西门子BISHOP断电保护改造

胡泽慧

(上海机床厂有限公司 上海200093)

随着数字化时代的深入发展，机加工设备早已步入了数控时代，技术升级在带来产品精度提升、设备结构简化、设备制造效率提高的同时，问题也随之而来。机加工设备的“联动”关系由数控系统测量并控制，如果一旦失去电力的支持，联动关系就会被打破，同步关系被打乱，相关的机械部件任由各自的惯性开始自由“发挥”，刀具、加工件、夹具等等都有可能遭到物理损伤。为了避免这一情况的发生，根据在西门子 840D系统中的实际应用[1]，针对这些影响机床正常运行的不安全因素进行了改造，使设备在断电情况下能安全工作。

1 动力电源的接线

动力电源的接线，如图1所示。

图1 动力电源接线

图1中，(A连接)左边P600，M600与P500，M500的连接是为了在失电情况下，由直流母线上的能量转化为控制电压供给后面的NCU(NC，PLC)和CLOSE-LOOP CONTROL(6SN1118)工作用。(B连接)将右边直流母线尾端连接到600 V电荷泵，是为了在断电后给模块提供驱动电动机的能量。

2 控制电压的接续

控制电压的接续，如图2所示。

图2 控制电压的接续

将APC的UPS串接在SITOP 24 V电源的前端，断电后，UPS内部会以极快的速度将电源从220 V切换到电池上去，这样就保证了对外围PLC、DP模块、OP和MCP等设备的用电(包括电磁阀等柜内低压元器件的用电)。

注:根据各设备的不同情况，可以按实际情况保证电源的供给。

3 断电信号的采集

在主电路上取220 V电压连接至小继电器的线圈上，如图3所示。

图3 断电信号接线

在有电的情况下，常闭触点呈打开状态，24 V信号无法进入PLC；在断电的情况下，常闭触点闭合，24 V信号进入数字输入端，被系统采集到(此24 V信号必须在断电之后有供给，需接在有 UPS支持的一路上)。

4 程序的处理

完成上述所有硬件连接之后，将要进入程序处理。程序处理大致可以分成PLC处理和NC处理。

4.1 PLC处理

首先从设备端上传一个PLC程序做好备份，以防万一。

4.1.1 功能开通[2]

在进行 PLC修改和相关操作前，必须修改OB100，将FB1的参数NCKomm改为TRUE(使用FB2，FB3，FB4的时候都要设置此项)，此操作是相关功能块使用的必要条件。

此参数的修改生效条件是PLC重启，也就是说必须重启设备(NCK RESET)或者断电后重新上电才能激活。

注:在OB100startup baseprogram PLC启动时只运行一次该组织块，FB1 run_up baseprogram 运行启动功能块，主要协调系统启动时的一些说明工作。

4.1.2 建立异步子程序(ASUP)的关系

创建DB101(DB号可以根据实际情况取名)，其中内容设置成:

Address Name Type Actual Value+0.0 path String[32]‘/_N_SPF_DIR/’+34.0 Pname String[32]‘/_N_RET_SPF/’

在符号表中，为DB101添加符号prog_var；然后在OB1或FCXX中新建一个NETWORK。作用是将RET.SPF子程序和中断号1连接起来，如果出现中断号1，系统会自动执行RET.SPF子程序。(确保工程中有 FB4功能块，若没有，可以从相应的LIB中调取，DB100为该功能块调用的背景数据块，不用事先建立，只需要在CALL时键入，然后软件会弹出提示框询问是否新建，按“是”即可)[3]

完成所有PLC编程之后，把程序块下载到PLC中。在上述程序段内有类似于ERROR，DONE，STARTERR，STATUS等信号位，目的是当程序调用和启动出错的时候，可以有一个诊断的手段，使编程人员知道目前出了什么问题。

4.2 NC处理

在子程序页面新建一个名为 RET.SPF的子程序[4]，在该程序内编写设备在断电之后所做的动作，完成退刀的步骤。

完成之后下载(LOAD)到 NC内，并给予ENABLE程序使能。

完成上述所有操作之后，重新启动设备(NCK RESET)。设备在上电之后，将控制电源的按钮按下，说明了异步子程序的关系。当设备处在NC程序运行状态且主轴在运动时，将外部的断电信号接通后，程序会从当前运行的程序段跳转至RET.SPF子程序，执行相关的退刀动作。

5 结语

经过现场多次缜密的测试，此项功能运行正常且程序可靠，对西门子BISHOP断电保护改造后，消除了故障的隐患，保障了机床的运行安全。执行程序经过处理后，提高了零件的加工效率，效果明显。运用这个方法，可以使设备在断电情况下进行安全工作，解决了设备在失电后的联动和同步关系，为设备正常运行及满足生产要求提供了可靠支持。

[1]西门子公司.SIEMENS 840D系统高级编程手册[Z].2006.

[2]西门子公司.541_SINUMERIK_810D/840D简明调试指南技术手册2006[Z].2006.

[3]西门子公司.STEP7编程手册[Z].2006.