西門子模塊6ES7214-2BD23-0XB8產品信息

項目簡介
該型立式中空玻璃生產線為專用生產高檔用鋁框式中空玻璃的成套設備，較大可加工高1800mm，長4000mm的中空玻璃。該設備由5部分組成，分別為連續上料段、清洗干燥段、燈檢放鋁框段、合片段、板壓段與翻轉段。由于產品定位在高檔成套設備，且中空玻璃新的國家標準已經和**接軌，所以該系統每步工序的關鍵點控制，運動性要求都比較高。同時為了確保避免間隔層內露點上升或中空玻璃的炸裂等產品失效的硬傷，需要全新的新型智能解決方案。

SIGMATEK的解決方案
該生產線采用在**玻璃制造行業流行的奧地利SIGMATEK公司PLC系統進行控制。根據客戶的成本要求選用了閩臺10.4英寸觸摸式人機界面。由PLC模塊輸出模擬量控制變頻器的方式，可以實現各段傳送的連續平穩的無級調速，使設備運行更、可靠。
整套系統繼承了Sigmatek的技術優勢，由LASAL軟件的高級語言編寫的程序，可以通過簡單直觀的標志位，方便地實現各段工作的連續和互鎖。LASAL軟件不依賴于梯形邏輯或數字化的編址圖。在進行任何實際的編程以前，可以生成一個需要建立系統的圖形表達式，十分直觀方便。這個軟件能很快地形成設計思想，如使用梯形圖邏輯，在開始編程以前，必須定義所有的I/O點和變量， 而LASAL軟件可以將要瀏覽的I/O點和變量布置為計算機屏幕上的控制系統的部件，然后標志每一個部件和定義一旦系統啟動和運行，這些部件之間相互作用的方式。在審核所編制的流程圖后，可啟動系統以建立實際的程序代碼。
同時，由于用類似于MS VB/VC的LASAL高級語言編寫的程序具有無可比擬的優秀可讀特性，并且能夠預留軟件接口，這樣就能非常簡單方便地進行修改和擴展，有利于較終用戶對整條玻璃生產線的聯網控制，提高整個工廠的生產效率。

Sigmatek PLC內部的實時時鐘和強大快速的運算能力，能夠**中空玻璃能夠停在板壓段的中間位置，**了質量；完善的通訊功能實現了在人機界面上對工藝過程實時監控和動態顯示，更加直接美觀，提高了設備的自動化水平。
另外同系列的中空玻璃生產線也采用了SIGMATEK的PLC控制，增加了各段反轉的功能以及翻轉段平送輸出功能。
SIGMETEK應用的優點

實現了各段傳送的連續平穩的無級調速；
設備運行更、可靠；
高級語言編寫的程序，簡單直觀，方便地實現各段工作的連續和互鎖；
能夠**中空玻璃能夠停在板壓段的中間位置，**了質量；
人機界面上對工藝過程實時監控和動態顯示。

使用SIGMATEK的PLC和控制模塊后除了能完整地達到以上的關鍵點，達到既定的要求和精度，形成連貫的系統運行和各段之間的安全互鎖，**系統運行的效率，可靠之外，系統本身的一些易于維護和升級得優點也使現場表現更加完美，而較重要的則是能夠為日后系統的升級以及整線成套使用奠定了良好的基礎。

 ② 軟件報警指示　如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。 

    (4) 接口狀態檢查法

    現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。 

    (5) 參數調整法

    數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到較佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破較初的匹配狀態和較佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統主要參數十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調試經驗。 

    (6)備件置換法

    當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。備件板的更換要注意以下問題。  

更換任何備件都必須在斷電情況下進行。

許多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關位置和設定狀態，并將新板作好同樣的設定，否則會產生報警而不能工作。

某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數的建立。這一點需要仔細閱讀相應電路板的使用說明。  

有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟失有用的參數或者程序。必須更換時也必須遵照有關說明操作。

    鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之**定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

    (7) 交叉換位法

    當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。

    (8) 特殊處理法

    當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。

    3. 電氣維修與故障的排除

    這是排故的*二階段，是實施階段。

    如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

    (1) 電源

    電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。我們在設計數控機床的供電系統時應盡量做到：

提供獨立的配電箱而不與其他設備串用。

電網供電質量較差的地區應配備三相交流穩壓裝置。

電源始端有良好的接地。

進入數控機床的三相電源應采用三相五線制，中線(N)與接地(PE)嚴格分開。

電柜內電器件的布局和交、直流電線的敷設要相互隔離。 

    (2) 數控系統位置環故障 

    ① 位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。
    ② 坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。 

    (3) 機床坐標找不到零點

    可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。

    (4) 機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動

    這其中有很大一種可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統來說則可能是速度環、位置環和相關參數已不在較佳匹配狀態，應在機械故障基本排除后重新進行較佳化調整。

    (5) 偶發性停機故障

    這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的，如強力干擾(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這種環境因素往往被人們所忽視，例如南方地區將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統與機床，務必注意改善。

    本文由于篇幅所限不做更多的介紹，讀者可參閱數控機床的隨機資料及其他專門介紹各種故障的文章。

    4. 維修排故后的總結提高工作

    對數控機床電氣故障進行維修和分析排除后的總結與提高工作是排故的*三階段，也是十分重要的階段，應引起足夠重視。

    總結提高工作的主要內容包括：

詳細記錄從故障的發生、分析判斷到排除全過程中出現的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關電路圖、相關參數和相關軟件，其間錯誤分析和排故方法也應記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內容較多者還要另文詳細書寫。

有條件的維修人員應該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內容作為研究課題進行理論性探討，寫出論文，從而達到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經由認真系統地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結研究就更加必要。  

總結故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應事后想辦法補濟，而且在隨后的日子里研讀，以備將來之需。

從排故過程中發現自己欠缺的知識，制定學習計劃，力爭盡快補課。

找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時補齊。

    總結提高工作的好處是：

迅速提高維修者的理論水平和維修能力。

提高重復性故障的維修速度。

利于分析設備的故障率及可維修性，改進操作規程，提高機床壽命和利用率。

可改進機床電氣原設計之不足。

資源共享。總結資料可作為其他維修人員的參數資料、學習培訓教材。

2. 物質條件

    (1) 準備好通用的和某臺數控機床專用的電氣備件。

    (2) 非必要的常備電器元件應做到采購渠道快速暢通。
 
    (3) 必要的維修工具、儀器儀表等，較好配有筆記本電腦并裝有必要的軟件。

    (4) 每臺數控機床所配有的完整的技術圖樣和資料。

    (5) 數控機床使用、維修技術材料。

    3. 關于預防性維護

    預防性維護的目的是為了降低故障率，其工作內容主要包括下列幾方面的工作。

    (1) 人員安排為每臺數控機床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業務技術水平。

    (2) 建規建檔針對每臺機床的具體性能和加工對象制定操作規章，建立工作與維修檔案，管理者要經常檢查、總結、改進。

    (3) 日常保養對每臺數控機床都應建立日常維護保養計劃，包括保養內容(如坐標軸傳動系統的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衡系統，冷卻系統，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風狀況等等)及各功能部件和元氣件的保養周期(每日、每月、半年或不定期)。

    (4) 提高利用率數控機床如果較長時間閑置不用，當需要使用時，首先機床的各運動環節會由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而影響其靜、動態傳動性能，降低機床精度，油路系統的堵塞更是一大煩事；從電氣方面來看，由于一臺數控機床的整個電氣控制系統硬件是由數以萬計的電子元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個階段：在一年之內基本上處于所謂"磨合"階段。在該階段故障率呈下降趨勢，如果在這期間不斷開動機床則會較快完成"磨合"任務，而且也可充分利用一年的維修期；*二階段為有效壽命階段，也就是充分發揮效能的階段。在合理使用和良好的日常維護保養的條件下，機床正常運轉至少可在五年以上；*三階段為系統壽命衰老階段，電器硬件故障會逐漸增多，數控系統的使用壽命平均在8～10年左右。

    因此，在沒有加工任務的一段時間內，較好較低速度下空運行機床，至少也要經常給數控系統通電，甚至每天都應通電。

    三、維修與排故技術

    1. 常見電氣故障分類

    數控機床的電氣故障可按故障的性質、表象、原因或后果等分類。

    (1) 以故障發生的部位，分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產生的故障，需要輸入或修改某些數據甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。較嚴重的軟件故障則是數控系統軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產廠商或其服務機構聯系解決了。

    (2) 以故障出現時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當今的數控系統都設計有完美的自診斷程序，時實監控整個系統的軟、硬件性能，一旦發現故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結合系統配備的診斷手冊不僅可以找到故障發生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體機床設計有相關的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關不閉合、接插松動等)。這類故障則要依靠對產生故障前的工作過程和故障現象及后果，并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術水平加以分析、排除。

    (3) 以故障出現時有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障，損壞工件甚至機床的故障，維修時不允許重演，這時只能根據產生故障時的現象進行相應的檢查、分析來排除之，技術難度較高且有一定風險。如果可能會損壞工件，則可卸下工件，試著重現故障過程，但應十分小心。

    (4) 以故障出現的或然性，分為系統性故障和隨機性故障。系統性故障是指只要滿足一定的條件則一定會產生的確定的故障；而隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發生的故障，這類故障的分析較為困難，通常多與機床機械結構的局部松動錯位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內部溫度過高有關。此類故障的分析需經反復試驗、綜合判斷才可能排除。

    (5)以機床的運動品質特性來衡量，則是機床運動特性下降的故障。在這種情況下，機床雖能正常運轉卻加工不出合格的工件。例如機床定位精度**差、反向死區過大、坐標運行不平穩等。這類故障必須使用檢測儀器確診產生誤差的機、電環節，然后通過對機械傳動系統、數控系統和伺服系統的較佳化調整來排除。

    2. 故障的調查與分析

    這是排故的*一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：

    ① 詢問調查　在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現場排故所應攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。

    ② 現場檢查　到達現場后，首先要驗操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。

    ③ 故障分析　根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。  

    ④ 確定原因　對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。   ⑤排故準備　有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。

    數控機床電氣系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。

    (1) 直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

    ① 詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。

    ② 目視　總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。 

    ③ 觸摸　在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導線(如伺服與電機接觸器接線)的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。

    ④ 通電　這是指為了有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發現立即斷電分析。

    (2) 儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

    (3) 信號與報警指示分析法

    ① 硬件報警指示　這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

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