数控系统中PLC电气控制的应用

三、PLC在数控机床中的安全互锁

　　（一）安全互锁

　　我们可以假设现在有A、B两个加工过程，基于安全角度考虑，A动作后会对B动作有所限制，则这种限制则称为A对B有安全互锁，如果A与B互有安全互锁功能，则称其为双向安全互锁。PLC在异常的情况下，要有安全互锁功能紧急保护设备与操作者，而且要向操作者发出报警。所以在设计时要详细分析易出现事故的工作环境，在电气设计过程中实现安全互锁功能。

　　（二）急停

　　如果发生了紧急情况，操作人员要按下急停按钮，以防止出现事故或者事故进一步扩大，所以争停按钮非常重要，必须保证其可以将各运动部件及时停止，比如进给轴、刀架以及主轴等等。目前常见的作法是按下急停按钮除了控制电源外，其它的动力电源全部关闭。还可以按停急停按钮将各运动部件驱动器的使能信号切断，不过这种方法不适用于驱动器失控的情况下。在电气设计中，急停的安全互锁是必不可少的。

　　（三）限位

　　如果进给轴或者其它移动部件有位置要求，超出了设计的行程范围，则要利用限位信号对其予以保护。通常限位信号不仅要在出现限位时禁止移动部件发生移动，而且还要向NC发出限位方向的通知，从而如果脱离限位状态是通过超程解除等方法来实现的情况下，不会出现由于误操作而导致超行程的进一步扩大，即只允许移动部件向着限位方向的反方向移动限位。通常这种安全互锁在电气设计与软件设计时可以实现。

　　（四）进给驱动装置

　　 一般数据机床自动加工过程中的进给运动需要由至少两个或者以上的进给驱动装置共同完成，所以如果其中一个驱动装置发生报警，则自动加工装态就要停止。通常在软件设计过程中，即可实现这种驱动装置的安全互锁。

　　（五）主轴单元

　　机床的刀具或者工件所产生的切削运动是由数控机床的主轴回转运动所带动的，主轴单元的安全互锁主要包括以下几点要求：第一，如果主轴出现报警，则要立刻停止自动加工，以避免刀具或者主轴被损坏；第二，如果主轴的档位有数个，则主轴未成功换挡的情况下要禁止机床继续自动加工以及主轴不可再连续运动；第三，如果主轴处于运动的状诚，要绝对禁止需要主轴静止才能操作的过程，比如自动换刀或者刀具的松紧等。通常在进行软件设计时可以实现前两点，而第三点则可以通过电气设计来实现。

　　（六）三相异步电动机的换向

　　电机的旋转方向可以通过更换三相异步电机任意两相电源来实现。如果同时闭合控制正、反转的两个交流接触器，就会使得在相电源的其中两相出现短路，所以该两个交流接触器控制要双向安全互锁。而且交流接触器的释放会相对滞后，如果两个交流接触器的控制线圈同步得电，则仍然存在一个瞬间同步接通的过程，从而使得电源瞬时短路，所以软件设计过程中正、反转的安全互锁必不可少。

　　（七）换刀

　　在换刀或者换刀不成功时，要绝对禁止主轴运动，特别是铣床，而且系统程序的自动加工进给也要同时禁止；自动换刀镗铣床如果使用的是盘式刀库或者机械后，则在松、紧刀时要禁止Z轴移动。当自动换刀镗铣刀库与主轴靠近时，Z轴要禁止移动，在刀具未被夹紧的情况下，主轴要禁止旋转，机床的自动进给同样要禁止。

四、调试

　　按照相关要求对数控控制柜、现场接线进行全面检查后，就要进行成套设备的联机调试，在通电的情况下，出于安全考虑，要准备随时按急停按钮以便即时切断电源。通常调试的基本步骤如下：第一步，进行通电试车，在通电后先观察是否有报警，再将其它各部件手动启动，对导轨的运行状况、部件的运转情况、安全装置的作用等进行测量；第二步，程序的调试，利用通讯接口将事前编好的梯形图传送至控制系统，再由监视功能调试梯形图程序；第三步，调试伺服系统，以保证机床的运行效率；此外还要对机床的运行参数做进一步的优化，以保证系统处于最佳的工作状态。