浅谈偶发故障的PLC程序模糊防范措施

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　偶发故障是设备在长期使用中偶然发生的故障。因此，很难捕捉到故障发生的全过程，也很难分析出故障原因和掌握其规律，比如皮带断裂造成的刀具不旋转，由于零件质量、使用状态、工作环境等因素不同，不好确定其损坏规律。对于这类故障，可采用PLC程序模糊防范措施来解决。所谓模糊防范措施，就是可以不考虑故障的原因，而只针对故障的后果，采取适当的措施把故障造成的损失降低到一定程度。以下介绍几个处理实例。

　　1．德国AEG公司AKWH-A-HU6-HA7+1型曲轴淬火机床淬火后加热故障防范

　　该机床用于对各种曲轴轴颈的表面淬火。机床控制系统为S5135U型PLC，加热电源为kV-A型交直交变频电源。根据工艺程序要求，轴颈的加工过程为：

　　（1）把欲加工轴颈轴向定位到有关感应器的前方或下方，把轴颈分度到感应器对准角度；

　　（2）感应器前进或下降到加工位置；

　　（3）工件旋转，对感应器通电，加热轴颈；

　　（4）对轴颈喷水冷却（淬火）；

　　（5）工件停转，轴颈分度，感应器后退或上升到原位置。

　　在加工过程中偶尔出现上述过程（3）、（4）结束后再执行（3）一次（在加热冷却以后又继续加热一次）的现象，其他动作正常。再次加热使轴颈退火而报废。检查外围硬件无异常，更换PLCCPU，重装PLC程序和工艺程序不能根除该现象。

　　处理：在控制感应器电源接触器的PLC输出逻辑条件中串入一个标志的常开触点。这个标志由一个RS触发器定义，感应器后退或上升到原位置时，该标志被置位，喷水冷却开始该标志复位。保证在加热喷水冷却后除非前进或下降一次才可能发生再次加热。改进后不再出现二次加热。假如再次出现上述现象，加热电源也未供电给感应器，只是停顿瞬间后再向下执行程序。

　　2．ZHS-ZNF系列组合机床（发动机缸盖进出气门枪铰机）刀具不旋转继续进给故障防范

　　当机床刀具主轴转速不在工艺要求范围而进给时，可能会造成机床、刀具损坏，亦可能导致加工出的产品不合格。特别是有皮带传动的中间环节时，皮带老化松脱打滑、断裂，或工件材质缺陷造成切削负荷加大都会造成这种故障，这种故障的规律不好掌握。枪铰机铰刀不旋转或转速较高、较低而进给会损坏铰刀甚至铰刀动力头。

　　处理：利用装在刀具主轴上的齿盘和接近开关构成测速机构。接近开关电缆的输出端接到控制系统PLC的一个数字输入上，借助PLC程序可以连续监控转速下限和转速上限。

　　由于测速机构的接近开关对PLC的输入信号为脉冲，在一个脉冲上升沿与下降沿之间计时，如果有一个脉冲较长，计时值大于设定值，可以把该事件作为判断条件，定义转速下限监控标志。同时在单位时间对该脉冲个数计数，如果在某一单位时间脉冲个数较多，计数值大于设定值，可以把该事件作为判断条件，定义转速上限监控标志。

　　把转速下限监控标志和转速上限监控标志与逻辑作为主轴进给的必要条件或机床紧急停止的条件之一，就可以在转速不在要求范围时禁止主轴进给。这种转速上下限监控方法特别适用于转速连续监控。

　　3．德国NAXOS-UNION公司KA500X1250CNC-S曲轴连杆颈磨床和RMA400X1250CNC-S曲轴主轴颈磨床砂轮停转而继续进给的故障防范。

　　在数控曲轴磨床上自动磨削曲轴时，首先启动砂轮和工件主轴，在砂轮和工件主轴都到达额定转速后再执行进给。磨床砂轮停转或转速较低而继续进给会打坏砂轮，报废工件，破坏砂轮滑座系统的精度。德国NAXOSUNION生产的曲轴磨床采用由SIEMENSS5-100U型PLC组成的砂轮转速监控装置。该装置能分别测量砂轮转速和砂轮直径，监控转速上限。磨削使用恒线速度方式，在使用中发现在砂轮转速未到达额定转速或砂轮停转，数控系统可能继续保持进给的现象。更换系统组件，重装机床参数和零件加工程序不能根除该现象。

　　处理：设计了PLC程序，借助砂轮转速和砂轮直径计算砂轮线速度。根据工艺要求设置线速度下限，比较计算出的砂轮实际线速度与线速度下限，用实际砂轮线速度小于线速度下限定义一个PLC标志，使出现砂轮停转或转速不到额定转速时禁止进给产生报警信号并且砂轮架后退，防止损坏砂轮和工件，待操作者处理后重新启动机床。