CN107093366A - 一种数控机床故障诊断考核系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种数控机床故障诊断教学系统与方法。该方法包括：根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置；设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制故障设置电路模块中开关的通断；考核者在软件设置每次考核的故障点，切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；被考核者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，选择相应的故障现象，然后根据故障现象进行故障排除操作，完成故障诊断与排除操作；记录被考核者对故障现象的选择和排除操作与正确操作进行对比，根据故障检测情况和排除的故障点数给出考核分数。克服现有故障诊断设备与实际设备不符、价格昂贵的缺点，与现有的数控设备相结合，进行故障设置、诊断和考核。

Description

一种数控机床故障诊断考核系统与方法

技术领域

本发明为数控机床故障诊断领域，具体地来讲为一种数控机床故障诊断教学系统与方法。

背景技术

随着我国企业的高速发展，有越来越多的数控设备装备企业，数控设备的工作状态关系到企业的稳定发展，但随着时间的推移，数控设备的维护维修工作就显得至关重要了，企业中不仅需要能维修数控机床的高技能人才，也非常需要懂得机床基本维护知识的操作工人。而我们企业中往往都是以师傅带徒弟的模式培养数控机床的维修人员，这样是远远满足不了现阶段的企业需求。在这种情况下，高等职业院校对数控维修高技能型人才的培养至关重要，要想培养出优秀的数控维修高技能型人才，配套的数控维修实训设备必不可少。

通过大量的市场调查，用于数控维修类的实验台国外较少，不仅价格昂贵，而且并不符合我国的现阶段的需求。而国内有华中数控模拟实验台、天煌教仪、温州亚龙数控维修设备、广数数控原理机、成都天川教学仪器、南京巨森自动化设备等实验台。通过认真分析研究，发现这些数控类实验台在用于数控维修人员的培训方面有以下缺点：

(1)都使用某一品牌数控系统，学习人员对其它数控系统不了解，造成学习单一，完全不符合专业维修人员的培养、

(2)很多都不是专门的维修实验台，只是简单的模拟数控运动、电气元件线路的连接。

(3)没有设备故障的讲解和展示，一些常见的机械和电气故障发生的原因、位置、处理都没有让培训人员了解透彻。

(4)价格普遍较贵，都在5万元以上。

现阶段要找到一条符合实际情况，又能又好又快的对维修人才全面培养的路子。对现有旧的数控设备进行升级，扩展其功能，让它变成数控维修故障诊断平台，可以人为设置故障，让学生自己动手发现故障，解决故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种数控机床故障设置与诊断的考核方法，以克服现有故障诊断设备与实际设备不符、价格昂贵的缺点，可以与现有的数控设备相结合，进行故障设置、诊断和考核。

本发明是这样实现的，一种数控机床故障诊断教学方法，该方法包括：

根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置，并将每个故障点通过PLC控制；

设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制软件模块中开关的通断，进而控制故障点线路的通断；

考核者在软件设置每次考核的故障点，进而切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；

被考核者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，选择相应的故障现象，然后根据故障现象进行故障排除操作，完成故障诊断与排除操作；

记录被考核者对故障现象的选择和排除操作与正确操作进行对比，根据故障检测情况和排除的故障点数给出考核分数。

进一步地，根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置包括：

选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并在故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号；

将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至继电器的开关端子中，该继电器的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

进一步地，数控机床的故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点。

一种数控机床故障诊断教学系统，该系统包括：

故障设置电路模块，包括PLC，以及与多个继电器，所述继电器根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行中安装，设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制软件模块中开关的通断，进而控制故障点线路的通断；

故障诊断考核模块，包括故障设置板块、故障诊断模块、故障排除板块和故障考核板块，

所述故障设置板块，考核者设置每次考核设置的故障点，进而切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；

所述故障诊断模块，被考核者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，在故障诊断模块选择相应的故障现象；

所述故障排除板块，被考核者根据故障诊断模块选择相应的故障现象，根据原理图重新连接故障线路，以排除相应故障点，并对故障排除结果进行赋分；

所述故障考核板块，赋分的结果进入至故障考核板块，通过考核者查看被考核者的考评分数及考评情况。

进一步地，PLC通过设置梯形图程序对继电器进行控制，将继电器的常开触点串联至数控机床的原电路中。

进一步地，故障设置电路模块选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并在故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号；

将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至继电器的开关端子中，该继电器的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

进一步地，故障分类模块，将数控机床的故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点，所述故障设置板块故障分类模块的分类进行故障点设置。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明将继电器的常开触点接入原设备的电路中，可以实现对原设备相应电路控制功能的故障故障设置，通过检测工具检测出故障点后，通过开发的应用软件进行故障诊断和故障的排除，故障诊断排除之后，系统对诊断和排除的结果进行考核评分。

数控机床故障诊断考核系统和模块设计以西门子808D数控车床实验台为基础进行开发，在保留设备原有功能的基础上，以PLC控制器为核心，作为故障设置功能的执行机构，对原数控维修设备的控制电路进行变更升级，实现各类故障设置、诊断和考核功能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的操作流程图；

图2为本发明实施例提供的系统模块框图；

图3为本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原系统电源设置的故障点电路图；

图4为本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原进给控制设置的故障点电路图；

图5为本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原主轴控制电路设置的故障点电路图；

图6为本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原PLC输入、输出电路设置的故障点电路图；

图7为本发明实施例提供的数控机床故障考核系统硬件电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种数控机床故障诊断教学方法，该方法包括：

根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置，并将每个故障点通过PLC控制；

设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制软件模块中开关的通断，进而控制故障点线路的通断；

考核者在软件设置每次考核的故障点，进而切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；

被考核者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，选择相应的故障现象，然后根据故障现象进行故障排除操作，完成故障诊断与排除操作；

记录被考核者对故障现象的选择和排除操作与正确操作进行对比，根据故障检测情况和排除的故障点数给出考核分数。

根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置包括：

选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并对故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号；

将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至继电器的开关端子中，该继电器的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

数控机床的故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点。

参见图2结合图7，本发明提供了一种数控机床故障诊断教学系统，该系统包括：

故障设置电路模块，包括PLC，以及与多个继电器，所述继电器根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行中安装，设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制软件模块中开关的通断，进而控制故障点线路的通断；

故障诊断考核模块包括故障设置板块、故障诊断模块、故障排除板块和故障考核板块，

故障设置板块用于考核者设置每次考核的故障点，进而切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；

故障诊断模块用于被考者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，在故障诊断模块选择相应的故障现象；

故障排除板块用于被考核者根据故障诊断模块选择相应的故障现象，根据原理图重新连接故障线路，以排除相应故障点，并对故障排除结果进行赋分；

故障考核板块用于考核者通过故障考核板块查看被考核者的考评分数及考评情况。

故障设置电路模块用于选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并在故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号；

将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至继电器的开关端子中，该继电器的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

故障分类模块将数控机床的故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点，所述故障设置板块故障分类模块的分类进行故障点设置。

故障点的设置如下：

参见图3，本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原系统电源设置的故障点电路图，图中KA1-KA12为故障设置模块中继电器的常开触点，KA1-KA12常开触点的通断由故障设置模块进行设置，常开触点设置为断开状态时，即完成了相应故障点的设置，常开触点设置为闭合状态时，故障点线路正常工作。KA1、KA9为系统上电故障点，KA2、KA10为刀架正转故障点，KA3、KA11为刀架反转故障点，KA4、KA12为冷却故障点，KA5、KA6为系统电源故障点，KA7、KA8为伺服工作电源故障点。例如：教师要设置系统上电故障点，可以设置KA1、KA9两个常开触点中的一个或两个为断开状态，此时，原数控机床系统上电线路断开，系统无法正常上电。学生根据原设备的电路图(无KA1、KA9常开触点)对故障现象进行故障诊断，得出诊断结论后，在故障诊断模块选择相应故障点，然后进入故障排除模块，学生可以在此块中可将断开的故障点线路进行重新连接，若连接正确相应的KA1、KA9的常开触点闭合，实现故障的排除。

参见图4，本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原进给控制设置的故障点电路图，KA13、KA14为伺服使能故障点，KA15、KA16为急停故障点。

参见图5，本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原主轴控制电路设置的故障点电路图；

KA17、KA18、KA19为主轴运行变频器侧故障点，KA22、KA23、KA24主轴运行控制信号故障点，KA20、KA21、KA25、KA26为系统上电启动故障点。

参见图6，本发明实施例提供的通过设置电路模块在原有的数控机床原PLC输入、输出电路设置的故障点电路图，KA27为急停信号故障点，KA27—KA33为进给硬件限位和返参故障点，KA34—KA37为到位信号故障点，KA38为冷却故障点，KA39、KA40为主轴运行输出信号故障点。

数控机床故障诊断考核系统实现故障诊断考核的具体方法：

1、确定数控机床的故障点，将故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点。

2、设计故障设置电路模块，该模块由PLC和多路继电器组成(参见图7)，编写PLC梯形图程序对继电器进行控制，将继电器的常开触点串联至数控机床的原电路中，可以实现对原设备中电路分断或接通。

选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号。将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至故障设置模块的开关端子中，该开关的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

3、设计PLC及触摸屏程序，即故障诊断考核系统软件程序，主要包括故障设置板块程序(教师端)、故障诊断板块程序(学生端)、故障排除板块程序(学生端)和故障考评板块程序(教师端)，学生端无法进入教师端。

通过故障设置板块可以设置故障点线路的通断，完成故障设置；学生应用检测工具检测出故障点后，在故障诊断模块中进行相应故障选择，系统记录学生的选择并对选择结果进行赋分；检查出故障点后，学生可以进入故障排除模块，在故障排除模块学生可以根据原理图重新连接故障线路，以排除相应故障点，并对故障排除结果进行赋分；教师登录教师端可以查看学生的考评分数及考评情况。

参见图1，作为教师与学生使用的工作流程为：

首先，打开故障系统，教师登录教师端，即进入故障设置板块进行故障点的设置操作，设置完成后，将设置的故障点的信号传送给PLC，PLC根据故障点的信号驱动相应继电器动作，进而切断原设备中相应故障点电路，完成故障设置；学生登录学生端，即故障诊断考核模块，应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，在故障诊断模块选择相应的故障现象，然后故障现象进入故障排除模块进行故障排除操作，完成故障诊断与排除操作；故障考核系统模块记录学生对故障现象的选择和排除操作与正确操作进行对比，根据故障检测情况和排除的故障点数给出考核分数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数控机床故障诊断教学方法，其特征在于，该方法包括：

根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置，并将每个故障点通过PLC控制；

设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制软件模块中开关的通断，进而控制故障点线路的通断；

考核者在软件设置每次考核的故障点，进而切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；

被考核者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，选择相应的故障现象，然后根据故障现象进行故障排除操作，完成故障诊断与排除操作；

记录被考核者对故障现象的选择和排除操作与正确操作进行对比，根据故障检测情况和排除的故障点数给出考核分数。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，

根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行故障设置包括：

选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并在故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号；

将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至继电器的开关端子中，该继电器的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，数控机床的故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点。

4.一种数控机床故障诊断教学系统，其特征在于，该系统包括：

故障设置电路模块，包括PLC和继电器模组，所述继电器模组根据数控机床故障点在数控机床原电路中进行中安装，设计PLC及触摸屏程序，通过触摸屏进行故障设置，控制故障设置电路模块中开关的通断，进而控制故障点线路的通断；

故障诊断考核模块，包括故障设置板块、故障诊断模块、故障排除板块和故障考核板块，

所述故障设置板块，考核者设置每次考核的故障点，进而切断数控机床原电路中相应故障点电路，完成故障设置；

所述故障诊断模块，被考核者应用故障检测工具进行故障检测，检测出故障点后，在故障诊断模块选择相应的故障现象；

所述故障排除板块，被考核者根据故障诊断模块选择相应的故障现象，根据原理图重新连接故障线路，以排除相应故障点，并对故障排除结果进行赋分；

所述故障考核板块，赋分的结果进入至故障考核板块，通过考核者查看被考核者的考评分数及考评情况。

5.按照权利要求4所述的数控机床故障诊断教学系统，其特征在于，PLC通过设置梯形图程序对继电器进行控制，将继电器的常开触点串联至数控机床的原电路中。

6.按照权利要求4所述的数控机床故障诊断教学系统，其特征在于，

故障设置电路模块选择数控机床故障点，确定该故障点受哪个电路通断的影响，确定故障大类，并对故障大类中的具体故障点进行编号，每个故障点一个编号；

将数控机床原电路对应的故障点线路剪断，将剪断的两根线连接至继电器的开关端子中，该继电器的通断可以控制故障点线路的通断，进行故障设置。

7.按照权利要求4所述的数控机床故障诊断教学系统，其特征在于，还包括：故障分类模块，将数控机床的故障点按主轴类故障、进给轴类故障、换刀类故障、急停类故障、辅助功能类故障进行分类，每类故障设计多个故障点，所述故障设置板块故障分类模块的分类进行故障点设置。