基于PMC 的电子手轮故障诊断与维修

1 故障现象型号为汉川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，如表1 所示。
1)    电子手轮的脉冲发生器有4 个端子，如图1 所示，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。
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，如表3 所示。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，如图3 所示，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。
4 结束语机床维修时应根据现场实际情况，结合相关维修经验方法，仔细观察，大胆假设，综合推理对故障进行排除。由于过份信任机床厂家提供的技术资料，延误了本次机床维修的进程，增加了平均修复时间( MTTR) ，直接影响了机床利用率，降低了企业的经济效益。又如某型号数控机床由于硬件损坏导致机床所有参数丢失，而用户也没有做过参数的备份，硬件修复后，维修人员按机床厂家提供的参数表重新录入参数时，发现参数有很多错误且不完整，联系厂家方知厂家已倒闭，近100万的设备差点变成一堆废铁，最后历经半年时间终于找到同一型号的机床拷贝了一份参数才最终解决问题，但这一维修过程浪费了大量的时间、人力与财力。随着数控设备市场竞争日益激烈，机床厂家面对竞争应积极树立品牌意识，严格审察、校对交付给用户的技术资料，保证资料的准确性、完整性，以便用户后期维护维修工作的顺利进行，赢得良好的用户口碑，提高自身竞争力，从而抢占市场先机。