jiàn）故障兩（liǎng）種（zhǒng）類型。對於（yú）硬件故（gù）障，主要是（shì）指 PLC 控製係統（tǒng）本身出現的問題，其原因通常是由元器件老化、損壞（huài）造成的。對於軟件故障，主（zhǔ）要是指程序出現的問題。程序錯誤或程（chéng）序衝突（tū）是導致軟件（jiàn）故障的主要（yào）原因，例（lì）如，由（yóu）於（yú）軟件設計不當造成PLC 控製係統（tǒng）出現死機（jī）、死循環等現象。在數控車床的實際運行過程中，可能會出（chū）現一些（xiē）影響其正常運行的其他因素，例（lì）如，溫度（dù）過高（gāo）、電機過熱、機械磨損等都會對數控車床造成影響。另外，在（zài）對 PLC 控（kòng）製係統進行維修時，還（hái）可能（néng）會由於操作不當或設備原因等造成係統死機、程序錯誤等現象。

3.1 PLC 輸入（rù）故障（zhàng）

（1）檢查 PLC 輸入故障時（shí），應首先檢查輸入信（xìn）號（hào）的（de）可靠性，其次檢查輸入（rù）信（xìn）號的接線是否正確，特別是數字（zì）量輸入（rù）信（xìn）號（hào）的接線，如圖 1 所示。輸（shū）入（rù）信號正常，但（dàn）不能進（jìn）行邏輯運算或模擬（nǐ）運算（suàn）時，則可能是該功能模塊內部電路或外部電路出現故障；若輸入信號（hào）可以進行邏輯運算或模擬運算，但輸出值無變化時，則可能是（shì）該功能模塊出現故障。

圖 1 PLC 在數控機床中的配置方式

（2）檢查 PLC 輸出故障時，首先應檢查輸出繼電器的狀態是否正常。若輸出繼電器無變化，則可能是該功能模塊內部電路出現故障；若輸出繼電器有（yǒu）變化，則可能是該功能模塊（kuài）外部電路出現（xiàn）故（gù）障。

（3）檢查 PLC 輸（shū）入信號是否與給定（dìng）值相（xiàng）對應。若發（fā）現給定值不相（xiàng）符時，應先檢查 PLC 與輸入信號（hào）之間的連接情況，若發現 PLC 與輸入信號之間（jiān）沒有任何連接問題，則應檢查 PLC 與外部電路之間的連（lián）接（jiē）情（qíng）況。

3.2 程序錯誤

程序錯誤是指數控車床（chuáng）在控（kòng）製過程中由於設計或製造方麵的原因造成了程序出錯，這（zhè）也是最常見的PLC 故障之一，通常（cháng）也會由硬件或軟件問題造成。硬件上的原因有：CPU 內（nèi）部的程序存儲器容量不夠；CPU 內部程（chéng）序存儲器中有錯誤代碼；CPU 的存儲單元損壞或數據線接（jiē）觸不良。軟件上的（de）原因有：輸入/輸出模塊程序（xù）錯誤；控製程序中（zhōng）的錯誤代碼、控製程序中的數據丟（diū）失或數據不完整。

在出（chū）現程序錯誤時，可先采用軟複位功能來清除程序錯誤，再（zài）用 PLC 自診斷（duàn）功能來（lái）檢查可能出（chū）現問（wèn）題的地方。如確定 PLC 上無相應控製元（yuán）件或其參（cān）數設置錯誤，則應檢查 PLC 輸入/輸出模塊是否有錯誤代碼或數據線接觸不良，同時（shí）還應檢查是否有數據（jù）線不能正常工作或與其他設備通訊等故障。

在進行上（shàng）述檢查後，若仍無法解（jiě）決問題，則可將PLC 從係（xì）統中隔（gé）離出來，然後（hòu）重新進行係統初（chū）始化。

3.3 硬件故障

數控車床內裝型 PLC 形式如圖 2 所示，這類故障是（shì）由於係統硬件損壞而引（yǐn）起的，包（bāo）括係統元件損壞、係統（tǒng）電源故障、係統（tǒng）電路邏輯關係異常等 3 種情況。

（1）元器件損（sǔn）壞型（xíng）故障。處理方法（fǎ）：首先檢查硬件上是否存（cún）在短路、斷路、接地等問題，然後逐一進行更換，即可解決。

圖2 數控車（chē）床內裝型 PLC 形式

（2）係統（tǒng）電源故障。處理方法：首先檢查電源是否（fǒu）正常，若電源正常，則（zé）可根（gēn）據邏輯關（guān）係檢（jiǎn）查 I/O 的輸入輸出端是否有信號產生，若無信（xìn）號產生，則應（yīng）檢查電源（yuán）電路中的（de）交流電源輸（shū）入端和（hé）直流電源輸（shū）出端是否有電（diàn）壓產生，若無電壓產生，則應檢查輸入輸出線是否存在短路、斷路或接地問題。然後逐一檢查 PLC的 I/O 點是否（fǒu）存在短路、斷路或接地問題。若無（wú）問題，則可進入下一步工作（zuò）。

（3）電路邏輯關係異常。電路邏輯關（guān）係異常是指係統在工（gōng）作過程中，出現（xiàn）了異常的（de）錯誤現象。這類故障（zhàng）原因（yīn）複（fù）雜，出現的幾率較低（dī），但也不能排除。對於這類故障，我們可采用如下方法處理：根據係統發生異常的原因不同，可以用萬用表測試各元件的工作電壓是否正常，如（rú）有異常（cháng）應及時更（gèng）換元件；對各元件進行測試，判斷其工作電壓是否正常；如果確定（dìng）是（shì）某些元件出現問題，可在正常情況下反複測（cè）試以找出故障點；如果是某個電路邏輯關係出現異常，應對其進行調整或更換；若故障依舊，則說明係（xì）統硬件電路上有短路、開（kāi）路等故障存在，應根據情況采取相應措施排除故障。

4、數控車（chē）床 PLC 控製係統故障案例分（fèn）析

在對數控車床進行維修時，我們可以根據其控製係統的特點進行。數（shù）控車床控製（zhì）係統（tǒng）的控製方式一般分為兩種，分別是集中控製和分散控製。集中控製（zhì）方式一般用於具有一定規模的生產企業（yè），而分散控製方式則適用於中小型企業（yè）。我們在維修數控車床時，要先對其進行初步的檢測，然後再采取相應的措施。這些（xiē）問（wèn）題如果不能及時（shí）解決，可能會對數控車床造成很大的（de）影響和損失，所以（yǐ）我們要（yào）對（duì）數控（kòng）車床（chuáng）出現故障時進行及時有效地維修，盡量減少其影響和損失。

有一台西門子數控（kòng）車床，其控製程序（PLC）在維修時發現在開機時無顯示現象。停機後發現該機床顯示有：“I/O 錯誤”、“PLC 無效”等字樣，說明機床控（kòng）製係統（PLC）已損壞。

在開機時，機床顯示有“I/O 錯誤”、“PLC 無效”等字樣，而（ér）機床沒有任何報警。經檢查（chá）發現，機床的（de） I/O口一直處於接通狀態，且（qiě）有許多外部信號在此控製（zhì）下接通，並（bìng）且這些外部信號一直在變化。經分析認為，這

是 PLC 程序中存在錯誤。該（gāi）機（jī）床的 PLC 程序中存在一個循環條件為“I/O 錯誤”的語句，並且該語句是一個循環語句，即每輸入或輸（shū）出一（yī）條信息後，便（biàn）有一個循（xún）環（huán）條件來判斷是否執行下（xià）一條信息。對於這種循環（huán）條件語句，在實（shí）際應用中很少出現（xiàn）這種情況，PLC 程序中並沒有對這種情況進行說明，在實際應用中可能（néng）有多種原因會導致該語句的出現。筆者認為存在如下問（wèn）題。

4.1 機床 I/O 口與 PLC 之間的接線（xiàn）方式

數控機床 I/O 口與 PLC 之間的接線方式主要（yào）有三種：並聯方（fāng）式、串聯方式、並聯與串聯混合方式。並聯方式是指 PLC 與 I/O 口直接連接，這種連接方式的優點是 I/O 口的（de）連接非常方便，但它的（de）缺點是當（dāng） PLC有故障時，機床不能進行正常操作；串聯方式是（shì）指PLC 與 I/O 口先通過（guò）中間（jiān）繼電器進（jìn）行連接，再經過中間繼電器再與機床的 I/O 口連接，這種接線方（fāng）式的優點是當 PLC 故障時，機床可以進行正常操作，但其缺點是當機床出現故障（zhàng）時，數控係統（tǒng）無法進行正常操作。並聯（lián）方式與串聯方式相比，由於 I/O 口的連接非常方便，因此並聯方式比串聯方式更（gèng）可靠。對於並聯與串聯混合的（de）接線方式來說，當 PLC 出現故（gù）障時，機（jī）床可以直接進行操作（zuò）。

4.2 機床運行狀（zhuàng）態（tài）的變化

機床加（jiā）工（gōng）工件時，刀具對工件的切削或輔助係統（tǒng）對工件的支撐或夾緊等作用使機床運行（háng）狀態發生變化。當出現上述情況時，可以通過以下方法進行（háng）處理（lǐ）：

（1）檢查所使用的 PLC 程序是（shì）否有上述問題；

（2）檢查機床各運動部件是（shì）否（fǒu）有異常現象；

（3）檢查 I/O 口是否正常；

（4）檢查各外部信號（hào）是否正常，如（rú）各種（zhǒng）傳感器信號、伺服信號等是否有（yǒu）異常現象；

（5）檢（jiǎn）查機床控製係（xì）統是否有異常現象，如電源、機械等故障。

4.3 機床輸入信號的變化

機床的輸入信號由機械和電氣兩部分組成。電氣部分主要由各種輸入信號、各（gè）種輸出信號以及它們之間的公共點構成，這些信號（hào）有電壓、電流、熱效應等。在數控機（jī）床的設計中，除了要考慮（lǜ）到機床本身的加工能力外，還要考慮到數控（kòng）係統所能接受的最大輸入信號。在 PLC 程（chéng）序設計中，對輸入信號的處理通常采用變換函數（shù）或轉換矩陣的方法來實現。

對於輸入信號變化引起的 PLC 程序錯誤，主要表現為：當（dāng）某一輸入信號發生變化時，會使輸出端對應（yīng）的輸出狀態發生變化，從而導致程序中出現“I/O 錯誤”“PLC 無（wú）效”等語句。解決此類（lèi）問題時可以采（cǎi）用以下方法：一是改（gǎi）變機床輸入信（xìn）號（如更換 PLC 型號、輸入信號類型等）；二是（shì）修改 PLC 程序。

對 PLC 控製係統進行維修時要注意以下幾點：

（1）對可編程控製（zhì）器進行檢查，主（zhǔ）要是檢查其輸入/輸出端是否存在短路問題。

（2）檢（jiǎn）查可編程控製器的電源電（diàn）壓是否正常。

（3）在對可編程（chéng）控製器進行檢測時，要注（zhù）意檢測其是否存在故障。

（4）在對可編程控製器進行檢查時，要注意觀察PLC 的內部（bù）接線是否正確。

（5）對可編程控製器進行檢測時，要注意檢查其輸入/輸出端子之間（jiān）的連線是否正確。

5、結語

在 PLC 控製係統發生故障時，一定要（yào）做到不盲目檢修，要（yào）根據控（kòng）製係統的工作原理以及電氣線路的分布情況，從軟件和（hé）硬件（jiàn）兩個方（fāng）麵，及時對 PLC 控製係統中出現（xiàn）的問題進行全麵（miàn）分析和總結，然後（hòu）根（gēn）據問題出現的（de）原因，有針對性地采取科學的措施來（lái）進行（háng）處理（lǐ）。數控（kòng）車床 PLC 控製係（xì）統常見故障，通過采取有效措施處理 PLC 控製係統中出（chū）現的問題後，就（jiù）可以減少機床運行過程中產生的故障率，有效提高數控車床運行效率。

投稿箱：
如果（guǒ）您有機床行業、企業相關新聞稿（gǎo）件發（fā）表，或進行資訊合作，歡迎聯係（xì）本網編輯部（bù），郵箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com

更（gèng）多相關信息（xī）

名企推薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多（duō）

博文（wén）選萃

| 更多