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河北華利機械配件有限公司

基于PMC 的電子手輪故障診斷與維修

2013/6/15 10:11:29

1 故障現象

         我院機加實習廠型號為漢川XH -715D 的數控銑床,采用了自診斷功能較為強大的FANUC 0i MC 系統。學生進行對刀實訓時,發現在手輪方式下,X、Y、Z 各軸無任何反應,但在手動方式和自動方式下,各軸運動的動作正常。

2 原理分析

         數控機床PMC( 可編程機床控制器) 用于控制數控系統開關量的輸入/輸出,可靈活實現機床各種輔助動作的控制。利用PMC 診斷可方便、迅速的定位故障點,是一種高效排除故障的手段。因此我們有必要了解與手輪有關的控制原理及PMC 地址的含義.

 1) 電子手輪的脈沖發生器有4 個端子,其中0V( 地) 和+5V( VCC) 為輸入電壓,HA、HB 為向CNC輸出的相位差為90°的脈沖信號,當A 相脈沖超前B 相脈沖90°時電機正轉,當A 相脈沖滯后于B 相脈沖90°時電機反轉,如下圖2 所示。脈沖信號通過伺服放大器驅動工作臺移動,脈沖個數決定了工作臺移動的距離,脈沖頻率決定工作臺移動的速度。

  2) SA2 為軸選擇開關,如圖2 所示,當手柄旋到不同位置時,對應的PMC 輸入信號X1. 0、X1. 1、X1. 2、X1. 3 均處于不同的電平狀態,通過PMC 順序程序運算,最終控制輸入到CNC 的G18. 0 ~ G18. 4 的電平狀態,而CNC 則根據G18. 0 ~ G18.4 不同狀態( 0 和1) 的組合,發出對應軸的選擇指令。

3 故障排除

結合手輪的控制原理可知,手輪不能正常操作,可能的原因有:
●CNC 的方式選擇不正確。
●手搖脈沖發生器接線不正確。
●伺服沒有激活( 沒準備好) 。
●內裝I /O 接口或I /O 模塊的I /O Link 沒有分配或沒有正確分配。

●由于參數設定錯誤而使相關信號沒有輸入。結合以上分析,基于PMC 故障診斷的基本思路:PMC 的I /O 狀態表( PMCDGN) — PMC 順序程序—機床外圍接線,我們按步驟相應的進行故障排除。

 1) 機床處于“手輪方式”時,正確的G 地址I /O 狀態表。將CNC 切換到手輪工作方式,打開梯形圖的診斷界面,檢查發現G43=00000100,說明“手輪方式”選擇正確有效。

  2) 對手輪進行“Y 軸選擇”的操作,打開相關診斷界面,發現G18. 1 = 000000000,無任何信號輸入。為進一步找到該信號無輸入的原因,需打開機床的梯形圖,查找與“Y 軸選擇”相關的PMC 程序段,如圖3 所示,由程序可知其邏輯關系,若要使“Y 軸選擇”有效,需令G18. 1 = 1,而G18. 1 =1 的前提是X1. 1 =1,要令X1. 1 =1 必須保證手輪“Y 軸選擇”外圍接線回路正常導通,即I /O 模塊X1. 1 引腳對地電壓應為24V。

  3) 再用手輪進行其他軸的“軸選擇”和“倍率選擇”操作,發現X1. 0 ~ X1. 6 地址也一直為0,無任何信號輸入。由此可斷定該故障的產生與軸選擇信號的公共接線部分有關,即故障點應介于I /O 模塊到手輪的24V 公共輸入端之間,如圖3 橢圓虛線框所示。

  4) 根據圖3 手搖脈沖發生器接線原理可知,I /O 模塊通過一個15 針的中繼插頭將I /O 模塊與手輪連接,手輪的24V 公共端通過中繼插頭的14 號引腳輸入。

  5) 打開手輪盒,對24V 公共輸入線路進行檢查。用萬用表電壓檔檢測出手輪的24V 公共端沒有電壓輸入,進一步對手輪電纜進行檢查,發現連接中繼插頭母頭一側的24V 線纜接頭脫落。

  6) 根據機床廠家提供的手搖脈沖發生器接線圖,將脫落的線纜接頭重新焊接到中繼插頭母頭一側的14 號引腳處。重新給機床上電測試,卻發現手輪故障依舊。

  7) 再次對照圖紙,反復檢查發現手輪盒的整體接線正確可靠,但從I /O 模塊到手輪公共端的24V 卻始終無輸入,由此推斷線纜存在斷路。

   8) 從中繼插頭上拆下線纜反復檢查,發現14 號引腳的線纜( 24V) 在人為折疊、扭曲、拉伸等惡劣試驗狀態下均能正常導通。

   9) 由于找不到原因,所以嘗試信號短接法,即跳過中繼插頭,將I /O 模塊24V 輸出端子直接短接到手輪的24V公共輸入端子上。經測試發現,用短接法強行給手輪提供24V 電壓后,手輪的軸選擇、倍率選擇等均能正常工作。

  10) 為了進一步查明故障原因,又對I /O 模塊、中繼插頭、手輪回路進行細致的檢查與測試,發現中繼插頭母頭一側的第15 號引腳,有被焊接過的痕跡,且該引腳對應公頭一側的15 號引腳電壓也恰好為24V,而14 號引腳卻一直為0V。由此懷疑機床廠家圖紙標注有誤,有可能15 號引腳才是實際機床接線中的24V 輸入所對應的焊接引腳。

  11) 將24V 線纜接頭從14 號引腳移到15 號引腳,機床重新上電,手輪進行正常操作。至此,故障解除,機床恢復正常生產。為便于后期的維護維修,在廠家交付的手搖脈沖發生器接線圖上,作了相應的更改記錄。
 

華利膠木手輪