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      HNC- 21 世紀(jì)星四方刀架常見電氣故障排查

      2020-06-30 02:48:06曹會騰
      科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2020年17期
      關(guān)鍵詞:刀架接觸器霍爾

      曹會騰

      (山東輕工職業(yè)學(xué)院,山東 淄博255300)

      HNC-21 世紀(jì)星是華中數(shù)控股份有限公司開發(fā)的一款針對HNC-21T 型數(shù)控車床的教學(xué)版,由輸入輸出系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)、伺服驅(qū)動(dòng)單元、可編程控制器(PLC)、電氣控制裝置、位置檢測裝置和機(jī)床本體等組成[1]。

      1 HNC-21 世紀(jì)星自動(dòng)換刀電氣原理介紹

      HNC-21T 四方刀架自動(dòng)換刀的電氣控制主要涉及三個(gè)方面,第一是電氣控制線路,包括強(qiáng)電回路和控制回路兩部分;第二是和刀架有關(guān)的PMC 參數(shù),主要為正轉(zhuǎn)延時(shí)時(shí)間T1、換刀超時(shí)時(shí)間T2 和刀架鎖緊時(shí)間T3,參數(shù)的設(shè)置不當(dāng)也會影響刀架的運(yùn)行;第三是和PLC 有關(guān)的輸入輸出點(diǎn)的設(shè)置,PLC 內(nèi)部軟件輸入輸出點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)和硬- 的接線對應(yīng)[2]。HNC-21 世紀(jì)星的換刀過程涉及三方面[3]。第一方面是PLC 的輸入與輸出信號,包括CNC 給PLC 的數(shù)控指令、PLC 通過Y0.3 和Y0.4 口的輸出控制信號、PLC 的輸入的刀架號信號;第二方面是PMC 參數(shù)中T1、T2、T3 的值;第三方面是換刀的電氣控制部分。根據(jù)刀架的控制電路圖可以得到換刀的步驟:

      1.1 控制面板上輸入刀號信號和換刀開始信號,數(shù)控系統(tǒng)存儲刀號信號,同時(shí)通過PLC 控制使KA4 繼電器得電,繼而繼電器KA4 中的常開開關(guān)閉合,刀架正轉(zhuǎn)線路導(dǎo)通,接觸器KM1 的線圈得電。

      1.2 接觸器線圈得電后,接觸器KM1 的三個(gè)常開開關(guān)閉合,刀架電機(jī)得電,刀架開運(yùn)動(dòng)。

      1.3 每更換一個(gè)刀位,刀架內(nèi)部安裝的的霍爾傳感器能夠獲得刀號,通過X1.1~X1.4 傳遞給PLC,然乎進(jìn)行比較傳遞的刀具信號和系統(tǒng)中的信息是否匹配,當(dāng)匹配時(shí)候停止換刀操作。

      1.4 當(dāng)換刀時(shí)間小于系統(tǒng)設(shè)定的T2 時(shí)間,同時(shí)刀具信號也沒有超時(shí),CNC 發(fā)出信號使繼電器K5 閉合;通步驟1.1 至步驟1.3 相似的方式使得刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖死,反轉(zhuǎn)的時(shí)間為T3。

      2 刀架故障類型

      HNC-21 型號系統(tǒng)刀架相關(guān)的故障類型有多種多樣,同時(shí)也有多種原因,如CNC 故障,PLC 的輸入、輸出的線路故障,刀架的強(qiáng)電控制線路故障,刀架霍爾電氣元器件的故障等,但在解決故障的時(shí)候是從到刀架的異?,F(xiàn)象入手,結(jié)合刀架電機(jī)的電氣控制原理、數(shù)據(jù)傳輸過程圖和PMC 的參數(shù)設(shè)定來逐步排除可能的原因。

      2.1 故障一 刀架時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)

      刀架時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)的原因有多種,本文采取了二叉樹的方式,從繼電器的發(fā)光二極管是否亮入口,這樣更加直觀的判斷出可能的原因處于電氣控制的那一部分,加快了故障排除的速度。圖1 為刀架時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)的故障樹圖。

      圖1 刀架時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)故障樹

      2.1.1 首先觀察繼電器4 的發(fā)光二極管是否發(fā)亮,如果發(fā)亮,則表示信號已經(jīng)到達(dá)了繼電器4,這就節(jié)省了檢查繼電器4之前電路的環(huán)節(jié);如果二極管不亮說明信號沒有傳遞到,這時(shí)候首先需要檢查PLC 與繼電器4 之間的電路,然后再排除繼電器和電動(dòng)機(jī)之間的電氣問題。2.1.2 發(fā)光二極管不亮的情況下,首先通過萬用表測量繼電器4 的輸入端是否有24V 的電壓輸入,如果有則更換繼電器4,如果沒有表示PLC 與繼電器4 之間存在問題。2.1.3 在步驟2 的基礎(chǔ)上,通過HNC-21 世紀(jì)星的PLC 監(jiān)控界面,查看Y0.3 口是否為高電平。如果是高電平,則需要更換PLC 與輸出板之間的線路,如果為低電平,則檢查繼電器的輸入口是否為Y0.3。如果不是則更改系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行排除故障,如果是則是PLC 或者或者控制面板故障,然后逐個(gè)檢查排除。2.1.4 如果發(fā)光二極管亮,則首先檢查接觸器1 的線圈輸入端是否有電壓。如果沒有電壓,則需要更換線路;如果有電壓,則檢查接觸器1 的輸出三相電壓是否正常,如果不正常,則需要更換接觸器1;如果接觸器的輸出三相電壓正常,則依次檢查電機(jī)UVW 的相序、接觸器與電機(jī)之間的線路問題和電機(jī)這三個(gè)方面。刀架電機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)是一個(gè)設(shè)計(jì)到多方面,本文提到的故障樹的方式只是提供了一個(gè)指導(dǎo)性的參考。

      2.2 故障二 刀架持續(xù)正轉(zhuǎn),提示換刀超時(shí)

      刀架電機(jī)持續(xù)正轉(zhuǎn),當(dāng)換刀實(shí)踐超過T2 時(shí)會提示換刀超時(shí)。刀架內(nèi)部裝有1 個(gè)霍爾傳感器,傳感器連接四個(gè)霍爾元件,分別對應(yīng)四個(gè)刀號,在刀架上有一個(gè)磁性元件,磁性元件會跟隨刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)[5,6]。當(dāng)磁性元件通過霍爾元件時(shí),會將對應(yīng)的霍爾元件會輸出低電平,霍爾傳感器會將四個(gè)刀具信號電平通過X1.1~X1.4 輸入到PLC 中,PLC 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺N 中,CN會依據(jù)電平判斷出刀架當(dāng)前的刀號。刀架持續(xù)正轉(zhuǎn)的故障診斷相對簡單,首先通過系統(tǒng)自帶的發(fā)光二極管能判斷出故障在電氣系統(tǒng)的那一部分。如果發(fā)光二極管亮則表示,信號傳輸?shù)搅薖LC,因此是PLC 或者CNC 內(nèi)部故障;否則的話就是霍爾傳感器故障或者線路故障,線路故障可以通過萬用表確定。詳細(xì)的故障樹如圖2 所示。

      圖2 刀架持續(xù)正轉(zhuǎn)故障樹

      2.3 故障三 刀架無法鎖緊

      刀架正轉(zhuǎn)找刀,反轉(zhuǎn)鎖緊。依據(jù)前面的分析可以得知,在正轉(zhuǎn)完成之后,PLC 通過Y0.4 口發(fā)出信號,通過繼電器5,為接觸器2線圈供電,使電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖死。圖3 為刀架無法鎖緊故障樹,首先查看KA5 的發(fā)光二極管是否發(fā)光,發(fā)光表明信號從PLC 傳輸?shù)搅薑A5,然后在檢查KM2 的輸出三相電壓是否正常,如果有輸出電壓正常則是KM2 與刀架電機(jī)之間的動(dòng)力線出現(xiàn)了問題,否則的話就是KM2 內(nèi)部故障或者KM2 與KA5 之間的線路出現(xiàn)故障。KA5 的發(fā)光二極管不亮,則通過PLC 的查看功能查看Y0.4 口的輸出電平,進(jìn)而判斷PLC 與KA5 之間的鏈接線路問題。刀架無法鎖緊還可能與PMC 中的T2 和T3 時(shí)間相關(guān),需要通過參數(shù)列表進(jìn)行查看。建議T2 設(shè)置為20s,T1 時(shí)間設(shè)置為1s。

      2.4 故障四 刀號錯(cuò)誤

      系統(tǒng)換刀的結(jié)果和控制面板上的刀號不一致。這種情況往往是由于硬件接線錯(cuò)誤或軟件的設(shè)置問題導(dǎo)致的。1-4 號刀通過刀架上的霍爾傳感器傳輸?shù)絇LC 的X1.1~X1.4 端口,由于軟件設(shè)置或接線過程中的錯(cuò)誤導(dǎo)致的此故障。解決方法有兩種,第一種是在PMC 參數(shù)值中修改對應(yīng)的接口參數(shù),第二種方法是更換I/O 口的接線端口。

      圖3 刀架無法鎖緊故障樹

      結(jié)束語

      HNC-21 世紀(jì)星的四方刀架故障模式相對較少,故障排除需要在理解刀架電機(jī)強(qiáng)電回路圖、刀架控制原理圖、PMC 參數(shù)、刀具號輸入的PLC 的端口號等基礎(chǔ)上,從PLC 的執(zhí)行器繼電器入手,結(jié)合故障樹,按照步驟進(jìn)行故障排除。

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