賈廣鵬，周家?guī)?，?萌

（中國重汽集團(tuán)濟(jì)南動力有限公司，山東濟(jì)南 250220）

0 引言

西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)具有安全集成功能，可對外部安全信號及伺服軸運行信號進(jìn)行監(jiān)控，具有很高的安全性。隨著電氣元件的老化，外部安全信號頻發(fā)狀態(tài)不良，導(dǎo)致NCK-PLC 交叉報警，由于對安全集成原理不清楚，只能通過頻繁重啟機(jī)床來解決問題，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率，且會降低機(jī)床的使用壽命。

1 安全集成原理

安全集成包括NCK（Numerical Control Kernel，數(shù)控核心）與PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）兩部分，2 個控制器獨立運行，通過設(shè)計相同的輸入、輸出電路及相同的控制程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)的雙通道監(jiān)控與執(zhí)行。安全集成使用前需要對其進(jìn)行一定的配置，配置過程大致為：先對PLC 與NCK 信號接口進(jìn)行配置，PLC 可以通過程序?qū)⑤斎胼敵雠渲媒o特定的DB18（Data Block，數(shù)據(jù)塊）數(shù)據(jù)塊內(nèi)，NCK 可以通過機(jī)床的MD10390/MD10392；后在數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)內(nèi)新建一個SAFE.SPF 文件，在文件內(nèi)編寫相應(yīng)的邏輯控制程序，再通過PROG_EVENT.SPF 循環(huán)調(diào)用SAFE.SPF 程序，PLC 中需建立一個與NC 程序完全相同的程序功能塊。

安全集成還具有實時檢查與比較功能，在NCK-SPL 與PLC-SPL 2 個通道內(nèi)，相應(yīng)信號在1 s 時間內(nèi)信號狀態(tài)保持不一致，系統(tǒng)立即停機(jī)并發(fā)出NCK-PLC 交叉報警，這也是交叉報警產(chǎn)生的根本原因。安全集成內(nèi)部信號定義及處理流程如圖1所示。

圖1 安全集成內(nèi)部信號定義及處理流程

2 輸入信號交叉報警處理方法

設(shè)備運行中出現(xiàn)交叉報警，報警提示信息為：交叉報警出錯NCK-PLC，DMP 31.03 Bit 00=$ A_INSEP[1]，NCK：E 28.6，根據(jù)提示信息可以看出這是輸入信號不匹配導(dǎo)致的交叉報警，查看程序確認(rèn)E28.6 傳遞給DB18.DBX38.0，與INSE1 為對應(yīng)輸入信號。查看機(jī)床模塊INSE1 無輸入信號，E28.6 有輸入信號。

查找電氣圖紙，如圖2 所示：數(shù)控機(jī)床24 V 電源線傳輸給協(xié)作機(jī)床FIBRO 機(jī)械手上K534 與K535 兩個接觸器上的常開觸點，再經(jīng)數(shù)控機(jī)床上K515 接觸器上常開觸點后，傳輸給INSE1。用萬用表檢查電路圖中所有接觸器觸點發(fā)現(xiàn)：K534 接觸器吸合，但其43，44 號觸點未導(dǎo)通，據(jù)此，可判定交叉報警原因為K534 接觸器觸點損壞。

3 輸出信號交叉報警處理方法

設(shè)備運行中出現(xiàn)提示信息：交叉報警出錯NCK-PLC，$A_OUTSE[2]，NCK：0；AV -A20.1。查看A20.1 輸出信號電路圖紙如圖3 所示，A20.1 與OUTSE[2]的輸出信號用于控制接觸器K312 與K313，2 個接觸器直接控制機(jī)床BUS 板24 V 與0 V電源信號。

圖2 E28.6 輸入信號電路

圖3 A20.1 輸出信號電路

查看程序如圖4 所示，A20.1 等于DB18.DBX46.1，確認(rèn)A20.1 與OUTSE2 為對應(yīng)輸出信號。查看機(jī)床OUTSE2 有輸出信號，A20.1 無輸出信號。輸出信號A20.1 為自鎖結(jié)構(gòu)：其中I20.1 為啟動信號，DB18.DBX 70.2 為停止信號。監(jiān)控程序發(fā)A20.1 自鎖斷開，但所有停止信號均為導(dǎo)通狀態(tài)，懷疑報警原因為停止信號閃斷導(dǎo)致自鎖斷開。

圖4 PLC 控制程序

根據(jù)判斷模擬報警產(chǎn)生過程：查看程序，DB18.DBX70.2與輸入信號DB18.DBX38.4 相關(guān)，將輸入信號閃斷，查看機(jī)床出現(xiàn)相同報警信息，報警后機(jī)床各信號狀態(tài)相同，確認(rèn)報警原因為信號閃斷，此時可通過開啟加工區(qū)防護(hù)門復(fù)位啟動信號I20.1，使程序恢復(fù)自鎖，從而消除報警。若報警頻繁出現(xiàn)可根據(jù)輸入交叉報警查找方法，查找與停止信號相關(guān)的電氣元件故障。

4 安全集成對機(jī)床的實際作用

在對交叉報警研究的基礎(chǔ)上，對國外數(shù)控機(jī)床安全集成信號進(jìn)行梳理：輸入信號用于檢測機(jī)床各安全門、急停、協(xié)作機(jī)床工作狀態(tài)、協(xié)作機(jī)床急停；輸出信號用于控制機(jī)床BUS 板電源信號、急停電源、協(xié)作機(jī)床安全信號、機(jī)床伺服軸電機(jī)抱閘。通過查看程序發(fā)現(xiàn)：機(jī)床各安全門、急停、協(xié)作機(jī)床急停都會導(dǎo)致BUS板電源斷開，機(jī)床急停信號或協(xié)作機(jī)床急停信號狀態(tài)異常都會導(dǎo)致急停電源斷開，機(jī)床各安全門信號異常會導(dǎo)致協(xié)作機(jī)床安全信號斷開，急停會導(dǎo)致伺服電機(jī)抱閘動作。

根據(jù)上述信息可以得出：安全集成可通過自身的雙系統(tǒng)，檢測機(jī)床安全信號狀態(tài)，控制機(jī)床控制電源及抱閘，這種操作獨立于機(jī)床的外部邏輯，可降低電氣元件損壞對安全系統(tǒng)的風(fēng)險。當(dāng)數(shù)控機(jī)床與協(xié)作機(jī)床都具有安全集成功能時，2 個機(jī)床通過控制接觸器進(jìn)行安全信號交換，可減小通信故障對機(jī)床安全工作的影響。

5 結(jié)束語

安全集成的使用可提高設(shè)備安全性，具有良好的社會效益。但在使用中偶發(fā)NCK-PLC 交叉報警。介紹安全集成的原理及配置方法，列舉輸入交叉報警與輸出交叉報警案例，詳細(xì)說明報警原因及處理方法，梳理國外先進(jìn)機(jī)床上安全集成的信號使用方法，為國產(chǎn)設(shè)備提供參考。