西门子802D SL系统紧急回退功能的实现

杜宏祺 刘井义 韩仲芳

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005）

西门子802D SL系统紧急回退功能的实现

杜宏祺 刘井义 韩仲芳

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005）

利用西门子802D SL系统的中断控制来实现机床轴回退的功能，保证机床安全可靠运行。

中断控制 紧急回退 电容模块 直流母线

现代切削加工中，不少用户要求数控机床具有紧急回退功能，以保护被加工的工件和刀具以及机床不被损坏。而西门子802D SL系统没有这个功能，只有选840D这样的高档系统才具有此功能。840D系统是通过检测611D直流母线电压，当母线电压低于正常（设定）值时，驱动器会自动触发设定轴的自动回退功能，回退量由回退时间和回退速度来决定，为了保证回退需要的能量，必须增加电容模块来存储电能，电容模块的大小是根据回退轴所需的能量计算得来。但如果选用840D系统，则机床的成本会很高。虽然西门子S120驱动系统不具备紧急回退功能，但我们可以通过西门子802D SL系统的中断控制来实现机床轴的回退功能。

1 控制原理

数控系统驱动中检测到断电故障，立即触发PLC发出中断指令，数控系统就会停止正在执行的加工程序，而去执行相应的中断程序，只要把要回退的轴用回退指令编写在中断程序中，就可实现断电回退的功能。用户通过这种方法使机床紧急回退动作变得更灵活。

2 硬件要求

（1）UPS电源 需要选择UPS稳压电源用来保证机床突然断电后，驱动系统和PLC以及NC系统能正常工作，需要提供24 V电源。

（2）电容模块 电容模块用来存储电能，为机床回退轴提供所需的能量。根据机床回退轴的数量、各回退轴的回退距离和要求的回退速度计算出机床所需的电容模块的规格及数量。电容模块存贮的能量只有大于轴回退时所需要的能量，才能保证机床加工工件和刀具不被损坏。

3 电容模块的选择方法

（1）电容模块存贮能量的计算

反馈制动时计算用公式：

电源故障时计算用公式：

（2）轴回退所需能量计算用公式

旋转轴计算用公式：

直线轴计算用公式：

制动过程中：ηG=ηMηINV

加速过程中：ηG=1/（ηMηINV）

式中：VDClinkmax为最大直流母线电压;VDClinkn为直流母线额定电压;VDClinkmin为最小直流母线电压;P为机床回退轴总功率;tv为回退时间;Mmot为最大扭矩;Fmot为回退受到的最大应力;nmotmax为最高转速，r/min;nmotmin为最低转速，r/min;Vmotmax为最高速度，m/s;Vmtomin最低速度，m/s;ηG为总效率;ηM为电动机效率;ηINV为反相效率。

4 控制原理

当直流母线过压或欠压时Vdc控制将被激活。在母线中，一个或多个驱动器可被用于释放DC link。这种功能可防止因为直流母线电压而出现故障并保证驱动器始终正常运行。通过设定参数p1240可激活该功能，并且在发生过压或欠压时该功能将起作用。当直流母线电压波动达一定程度时，受其影响，电动机的转矩限制将在Vdc控制器上激活。此时的电动机可能不再维持在给定速度上或者其加速/制动时间将延长。

当电源故障时，电源模块将无法提供直流母线电压，特别是在直流母线向功率模块发出功率时。为了在电源故障时维持直流母线电压，Vdc_min控制器将在一个或多个驱动器中激活。如果低于在p1248中设定的电压阈值，这些驱动器将减速以便其动能可被用于维持直流母线电压。该阈值应比功率模块的关闭阈值稍高。功率模块重新复位后，Vdc控制器将自动停止工作并且驱动器将再次回到给定速度。如果电源无法恢复供应，直流母线电压将在驱动器的动态能量耗尽后崩溃。因此选择的电容模块和UPS稳压电源容量必须满足回退轴需要，即检测到直流母线电压低于一个设定值后，电容模块通过UPS稳压电源提供供电，为直流母线供给能量，保证机床轴回退。

由图1可知，当直流母线电压低于P1248设定的电压阈值后，驱动会制动（电动机转速下降），只有在直流母线电压恢复正常以后，电动机转速才会回到原来的设定值。

5 激活中断功能

在激活轴回退功能前，必须先激活异步子程序功能。需要设置下列系统参数：

在选定单段执行的情况下ASUP也连续执行

MD11602 设置ASUP启动执行的条件

MD11604 定义大于该优先级的中断程序

上述参数定义之后，还需要在 PLC程序中对ASUP进行初始化定义：

中断初始化程序如下：

利用802D SL系统的中断控制实现了机床轴紧急回退的要求，避免了机床在加工过程中发生紧急事故（如机床突然断电）导致刀具、工件以及机床的损坏，保证机床的安全使用，从而提高了机床的安全可靠性。

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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，高级工程师，从事数控机床电气设计与调试工作。

（编辑 孙德茂）（

2009―08―03）

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