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河北华利机械配件有限公司

基于PMC 的电子手轮故障诊断与维修

2013/6/15 10:11:29

1 故障现象

         我院机加实习厂型号为汉川XH -715D 的数控铣床,采用了自诊断功能较为强大的FANUC 0i MC 系统。学生进行对刀实训时,发现在手轮方式下,X、Y、Z 各轴无任何反应,但在手动方式和自动方式下,各轴运动的动作正常。

2 原理分析

         数控机床PMC( 可编程机床控制器) 用于控制数控系统开关量的输入/输出,可灵活实现机床各种辅助动作的控制。利用PMC 诊断可方便、迅速的定位故障点,是一种高效排除故障的手段。因此我们有必要了解与手轮有关的控制原理及PMC 地址的含义.

 1) 电子手轮的脉冲发生器有4 个端子,其中0V( 地) 和+5V( VCC) 为输入电压,HA、HB 为向CNC输出的相位差为90°的脉冲信号,当A 相脉冲超前B 相脉冲90°时电机正转,当A 相脉冲滞后于B 相脉冲90°时电机反转,如下图2 所示。脉冲信号通过伺服放大器驱动工作台移动,脉冲个数决定了工作台移动的距离,脉冲频率决定工作台移动的速度。

  2) SA2 为轴选择开关,如图2 所示,当手柄旋到不同位置时,对应的PMC 输入信号X1. 0、X1. 1、X1. 2、X1. 3 均处于不同的电平状态,通过PMC 顺序程序运算,最终控制输入到CNC 的G18. 0 ~ G18. 4 的电平状态,而CNC 则根据G18. 0 ~ G18.4 不同状态( 0 和1) 的组合,发出对应轴的选择指令。

3 故障排除

结合手轮的控制原理可知,手轮不能正常操作,可能的原因有:
●CNC 的方式选择不正确。
●手摇脉冲发生器接线不正确。
●伺服没有激活( 没准备好) 。
●内装I /O 接口或I /O ?榈腎 /O Link 没有分配或没有正确分配。

●由于参数设定错误而使相关信号没有输入。结合以上分析,基于PMC 故障诊断的基本思路:PMC 的I /O 状态表( PMCDGN) — PMC 顺序程序—机床外围接线,我们按步骤相应的进行故障排除。

 1) 机床处于“手轮方式”时,正确的G 地址I /O 状态表。将CNC 切换到手轮工作方式,打开梯形图的诊断界面,检查发现G43=00000100,说明“手轮方式”选择正确有效。

  2) 对手轮进行“Y 轴选择”的操作,打开相关诊断界面,发现G18. 1 = 000000000,无任何信号输入。为进一步找到该信号无输入的原因,需打开机床的梯形图,查找与“Y 轴选择”相关的PMC 程序段,如图3 所示,由程序可知其逻辑关系,若要使“Y 轴选择”有效,需令G18. 1 = 1,而G18. 1 =1 的前提是X1. 1 =1,要令X1. 1 =1 必须保证手轮“Y 轴选择”外围接线回路正常导通,即I /O ?閄1. 1 引脚对地电压应为24V。

  3) 再用手轮进行其他轴的“轴选择”和“倍率选择”操作,发现X1. 0 ~ X1. 6 地址也一直为0,无任何信号输入。由此可断定该故障的产生与轴选择信号的公共接线部分有关,即故障点应介于I /O ?榈绞致值24V 公共输入端之间,如图3 椭圆虚线框所示。

  4) 根据图3 手摇脉冲发生器接线原理可知,I /O ?橥ü桓15 针的中继插头将I /O ?橛胧致至,手轮的24V 公共端通过中继插头的14 号引脚输入。

  5) 打开手轮盒,对24V 公共输入线路进行检查。用万用表电压档检测出手轮的24V 公共端没有电压输入,进一步对手轮电缆进行检查,发现连接中继插头母头一侧的24V 线缆接头脱落。

  6) 根据机床厂家提供的手摇脉冲发生器接线图,将脱落的线缆接头重新焊接到中继插头母头一侧的14 号引脚处。重新给机床上电测试,却发现手轮故障依旧。

  7) 再次对照图纸,反复检查发现手轮盒的整体接线正确可靠,但从I /O ?榈绞致止捕说24V 却始终无输入,由此推断线缆存在断路。

   8) 从中继插头上拆下线缆反复检查,发现14 号引脚的线缆( 24V) 在人为折叠、扭曲、拉伸等恶劣试验状态下均能正常导通。

   9) 由于找不到原因,所以尝试信号短接法,即跳过中继插头,将I /O ?24V 输出端子直接短接到手轮的24V公共输入端子上。经测试发现,用短接法强行给手轮提供24V 电压后,手轮的轴选择、倍率选择等均能正常工作。

  10) 为了进一步查明故障原因,又对I /O ?、中继插头、手轮回路进行细致的检查与测试,发现中继插头母头一侧的第15 号引脚,有被焊接过的痕迹,且该引脚对应公头一侧的15 号引脚电压也恰好为24V,而14 号引脚却一直为0V。由此怀疑机床厂家图纸标注有误,有可能15 号引脚才是实际机床接线中的24V 输入所对应的焊接引脚。

  11) 将24V 线缆接头从14 号引脚移到15 号引脚,机床重新上电,手轮进行正常操作。至此,故障解除,机床恢复正常生产。为便于后期的维护维修,在厂家交付的手摇脉冲发生器接线图上,作了相应的更改记录。
 

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