Rexroth雙安檢系統在Boehringer車床上的應用

丁 磊

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島266555）

0 概述

機床和裝置的操作安全主要取決于機床所產生動作的危險程度，一般機床有兩個動作：1）正常運行（自動運行），防護設備可防止人員進入危險區以及防止部件/材料被拋出；2）特殊模式（手動或設置模式），人員可能在設備未斷電的情況下進入危險區。Rexroth雙安檢系統能在控制單元和驅動器端防止上述兩種危險的發生，與傳統安全技術相比，它大大提高了機床的功能性和可用性。Rexroth雙安檢系統在Boehringer車床上的應用是一個很好的集成安全技術應用典范。

1 Rexroth雙安檢系統的工作原理

Rexroth雙安檢技術是集成安全技術的一種，集成安全技術將安全功能以硬件和軟件的形式直接集成于智能驅動器中，這樣不僅增強了所有操作模式的功能性，而且最大程度地提高了安全性。IndraDrive操作系統由電源模塊、控制模塊、電機以及其他可能需要的組件組成。集成安全技術是通過硬件和軟件的交互作用來實現的。Rexroth雙安檢系統的工作原理圖如圖1。

圖1

Rexroth雙安檢技術根據功能可以分為兩個級別：級別1、完全是基于硬件的安全技術，需要可選安全技術模塊“L1”；級別2、包含所有其他安全功能（如安全相關的減速、限制絕對位置等）的廣泛集成安全技術，需要可選安全技術模塊“S1”。

圖2

Rexroth雙安檢技術為保證安全功能不會被單個錯誤誤導，在運行過程中實施了三類防錯措施（如圖2）。

1.1 結構多樣性的雙通道數據處理

通道1：驅動器基本控制單元的安全技術作為第一個監控通道

通道2：可選安全模塊的安全技術作為第二通道

1.2 安全相關數據的交叉比較

為確保雙通道安全功能采用相同的極限值，則必須進行交叉數據比較。

1.3 靜止狀態的動態化

動態化在后臺以一定時間間隔自動運行，檢測安全相關電路中的靜態錯誤狀態，必須通過信號EA30或EA30的替代信號來同步動態信號。

2 Rexroth雙安檢系統應用實例

2.1 Rexroth雙安檢系統在Boehringer車床應用的組織結構

圖3

Rexroth雙安檢系統的精髓在Boehringer車床上有很好的體現，下面以車床NG200為例介紹一下Rexroth雙安檢系統。車床NG200包括六個軸：XXB、SCE、ZZB、CCB、WZF 和 AL1 軸，單軸 Rexroth 雙安檢系統組織結構如圖3。其中X41D型接口為可選安全模塊的安全技術“S1”的第二通道，這屬于典型的與主通訊結合使用的安全技術I/O。

D型接口有9針，其中有幾個信號需要特別說明一下：

EA30信號來自PLC的輸出信號，作為通道2實現動態化的輸入信號。

EA20是多軸控制器的互聯信號，XXB軸作為診斷主驅動器，其余軸作為診斷從驅動器。

E1n—E2n 為 運 行 模 式 選 擇 信 號 ，E1n：mode selector，E2n：drive interlock switch，E3n：enabling control。

2.2 Rexroth雙安檢系統的調試

Boehringer車床NG200使用的是可選安全技術模塊“S1”的安全技術。基于這種高安全級別的雙安檢系統的使用經驗，下面介紹一下這種安全技術的調試流程。

Rexroth雙安檢系統使用到的相關參數如圖4，在調試的過程中需要對這些參數進行設置。對于參數代碼的詳細含義，可以通過查閱Rexroth參數說明書得到，在這里就不詳細展開了。

Rexroth驅動器調試軟件有Drive Top和IndraWorks，現在使用較為多的是IndraWorks。一般使用IndraWorks調試軟件中的安全技術向導調試驅動器的安全技術功能，具體調試流程如圖5。

調試安全技術功能流程大體分為四步，第一步：連接，從提供條件與初始化到安全技術已建立連接；第二步：設置參數，從選擇所需要安全功能到安全參數配置完成；第三步：激活，配置完成后需要激活安全技術；第四步：終止，安全技術被激活后需要做調試和接受測試，最后形成測試報告。

圖4

圖5

2.3 Rexroth雙安檢系統故障處理

基于可選安全技術模塊“S1”的雙安檢技術是一種功能強大且性能完善的一套安全技術，它能辨識和監控到大部分安全類風險。但是如果對這種安全技術認識不足的話，在故障處理過程中會浪費大量的時間和精力。

圖6

不同狀態下驅動器的安全類報警代碼是不同的（如圖6），現實中碰到的主要是第一種“F3xxx”報警。根據處理安全類故障的經驗，總結故障可能性如下：

1）雙安檢系統中的通道1信號異常，主要可能性是I/O模塊損壞。

2）雙安檢系統中的通道2信號異常，主要可能性是驅動器的可選擇安全技術模塊損壞和驅動器間安全信號的互聯線損壞。

3）雙安檢系統中的通道1和2信號同時異常，主要可能性是安全繼電器損壞或者安全開關損壞。

3 安全技術的發展趨勢

現在數控機床使用的安全技術常見的有Rexroth雙安檢技術和Fanuc雙安檢技術，兩種雙安檢技術都屬于集成安全技術，原理也基本上相同。安全技術在標準數控機床是不可或缺的，在一些非正常狀態下，即使很短時間的危險暴露都有可能引發可怕的后果。隨著伺服控制系統的發展，安全技術也會逐步完善。從危險可控性上說，高智能設備的安全技術等級要高于普通設備，國內設備在智能控制和安全技術方面還有很大的發展空間。

［1］Bosch Rexroth AG.Rexroth IndraDrive 集成安全技術[Z].德國：Bosch Rexroth AG，2009.14-188.