牛志斌，劉淑榮

1. 東北工業(yè)集團公司 吉林吉林 132021

2. 長春工程學(xué)院 吉林長春 130012

1 序言

我公司一臺從德國進口的采用西門子840C系統(tǒng)的數(shù)控主軸倒置式全自動硬車機床，一次長時間停機再運行時出現(xiàn)故障，加工程序執(zhí)行中途進入死循環(huán)，在執(zhí)行到子程序SPF80的N10語句時停止運行，如圖1所示。這個語句內(nèi)容是N10 M (NC010:PART CLAMPED IN CHUCK? YES/NO START!)，提示：“工件是否在夾具中被夾緊，YES/NO，起動”，要求機床操作人員按機床操作面板上應(yīng)答鍵“YES”或“NO”，然后按起動按鍵。但無論按哪個按鍵，運行幾段程序之后又回到這個語句，無法進行切削加工。

圖1 加工程序執(zhí)行停止頁面

2 故障分析

這是一臺專用機床，加工程序是由德國機床廠家編制的。根據(jù)機床工作原理、加工程序運行和故障現(xiàn)象進行分析，認(rèn)為應(yīng)該是工件夾具的狀態(tài)出現(xiàn)了問題。這臺機床采用夾具內(nèi)脹夾緊工件，同時尾座頂尖頂緊工件柄部的中心孔。檢查夾具的狀態(tài)顯示頁面，如圖2所示。觀察夾具的狀態(tài)，在工件夾緊時，數(shù)據(jù)顯示的是夾緊，但信息顯示的是釋放（RELEASED）和超程（OVERSTROKE），顯示信息與狀態(tài)不符。

圖2 夾具狀態(tài)顯示頁面

觀察頂尖套筒的狀態(tài)顯示頁面，如圖3所示，很多數(shù)據(jù)是0，數(shù)據(jù)沒有傳送過來。由此說明，夾具和頂尖的狀態(tài)數(shù)據(jù)都有問題。

圖3 頂尖套筒的狀態(tài)顯示頁面

對加工程序進行分析，發(fā)現(xiàn)夾具和頂尖的功能是在子程序SPF403中用參數(shù)R813來預(yù)設(shè)置的，如圖4所示。查閱機床說明書，R813是加工過程中夾緊裝置預(yù)設(shè)置參數(shù)（Presel. clamping device for processing RP）。從SF403子程序可以看出：R813設(shè)置為0，夾緊和頂尖沒有功能；R813設(shè)置為1，設(shè)置夾具外夾；R813設(shè)置為2，設(shè)置夾具內(nèi)夾；R813設(shè)置為3，設(shè)置夾具外夾和頂尖同時動作；R813設(shè)置為3，夾具內(nèi)夾和頂尖同時動作；R813設(shè)置為5，只用頂尖。在這個程序中R813已經(jīng)設(shè)置為4，沒有問題。

圖4 夾具與頂尖功能設(shè)置

在執(zhí)行加工程序過程中，觀察參數(shù)R813的狀態(tài)，其數(shù)值開始是0，瞬間變?yōu)?，但又變回0，說明工件夾緊預(yù)設(shè)置異常。

為便于觀察，在子程序SPF403中R813賦值后，設(shè)置暫停指令G04 F300（見圖5），暫停300s。然后執(zhí)行加工程序，在程序執(zhí)行暫停指令期間，檢查R813的狀態(tài)為4，說明已將R813賦值為4，沒有問題。待暫停之后，執(zhí)行其他程序時，R813又變?yōu)椤?”[1]。

圖5 SPF403增加暫停指令

這臺機床的加工程序比較復(fù)雜，在執(zhí)行加工主程序時，需要調(diào)用的子程序就有十幾個，為了便于查閱和分析加工程序，將加工程序通過串行通信口下載到計算機中。

在計算機中用WORD打開下載的加工程序文件，進行檢索查看，發(fā)現(xiàn)SPF5子程序（見圖6）包含有關(guān)于參數(shù)R813的語句。

圖6 子程序SPF5

根據(jù)編程手冊對這段程序進行分析。@111 R813 K1 K10 K2 K20 K3 K30 K4 K40 K5 K50 @100 K90 語句的含義是：R813為1時跳轉(zhuǎn)到N10語句，R813為2時跳轉(zhuǎn)到N20語句，R813為3時跳轉(zhuǎn)到N30語句，R813為4時跳轉(zhuǎn)到N40語句，R813為5時跳轉(zhuǎn)到N50語句，R819為其他數(shù)值時跳轉(zhuǎn)到N90語句[2]。

因為之前R813設(shè)置為4，所以執(zhí)行這段程序后應(yīng)該跳轉(zhuǎn)到N40語句。繼續(xù)分析如下：N40 @122 R925 K0 K90 M94語句的含義是R925為0時跳轉(zhuǎn)到N90語句，否則執(zhí)行M94指令；N41 M13語句的含義是執(zhí)行M13指令；N42 @100 K100語句的含義是跳轉(zhuǎn)到N100語句。

如果R925的數(shù)值不是0，就應(yīng)該執(zhí)行M94（夾具與頂尖同時動作）、M13（設(shè)置內(nèi)夾），將預(yù)置信號傳遞給PLC。由于檢查參數(shù)R925的數(shù)值一直為0，所以執(zhí)行N40語句時，程序不執(zhí)行后面的M94和M13，直接就跳轉(zhuǎn)到N90語句，將R813設(shè)置為0。至此，已經(jīng)找到問題的關(guān)鍵是R925的數(shù)值被設(shè)置為

0[3]。

查閱機床說明書，參數(shù)R925為頂尖可用（Memory： tailstock available）設(shè)置參數(shù)。設(shè)置為0，系統(tǒng)程序認(rèn)為頂尖不可用。繼續(xù)檢索程序發(fā)現(xiàn)在子程序SPF1（見圖7）中對R925進行了處理。其中語句@308 R925 K8004 K6的含義是：將PLC用戶數(shù)據(jù)位8004.6的數(shù)值送入?yún)?shù)R925[4]。

3 故障處理

利用系統(tǒng)功能，查看PLC用戶數(shù)據(jù)位8004.6（見圖8），發(fā)現(xiàn)其數(shù)值確實是0，將其更改為1后，加工程序恢復(fù)正常運行[5]。

4 結(jié)束語

這個故障就是系統(tǒng)PLC用戶數(shù)據(jù)位8004.6由于偶然因素變?yōu)?而引起的。

在這個故障檢查過程中，多次遇到西門子@高級編程指令，這在一般程序中是很少見的。由于故障原因是系統(tǒng)PLC用戶數(shù)據(jù)的設(shè)置出現(xiàn)了問題，所以還要對西門子840C數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所了解。另外，下載加工程序到計算機中，使用WORD進行檢索，可以達到事半功倍的效果。