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    Rexroth雙安檢系統(tǒng)在Boehringer車床上的應(yīng)用

    2014-01-09 06:04:54
    科技視界 2014年27期
    關(guān)鍵詞:車床驅(qū)動(dòng)器調(diào)試

    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(jī)床和裝置的操作安全主要取決于機(jī)床所產(chǎn)生動(dòng)作的危險(xiǎn)程度,一般機(jī)床有兩個(gè)動(dòng)作:1)正常運(yùn)行(自動(dòng)運(yùn)行),防護(hù)設(shè)備可防止人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)以及防止部件/材料被拋出;2)特殊模式(手動(dòng)或設(shè)置模式),人員可能在設(shè)備未斷電的情況下進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)。Rexroth雙安檢系統(tǒng)能在控制單元和驅(qū)動(dòng)器端防止上述兩種危險(xiǎn)的發(fā)生,與傳統(tǒng)安全技術(shù)相比,它大大提高了機(jī)床的功能性和可用性。Rexroth雙安檢系統(tǒng)在Boehringer車床上的應(yīng)用是一個(gè)很好的集成安全技術(shù)應(yīng)用典范。

    1 Rexroth雙安檢系統(tǒng)的工作原理

    Rexroth雙安檢技術(shù)是集成安全技術(shù)的一種,集成安全技術(shù)將安全功能以硬件和軟件的形式直接集成于智能驅(qū)動(dòng)器中,這樣不僅增強(qiáng)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(tǒng)由電源模塊、控制模塊、電機(jī)以及其他可能需要的組件組成。集成安全技術(shù)是通過(guò)硬件和軟件的交互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Rexroth雙安檢系統(tǒng)的工作原理圖如圖1。

    圖1

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

    圖2

    Rexroth雙安檢技術(shù)為保證安全功能不會(huì)被單個(gè)錯(cuò)誤誤導(dǎo),在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)施了三類防錯(cuò)措施(如圖2)。

    1.1 結(jié)構(gòu)多樣性的雙通道數(shù)據(jù)處理

    通道1:驅(qū)動(dòng)器基本控制單元的安全技術(shù)作為第一個(gè)監(jiān)控通道

    通道2:可選安全模塊的安全技術(shù)作為第二通道

    1.2 安全相關(guān)數(shù)據(jù)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(jìn)行交叉數(shù)據(jù)比較。

    1.3 靜止?fàn)顟B(tài)的動(dòng)態(tài)化

    動(dòng)態(tài)化在后臺(tái)以一定時(shí)間間隔自動(dòng)運(yùn)行,檢測(cè)安全相關(guān)電路中的靜態(tài)錯(cuò)誤狀態(tài),必須通過(guò)信號(hào)EA30或EA30的替代信號(hào)來(lái)同步動(dòng)態(tài)信號(hào)。

    2 Rexroth雙安檢系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

    2.1 Rexroth雙安檢系統(tǒng)在Boehringer車床應(yīng)用的組織結(jié)構(gòu)

    圖3

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

    D型接口有9針,其中有幾個(gè)信號(hào)需要特別說(shuō)明一下:

    EA30信號(hào)來(lái)自PLC的輸出信號(hào),作為通道2實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的輸入信號(hào)。

    EA20是多軸控制器的互聯(lián)信號(hào),XXB軸作為診斷主驅(qū)動(dòng)器,其余軸作為診斷從驅(qū)動(dòng)器。

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

    2.2 Rexroth雙安檢系統(tǒng)的調(diào)試

    Boehringer車床NG200使用的是可選安全技術(shù)模塊“S1”的安全技術(shù)?;谶@種高安全級(jí)別的雙安檢系統(tǒng)的使用經(jīng)驗(yàn),下面介紹一下這種安全技術(shù)的調(diào)試流程。

    Rexroth雙安檢系統(tǒng)使用到的相關(guān)參數(shù)如圖4,在調(diào)試的過(guò)程中需要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)于參數(shù)代碼的詳細(xì)含義,可以通過(guò)查閱Rexroth參數(shù)說(shuō)明書得到,在這里就不詳細(xì)展開(kāi)了。

    Rexroth驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟件有Drive Top和IndraWorks,現(xiàn)在使用較為多的是IndraWorks。一般使用IndraWorks調(diào)試軟件中的安全技術(shù)向?qū)д{(diào)試驅(qū)動(dòng)器的安全技術(shù)功能,具體調(diào)試流程如圖5。

    調(diào)試安全技術(shù)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(shù)已建立連接;第二步:設(shè)置參數(shù),從選擇所需要安全功能到安全參數(shù)配置完成;第三步:激活,配置完成后需要激活安全技術(shù);第四步:終止,安全技術(shù)被激活后需要做調(diào)試和接受測(cè)試,最后形成測(cè)試報(bào)告。

    圖4

    圖5

    2.3 Rexroth雙安檢系統(tǒng)故障處理

    基于可選安全技術(shù)模塊“S1”的雙安檢技術(shù)是一種功能強(qiáng)大且性能完善的一套安全技術(shù),它能辨識(shí)和監(jiān)控到大部分安全類風(fēng)險(xiǎn)。但是如果對(duì)這種安全技術(shù)認(rèn)識(shí)不足的話,在故障處理過(guò)程中會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力。

    圖6

    不同狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)器的安全類報(bào)警代碼是不同的(如圖6),現(xiàn)實(shí)中碰到的主要是第一種“F3xxx”報(bào)警。根據(jù)處理安全類故障的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)故障可能性如下:

    1)雙安檢系統(tǒng)中的通道1信號(hào)異常,主要可能性是I/O模塊損壞。

    2)雙安檢系統(tǒng)中的通道2信號(hào)異常,主要可能性是驅(qū)動(dòng)器的可選擇安全技術(shù)模塊損壞和驅(qū)動(dòng)器間安全信號(hào)的互聯(lián)線損壞。

    3)雙安檢系統(tǒng)中的通道1和2信號(hào)同時(shí)異常,主要可能性是安全繼電器損壞或者安全開(kāi)關(guān)損壞。

    3 安全技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

    現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床使用的安全技術(shù)常見(jiàn)的有Rexroth雙安檢技術(shù)和Fanuc雙安檢技術(shù),兩種雙安檢技術(shù)都屬于集成安全技術(shù),原理也基本上相同。安全技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控機(jī)床是不可或缺的,在一些非正常狀態(tài)下,即使很短時(shí)間的危險(xiǎn)暴露都有可能引發(fā)可怕的后果。隨著伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展,安全技術(shù)也會(huì)逐步完善。從危險(xiǎn)可控性上說(shuō),高智能設(shè)備的安全技術(shù)等級(jí)要高于普通設(shè)備,國(guó)內(nèi)設(shè)備在智能控制和安全技術(shù)方面還有很大的發(fā)展空間。

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

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