数控加工机床电气驱动系统故障分析和电控PLC系统设计【一】、数控机床电气控制与驱动系统故障分析
针对收集到电气故障以及维修数据进行初步整理，确定故障判据和故障统计原则，然后对该系列数控机床电气控制与驱动系统故障部位和主要故障类型进行统计。从而找到故障频发部位和常见故障模式，并对其进行重点分析。
1、故障部位分析
对收集到有效故障数据进行分析，确定故障发生部位，并计算各个部位的故障频率，电气控制与驱动系统故障频发部位依次为：进给控制系统(25.64%)、主轴驱动控制系统(17.95%)、辅助装置控制系统(17.95%)、PLC输出系统(15.38%)、PLC输入系统(12.82%)、电源控制系统(10.26%)。
2、故障模式分析
机床电气系统主要故障类型为功能型故障、损坏型故障以及状态型故障。主要故障模式有元器件损坏、接触不良或断路、控制部件无/误动作、功能失效、回零不准、控制精度不稳、噪声、振动等。电气系统最频繁的故障类型为损坏型故障(28.21%)、其次是状态型故障(20.51%)、功能型故障(15.38%)、失调型故障(15.38%)、松动型故障(12.82%)、其他故障(7.69%)。
由以上数据可知：
(1)主轴驱动控制系统和进给控制系统为故障频发部位。主轴驱动控制系统和进给控制系统对于数控机床实现正常的加工功能十分关键，其可靠性在很大程度上影响着整个电气控制与驱动系统的可靠性，后文将对主轴驱动控制和进给控制系统展开详细介绍和可靠性分析。
(2)电气故障的主要故障类型为损坏型，主要表现为：元器件损坏、开路、熔体熔断等。其次是状态型故障，主要表现为：示值异常、信号及测量精度不稳、振动、异响、灵敏度差等。因此，对于易发生开路、短路的元器件，定期检查更换，选用更好的材料。同时严格控制外购件的质量。定期做好除尘除污工作，防止灰尘、油污影响元器件正常工作。
机床丝杠、导轨是机床进给系统中重要的组织机构，通常将这些部件安置在钢板防护罩中。
【二】、基于PLC数控机床电气控制系统设计
基于PLC的数控机床电气控制系统由电机、光栅尺和变频器三个部分构成，PLC技术的引用可以使传统的数控技术的精度更高，整个系统在全封闭之中，在基于PLC数控机床电气控制系统设计之中，可以完成如换刀、断刀、刀位检测、通信检测等各项功能，使得数控机床的自动化程度得到提高，这样也大大的提高了生产的效率。
1、电气控制系统方式选择
数控机床电气的控制方式是影响数控机床系统能够成功的关键因素，如果想要在对产品的加工上的精度达到一个更高的层次就必须要提高电气机床控制系统的优劣，因此可以说，产品加工的精度和速度等是由数控机床的性能所决定的。因此要对零件加工的具体条件进行分析，要了解系统的功能，并且能够根据特点对程序上进行编辑，要确定X轴与Y轴都是通过对PLC的控制进行的，这样一个封闭式的控制方式，通过这种处理方式，PLC的电气控制系统所具备的文件处理的能力、人机交互的能力以及对数据的处理能力等这此都可以得到正常的发挥。因此，在控制方式的选择上，要坐标抽控制方式采用闭环控制，要由计算机的加运动控制器和电机光栅尺这样的方式来实现，还可以与数控机床通过传感器进行连接，对感应的信息可以做出及时有效的反应，另外，运动控制器的中轴数量是可以大幅度的扩展的，对于系统的维护和升级是有帮助的。假如将系统用标准的接曰将运动控制接入到其中，便可以使运动的控制器既能控制PLC的功能执行，同时光栅尺又可以将精度很高的位置信息传送给控制系统，系统就可以配合完成这种高精度的工作任务。
2、基于PLC的程序设计
PLC在数控机床的电气控制当中程序的应用是系统的最为关键的部分，数控机床的PLC程序可以将处理时间控制在几十毫秒到几百毫秒之间，这种的速度足以满足绝大多数对数据信息处理的要求，有时也会存在一此局限性，比如对某此响应速度要求较高的信号就不会这么畅通，因此，者进行PLC程序设计的时候，要将程序划分为低级程序和高级程序两个部分，在将低级的程序按照控制功能的不同划分为若干个模块进行编泽，比如快速、进给、回参考点的三大直线轴，变档、正反转、换刀等的主轴，以及冷却和润滑等的各种电动机等的操作面板这此都要进行模块式的编泽。
3、基于PLC数控机床电气控制系统参数配置
在进行基于PLC数控机床电气控制系统的研究时，要考虑参数的配置，在完成机床上的各种所需功能和数控系统与机床结构相匹配所要设置的各项数值就被称作为参数，因此，在进行硬件及软件的设计以及PLC程序设计的基础时，要将立式加工中心的各项功能与结构的具体要求作为参数配置的依据，由此来对数控机床的各项指标进行参数的设置，这样，才能保证基于PLC技术数控机床电气控制系统在使用的过程中可以尽可能的去满足实际生产的需求，将整个系统的性能得以最大化的发挥。
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