基于PMC 的電子手輪故障診斷與維修

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。