西門子802D SL系統緊急回退功能的實現

杜宏祺 劉井義 韓仲芳

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005）

西門子802D SL系統緊急回退功能的實現

杜宏祺 劉井義 韓仲芳

（齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005）

利用西門子802D SL系統的中斷控制來實現機床軸回退的功能，保證機床安全可靠運行。

中斷控制 緊急回退 電容模塊 直流母線

現代切削加工中，不少用戶要求數控機床具有緊急回退功能，以保護被加工的工件和刀具以及機床不被損壞。而西門子802D SL系統沒有這個功能，只有選840D這樣的高檔系統才具有此功能。840D系統是通過檢測611D直流母線電壓，當母線電壓低于正常（設定）值時，驅動器會自動觸發(fā)設定軸的自動回退功能，回退量由回退時間和回退速度來決定，為了保證回退需要的能量，必須增加電容模塊來存儲電能，電容模塊的大小是根據回退軸所需的能量計算得來。但如果選用840D系統，則機床的成本會很高。雖然西門子S120驅動系統不具備緊急回退功能，但我們可以通過西門子802D SL系統的中斷控制來實現機床軸的回退功能。

1 控制原理

數控系統驅動中檢測到斷電故障，立即觸發(fā)PLC發(fā)出中斷指令，數控系統就會停止正在執(zhí)行的加工程序，而去執(zhí)行相應的中斷程序，只要把要回退的軸用回退指令編寫在中斷程序中，就可實現斷電回退的功能。用戶通過這種方法使機床緊急回退動作變得更靈活。

2 硬件要求

（1）UPS電源 需要選擇UPS穩(wěn)壓電源用來保證機床突然斷電后，驅動系統和PLC以及NC系統能正常工作，需要提供24 V電源。

（2）電容模塊 電容模塊用來存儲電能，為機床回退軸提供所需的能量。根據機床回退軸的數量、各回退軸的回退距離和要求的回退速度計算出機床所需的電容模塊的規(guī)格及數量。電容模塊存貯的能量只有大于軸回退時所需要的能量，才能保證機床加工工件和刀具不被損壞。

3 電容模塊的選擇方法

（1）電容模塊存貯能量的計算

反饋制動時計算用公式：

電源故障時計算用公式：

（2）軸回退所需能量計算用公式

旋轉軸計算用公式：

直線軸計算用公式：

制動過程中：ηG=ηMηINV

加速過程中：ηG=1/（ηMηINV）

式中：VDClinkmax為最大直流母線電壓;VDClinkn為直流母線額定電壓;VDClinkmin為最小直流母線電壓;P為機床回退軸總功率;tv為回退時間;Mmot為最大扭矩;Fmot為回退受到的最大應力;nmotmax為最高轉速，r/min;nmotmin為最低轉速，r/min;Vmotmax為最高速度，m/s;Vmtomin最低速度，m/s;ηG為總效率;ηM為電動機效率;ηINV為反相效率。

4 控制原理

當直流母線過壓或欠壓時Vdc控制將被激活。在母線中，一個或多個驅動器可被用于釋放DC link。這種功能可防止因為直流母線電壓而出現故障并保證驅動器始終正常運行。通過設定參數p1240可激活該功能，并且在發(fā)生過壓或欠壓時該功能將起作用。當直流母線電壓波動達一定程度時，受其影響，電動機的轉矩限制將在Vdc控制器上激活。此時的電動機可能不再維持在給定速度上或者其加速/制動時間將延長。

當電源故障時，電源模塊將無法提供直流母線電壓，特別是在直流母線向功率模塊發(fā)出功率時。為了在電源故障時維持直流母線電壓，Vdc_min控制器將在一個或多個驅動器中激活。如果低于在p1248中設定的電壓閾值，這些驅動器將減速以便其動能可被用于維持直流母線電壓。該閾值應比功率模塊的關閉閾值稍高。功率模塊重新復位后，Vdc控制器將自動停止工作并且驅動器將再次回到給定速度。如果電源無法恢復供應，直流母線電壓將在驅動器的動態(tài)能量耗盡后崩潰。因此選擇的電容模塊和UPS穩(wěn)壓電源容量必須滿足回退軸需要，即檢測到直流母線電壓低于一個設定值后，電容模塊通過UPS穩(wěn)壓電源提供供電，為直流母線供給能量，保證機床軸回退。

由圖1可知，當直流母線電壓低于P1248設定的電壓閾值后，驅動會制動（電動機轉速下降），只有在直流母線電壓恢復正常以后，電動機轉速才會回到原來的設定值。

5 激活中斷功能

在激活軸回退功能前，必須先激活異步子程序功能。需要設置下列系統參數：

在選定單段執(zhí)行的情況下ASUP也連續(xù)執(zhí)行

MD11602 設置ASUP啟動執(zhí)行的條件

MD11604 定義大于該優(yōu)先級的中斷程序

上述參數定義之后，還需要在 PLC程序中對ASUP進行初始化定義：

中斷初始化程序如下：

利用802D SL系統的中斷控制實現了機床軸緊急回退的要求，避免了機床在加工過程中發(fā)生緊急事故（如機床突然斷電）導致刀具、工件以及機床的損壞，保證機床的安全使用，從而提高了機床的安全可靠性。

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To Achieve the Emergency Retraction Function for Siemens 802D SL System

DU Hongqi，LIU Jingyi，HAN Zhongfang
（Qiqihar Heavy CNC Equipment Co.，Ltd.，Qiqihar 161005，CHN）

Use the interrupt control of Siemens 802D SL system to achieve the emergency retraction function for machine tool axis to ensure safe and reliable operation of machine tools.

Interrupt Control;Emergency Retraction;Capacitor Module;DC Bus

杜宏祺，男，高級工程師，從事數控機床電氣設計與調試工作。

（編輯 孫德茂）（

2009―08―03）

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