数控系统如何处理急停功能?

紧急情况下,比如,工件松动、刀具与夹具碰撞等,您需要迅速按下机床控制面板上的急停(e-stop)按钮,此时机床轴立即停止移动,机床上的所有其他动作也都停止。数控系统是如何做到的呢?
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fanuc系统处理急停功能
大家知道,数控机床上有两个控制器,一个是cnc,另一个是pmc,前者主要处理连续量运动(如,轨迹插补),后者主要处理开关量动作(如,按钮、传感器等触发的启停)。
而急停的操作必须使所有的动作都停下来,因此,当机床控制面板上的急停按钮被按下时,其触点信号(通常连接常闭触点)被送至两个部件:一是伺服放大器,二是i/o单元。以fanuc 0i mate-d系统为例,急停处理回路如图1所示。
图1 fanuc 0i mate-d系统急停回路
(1)与伺服放大器的连接(端子cx4)
从图1中可以看出,急停信号(*esp)决定着伺服放大器的主电源是否接通。点击“阅读原文”,看“伺服上电”。
以图2所示的βi svsp伺服放大器为例,当cnc开机自检后,cnc轴卡通过fssb总线发出mcon(main contactor on)信号给伺服放大器,如果没有急停(由cx4端子输入)和其他报警,则放大器内部触点cx3闭合,电磁接触器mcc线圈得电,主触点吸合,放大器上的状态指示灯由两横杠(- -)变为00,同时伺服放大器返回应答信号drdy(drive ready)给cnc,完成伺服上电过程。
图2 数控铣床实训台βi svsp伺服放大器
如果急停按钮按下,即只要系统处于急停状态,则无法完成送电过程,表现为无法听到电柜内接触器吸合的声音,伺服放大器面板上相应故障指示灯为横杠“- -”。
(2)与i/o单元的连接(端子cb105)
急停输入连接的pmc信号地址固定为x8.4,由cb105端子接入,通常情况下通过急停按钮的常闭触点来指令该信号。
当x8.4输入为“0”时,由pmc梯形图处理将外部急停输入传至cnc,即急停信号g8.4(*esp)输出为“0”,如图3所示。此时cnc即被复位,进入紧急停止状态,并使得“伺服准备就绪”信号f0.6(sa)为“0”。
图3 急停梯形图
sa信号(f0.6=“0”)使垂直轴伺服电机制动器抱闸(y5.4输出为“0”导致抱闸线圈失电)。
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急停电路示例
由以上分析不难设计急停回路电气原理图,如图4所示为数控铣床实训台上急停相关回路示例。(戳蓝字看图纸)
图4 急停相关回路电气原理图
其中:
(a)为外部急停按钮电路,正常情况下,中间继电器ka10得电。ka10也称为急停继电器;
(b)为pmc i/o单元接入电路,用ka10的一组常开触点与端子cb105的a08脚和b01脚相连,正常时x8.4=1;
(c)为伺服放大器急停输入电路,用ka10的另一组常开触点接到cx4端子的2脚和3脚;
(d)为伺服放大器内部触点cx3电路,正常(无急停)时,该触点去接通接触器km1(即mcc)线圈110v,使放大器主电源接通。
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急停故障诊断
急停故障是指,根据机床急停生效条件无法正常使用急停功能。
故障现象:
屏幕下方出现红色闪烁“emg”字,且无法解除,或伴有外部报警ex1000;观察到ka10不吸合;观察到km1不吸合,也听不到接触器吸合的声音。
诊断方法:(对照图4)
(1)进入pmc诊断画面或梯形图查x8.4是否为“0”;
(2)查ka10回路。注意电压为dc24v;
(3)查x8.4回路;
(4)查cx4。将cx4插头拔下,用万用表测量两端应短路。如果为开路,则为急停回路有故障;
(5)查km1回路,检查km1两端电压。注意电压为ac110v;
(6)检查各个插头是否接触不良,包括cnc主板与主回路的连接。
这里需要指出的是,急停按钮≠急停信号,即急停生效条件不仅仅指急停按钮。
如图3、4所示的急停梯形图和急停电路都比较简单,实际机床上较此复杂多了。出于安全考虑,机床厂往往将一些重要的安全信号与急停按钮串联。
比如,把超程当急停处理,此时,各轴所有的超极限行程开关都串联入急停电路(a);再比如,一台机床上可能不止一个急停按钮。
发生急停故障的原因不外乎两个方面:硬件和软件。机床使用过程中的急停故障一般为硬件引起。排故时,要对照机床急停生效条件,对回路中的每个点、每根线、每块电源加以检查。
至于学生们在实训(新机调试)时经常碰到的“一开机即急停报警”,则一般是软件引起,比如梯形图逻辑搞反、pmc停止、i/o模块地址未分配等。
(文/汤彩萍)


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