PLC(可編程序控制器)以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、控制程序可變、體積小、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。
　　我國(guó)20世紀(jì)90年代以前生產(chǎn)的機(jī)床、軋機(jī)、噴涂生產(chǎn)線等機(jī)電設(shè)備，普遍采用繼電器控制，由于繼電器的自身特點(diǎn)，對(duì)電氣元件故障的識(shí)別能力較弱。為了提高控制系統(tǒng)的可靠性和機(jī)床的加工效率，采用PLC對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，取得了一定效果。但在采用PLC對(duì)原有繼電器控制的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行改造的過(guò)程中，除了考慮完成系統(tǒng)工作所需要的控制功能以外，還非常有必要考慮機(jī)床電氣元件本身故障的自動(dòng)識(shí)別和處理。

　　一、機(jī)床電氣系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造的基本方法

　　利用PLC改造機(jī)床電氣系統(tǒng)，可大大簡(jiǎn)化電氣線路。它的設(shè)計(jì)方法是，將各個(gè)電氣元件直接與PLC的各個(gè)輸入、輸出端口相連，元件之間的連接關(guān)系，以及各線圈的狀態(tài)由邏輯程序確定，元件之間不存在直接的串聯(lián)或并聯(lián)，所以線路簡(jiǎn)單，而邏輯關(guān)系由程序確定，維護(hù)和設(shè)計(jì)比較容易。

　　1.1　電氣元件與PLC的硬件連線

　　電氣元件與PLC的連線主要就是將控制電路所需要的各開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)、接觸器輔助觸點(diǎn)等連到PLC的輸入端口，并確定各觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，1個(gè)元件的多個(gè)觸點(diǎn)一般只需要連接1個(gè)輸入口。繼電器線圈、接觸器線圈、電磁閥線圈、指示燈、照明燈等耗能元件連接輸出端口，然后建立輸入、輸出端口分配表，各端口號(hào)將是邏輯程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算的重要邏輯量。

　　1.2　邏輯程序設(shè)計(jì)

　　在將各元件與PLC的端口連接以后，還需要編寫(xiě)邏輯程序，確定各輸出端口得電、失電的邏輯條件，從而控制各輸出端口對(duì)應(yīng)耗能元件的狀態(tài)。邏輯程序的編寫(xiě)應(yīng)根據(jù)機(jī)床的控制要求和原來(lái)繼電器控制線路中的邏輯關(guān)系進(jìn)行。PLC在運(yùn)行時(shí)，能夠采集各輸入端口的狀態(tài)，并根據(jù)建立的邏輯程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后控制各輸出端口，使與輸出端口相連接的各線圈得電或斷電，從而控制電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)和其他電氣元件工作，即通過(guò)開(kāi)發(fā)邏輯程序代替原來(lái)元器件間的串、并聯(lián)接線。

　　采用上述方法可以完成機(jī)床工作所需要的控制要求，結(jié)合PLC的功能特點(diǎn)，可以考慮在已有的元器件基礎(chǔ)上通過(guò)編寫(xiě)邏輯程序或者根據(jù)需要添加少量元件就能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的故障自診斷，這對(duì)于提高機(jī)床的可靠性、高效性、易維護(hù)性、避免事故的進(jìn)一步發(fā)生是非常有利的。

　　二、故障的自診斷設(shè)計(jì)

　　2.1　開(kāi)關(guān)信號(hào)量的故障診斷設(shè)計(jì)

　　PLC控制機(jī)電設(shè)備時(shí)，設(shè)備中的開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器的觸點(diǎn)等開(kāi)關(guān)信號(hào)與PLC的輸入端口相連，每個(gè)輸入端口在PLC的內(nèi)存中為1個(gè)地址。通過(guò)讀取PLC輸入位的狀態(tài)值作為識(shí)別開(kāi)關(guān)量故障信號(hào)的依據(jù)。診斷開(kāi)關(guān)量故障的實(shí)質(zhì)是將PLC正常的輸入位狀態(tài)值與相應(yīng)輸入位的實(shí)際狀態(tài)值作比較:如果二者比較的結(jié)果是一致的，則表明設(shè)備處于正常工作狀態(tài)；若不一致，則表明對(duì)應(yīng)輸入位的元件處于故障狀態(tài)。下面就常用的幾種診斷方法作一敘述。

　　2. 1. 1　邏輯錯(cuò)誤故障檢測(cè)診斷法

　　在機(jī)床設(shè)備正常工作的情況下，控制系統(tǒng)的各個(gè)輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部繼電器的信號(hào)之間存在確定的邏輯關(guān)系，一但輸入元器件發(fā)生故障，就會(huì)引起邏輯錯(cuò)誤，控制系統(tǒng)不能按設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行工作。在這種情況下，我們可以根據(jù)元器件發(fā)生的故障，建立元器件故障發(fā)生時(shí)的邏輯關(guān)系。因此，一旦故障發(fā)生，就能作出相應(yīng)的警告和處理，如停止進(jìn)給，停止主軸轉(zhuǎn)動(dòng)等。

圖1所示的組合機(jī)床滑臺(tái)工作時(shí)檢測(cè)3個(gè)行程開(kāi)關(guān)X00l(起點(diǎn))， X002 (快進(jìn)終點(diǎn))，X003(工進(jìn)終點(diǎn))是否正常的邏輯程序。Y030， Y031，Y032表示快進(jìn)、工進(jìn)、快退。表示在任何一個(gè)工作狀態(tài)下，這3個(gè)行程開(kāi)關(guān)任何2個(gè)都不應(yīng)該同時(shí)閉合，如果同時(shí)閉合，則表示有行程開(kāi)關(guān)失靈的故障發(fā)生，應(yīng)該進(jìn)行停機(jī)檢查。
　　2. 1. 2　附加觸點(diǎn)連接診斷法

　　在進(jìn)行機(jī)床的PLC改造時(shí)，往往只是根據(jù)系統(tǒng)控制的需要，接入最必需的外部輸入元器件觸頭，這可以節(jié)約輸入點(diǎn)數(shù)。但為了提高系統(tǒng)的可靠性，可以考慮把一些非常重要的元器件的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)分別接到PLC的2個(gè)輸入點(diǎn)，并在軟件部分加上相應(yīng)的檢測(cè)判斷程序，以實(shí)現(xiàn)在出現(xiàn)卡死或失效時(shí)能準(zhǔn)確找出故障所在。

　　如在電氣控制系統(tǒng)中有一中間繼電器K，其一常開(kāi)觸點(diǎn)與X401輸入端口相連，為了能夠自動(dòng)判斷繼電器K是否卡死或失效，現(xiàn)將其常開(kāi)觸點(diǎn)與X401相連，另一常閉觸點(diǎn)與X402相連，如果卡死或發(fā)生失效，在繼電器K線圈得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)了，但常開(kāi)觸點(diǎn)沒(méi)有閉合；我們可采用圖2的邏輯關(guān)系進(jìn)行檢測(cè)，即可發(fā)現(xiàn)故障。所以，在端口數(shù)量有多余的時(shí)候，多串入1個(gè)常閉觸點(diǎn)，有利于準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障。