基于PMC 的电子手轮故障诊断与维修

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 模块的I /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 模块X1. 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 模块到手轮的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 模块通过一个15 针的中继插头将I /O 模块与手轮连接，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 模块到手轮公共端的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 模块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 模块、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。