FANUC数控系统结合PMC故障诊断方法的应用

0 引言

随着数控技术在加工制造业中的广泛应用，数控设备故障判断与维修也越来越重要，熟练掌握数控设备故障诊断和维修方法已经成为机电、电气行业一线操作者必备的技能之一。

PMC（Programmable Machine Controller）即数控设备内置式PLC控制技术，作为数控设备的重要组件，在实现高效自动化作业的同时，对大量输入和输出信号逻辑关系的处理起到了至关重要的作用，为数控设备的故障诊断提供参考。

1 PMC原理与作用

数控机床是具有多种方式控制的自动化运行设备，主要采用数字控制和顺序控制两种方式，前者主要对各坐标轴的位置进行连续控制，表现为轴的移动距离、插补计算和补偿控制。后者是指数控机床在运行过程中，以CNC(Computer numerical control)系统内部和各行程开关、接近开关、按钮和继电器等开关量信号状态为条件，对主轴单元实现正转和反转控制、换刀及机械手程序或机械控制、工作台单步或连续交换、切削液开关和润滑系统手动或自动顺序控制，这些都需要经PMC来实现。通过对PMC程序的周期扫描，进行数控设备系统侧、机床侧及外围辅助电气部分的逻辑顺序控制和急停控制，一般可将数控机床分为数控系统侧和机床设备侧两大部分。数控系统侧包括CNC系统的硬件和软件，与CNC系统连接的外围设备如显示器（HMI），编辑操作面板（MDI）、手持单元（HHU）等。机床设备侧包括机床机械部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置、继电器线路、机床强电线路等。PMC处于数控系统侧与机床设备侧之间，对数控系统侧和机床设备侧的输入、输出信号进行处理。

2 常见故障及诊断

根据电气维修经验判断，机床侧的输入传感器、PMC输出中间继电器、电磁阀等元件是出现故障报警概率较高的部件。

（2）奖优罚劣就是落实规章制度。基本要求是按规章制度办事，注重宣传、检查和兑现。有制度就要去落实，不能敷衍了事，落实必须到位，不打折扣。宣传是为了统一思想、提高认识，增强在落实过程中的动力，减少阻力；检查是为了收集真实、详尽的数据，督促提醒大家发现问题及时修正不足、调整进度、明确目标，既是为兑现做铺垫，更是砥砺奋进的过程；兑现就是奖优罚劣，引导学校今后工作的方向，逐步形成学校特有的制度文化。

1）根据报警号诊断故障

1．实验动物及分组：C57BL/6 雄性小鼠，6～8周龄，体重为18～22 g，由安徽省实验动物中心提供。实验前适应性饲养1周，造模前12 h禁食，不禁水。将30只小鼠分成对照组、AP组、消退素D1组，每组10只。参照文献[2]方法，以腹腔注射雨蛙肽50 μg/kg体重7次、每次间隔1 h建立小鼠AP模型。消退素D1组小鼠在造模前1 h及造模后4 h腹腔注射消退素D1 50μg/kg体重，对照组腹腔内注射等容积生理盐水。雨蛙肽购于美国Sigma公司，消退素D1购自美国Cayman公司。造模结束后处死所有小鼠，处死前称小鼠体重，处死后取血，分离血清保存，取胰腺、肺组织。

本文运用话语空间理论和趋近化理论，对2002年、2015年及2017年的《美国国家安全战略报告》进行了分析，发现在《报告》所构建的话语空间中，中国的定位从“伙伴关系”转变为“竞争对手”，由靠近话语指示中心移动到了边缘地区。特朗普政府的《报告》首先将中国定位为消极的外部实体，进而利用趋近化话语策略，从时间、空间、价值观三个维度将物理空间中遥远的中国建构成不断迫近的威胁，使读者产生恐惧情绪，从而实现“美国至上”这一政治目标的合法化。

图1 FANUC数控系统内部和外部报警结构

水利部与新加坡环境水资源部签署水资源领域合作谅解备忘录。3月30日上午，水利部部长陈雷在京会见了来访的新加坡环境水资源部部长雅国一行。双方签署了水资源领域合作谅解备忘录。水利部黄河水利委员会主任李国英、新加坡驻华大使陈燮荣等参加会见。

2）观察PMC状态确定信号变化

数控机床某些报警信息并未直接反映出报警原因，另有一些故障无报警信息，却致使动作不被执行，此时可通过跟踪PMC梯形图的实时运行情况诊断。FANUC系统的PMC可直接在系统显示监控画面。PMC的诊断分动态和静态两种，在诊断时应先确定PMC为运行状态。

4）动态跟踪梯形图诊断故障

数控机床上自动换刀动作按一定顺序来完成，可观察机械装置的运动过程，通过对比发现可疑点，进而诊断故障原因。

循环启动按钮触发后，CNC负责并接收G地址信号，由PMC读入其地址X信号，接通G7.2，G7.2输出为“1”时，执行加工程序。

垂直重力轴制动器松开的条件是伺服上电，此时由CNC给出状态信号F0.6接通，PMC输出地址Y信号为“1”时，制动器松开。如因某种原因导致伺服断电，伺服准备就绪信号F0.6则为“0”，制动器抱紧。

物业管理公司部门错综复杂，对于成本的管理上比较困难，往往需要建立完善的管理机制，同时对工作中的细节也不能忽视。具体来说，造成物业管理公司成本的来源多，管理困难，这就要求对公司的成本管理设计要从根本上进行，除了对制度和政策上成本的控制外，还要对物业管理过程中产生的细节成本进行具体研究，改进细节成本管理的不足，把微小工作中产生的成本降到最低。

FANUC系统的报警主要分为内部报警和外部报警，如图1所示。内部报警是 FANUC系统根据所控制的对象，如串行主轴放大器、伺服放大器、数控系统本体等组件的运行状态产生相应的报警信息，这类报警是系统本身所固有的。系统外部故障主要指由误操作检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的故障。设备制造商根据外部辅助设备的相关动作，通过PMC程序输出报警状态和操作信息，借用内部地址A0～A249作为信息请求寄存器，产生外部的报警信息文本。

3）根据动作顺序诊断故障

外部报警可通过报警信息查找故障原因，维修人员可通过报警信息和PMC梯图来发现故障点。通过观察PMC状态，判断开关量是否已输入或已输出，在MDI方式→PMC基本菜单→[PMCDGN]→[STATUS]界面输入开关量或直接观察梯形图相应开关量的通断，逻辑为“1”时表示机床侧、CNC侧连接正常；为“0”时则检查外部电路。数控机床中，输入、输出信号的传递一般通过PMC接口实现。因此，大多故障可在PMC的I/O接口通道中得到反映。

静态诊断即查看梯形图I/O模块的连接状况和查看PMC各个信号的ON/OFF状态。动态诊断，是指梯形图（LADDER）正常运行，执行动作却不正常；PMC发生故障报警时，出现误动作，查看输入、输出信号均正常，此时必须通过PMC动态跟踪，实时观察I/O及标志位状态的瞬间变化，根据PMC的动作原理做出诊断。

3 PMC故障实例

以FANUC31 I-MA系统为例，设备在使用过程中，常见问题为急停回路故障，电源模块MCC无法吸合，显示“紧急停止”（EMERGENCY STOP）状态。由于急停输入信号为固定地址X8.4，故机床出现急停故障时，应围绕X8.4和G8.4信号进行分析诊断。

如图2所示，数控机床上CNC与PMC控制器，前者处理连续量轨迹插补运动，后者处理开关量动作。急停操作针对所有动作，按下机床操作面板上的急停按钮，触点信号即被送至伺服放大器和I/O单元，急停信号决定伺服放大器的主电源是否接通。当CNC开机自检后，CNC轴卡通过FSSB（FANUC Serial Servo Bus）发出MCON（Main Contactor ON）信号至伺服放大器，如没有急停（CX4端子）和其他报警，伺服放大器内部回路（控制电源）正常，则放大器内部触点CX3闭合，主接触器MCC线圈得电，主触点吸合，放大器状态指示灯由“--”变更为“00”。同时，伺服放大器返回应答信号DRDY至CNC，完成伺服上电过程。系统急停状态下无法完成送电过程，伺服放大器面板相应故障指示灯为“--”。

图2 FANUC系统急停回路

急停硬件故障消除后，观察PMC运行程序如图3所示，当X8.4为“1”时，PMC梯形图处理将外部急停输入传至CNC，即G8.4为“1”，使伺服准备就绪信号 F0.6（SA）为“1”，CNC信号F1.7为“1”，设备可以正常工作。

图3 PMC程序中的急停控制

4 结语

综上，解决数控设备故障报警首先应明确故障点大体位置，其次需了解系统运行机理和设备正常运行状态，查看电气图纸找出对应的地址编号，分析PMC输入信号X、输出信号Y、CNC输出信号G、输入信号F的逻辑关系。由于数控机床电气控制系统的外围器件大多与PMC 相联系，应用数控系统提供的PMC故障诊断软件，在成功解决疑难杂症中的方法中占有较高比率，所以，学习并掌握PMC类故障的诊断方法，可提升技能人员的设备维修效率，有效降低设备故障停机时间。

参考文献：

[1]刘胜勇.数控机床FANUC系统模块化维修（第一版）[M].北京:机械工业出版社,2013.

[2]刘江.FANUC数控系统PMC编程（第一版）[M].北京:高等教育出版社,2011.

[3]孙志永.数控与电控技术（第一版）[M].北京:机械工业出版社,2002.