840D数控系统NCK-PLC交叉报警处理分析

贾广鹏，周家帅，陈 萌

（中国重汽集团济南动力有限公司，山东济南 250220）

0 引言

西门子840D 数控系统具有安全集成功能，可对外部安全信号及伺服轴运行信号进行监控，具有很高的安全性。随着电气元件的老化，外部安全信号频发状态不良，导致NCK-PLC 交叉报警，由于对安全集成原理不清楚，只能通过频繁重启机床来解决问题，严重制约生产效率，且会降低机床的使用寿命。

1 安全集成原理

安全集成包括NCK（Numerical Control Kernel，数控核心）与PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）两部分，2 个控制器独立运行，通过设计相同的输入、输出电路及相同的控制程序，实现对系统的双通道监控与执行。安全集成使用前需要对其进行一定的配置，配置过程大致为：先对PLC 与NCK 信号接口进行配置，PLC 可以通过程序将输入输出配置给特定的DB18（Data Block，数据块）数据块内，NCK 可以通过机床的MD10390/MD10392；后在数控机床标准循环内新建一个SAFE.SPF 文件，在文件内编写相应的逻辑控制程序，再通过PROG_EVENT.SPF 循环调用SAFE.SPF 程序，PLC 中需建立一个与NC 程序完全相同的程序功能块。

安全集成还具有实时检查与比较功能，在NCK-SPL 与PLC-SPL 2 个通道内，相应信号在1 s 时间内信号状态保持不一致，系统立即停机并发出NCK-PLC 交叉报警，这也是交叉报警产生的根本原因。安全集成内部信号定义及处理流程如图1所示。

图1 安全集成内部信号定义及处理流程

2 输入信号交叉报警处理方法

设备运行中出现交叉报警，报警提示信息为：交叉报警出错NCK-PLC，DMP 31.03 Bit 00=$ A_INSEP[1]，NCK：E 28.6，根据提示信息可以看出这是输入信号不匹配导致的交叉报警，查看程序确认E28.6 传递给DB18.DBX38.0，与INSE1 为对应输入信号。查看机床模块INSE1 无输入信号，E28.6 有输入信号。

查找电气图纸，如图2 所示：数控机床24 V 电源线传输给协作机床FIBRO 机械手上K534 与K535 两个接触器上的常开触点，再经数控机床上K515 接触器上常开触点后，传输给INSE1。用万用表检查电路图中所有接触器触点发现：K534 接触器吸合，但其43，44 号触点未导通，据此，可判定交叉报警原因为K534 接触器触点损坏。

3 输出信号交叉报警处理方法

设备运行中出现提示信息：交叉报警出错NCK-PLC，$A_OUTSE[2]，NCK：0；AV -A20.1 。查看A20.1 输出信号电路图纸如图3 所示，A20.1 与OUTSE[2]的输出信号用于控制接触器K312 与K313，2 个接触器直接控制机床BUS 板24 V 与0 V电源信号。

图2 E28.6 输入信号电路

图3 A20.1 输出信号电路

查看程序如图4 所示，A20.1 等于DB18.DBX46.1，确认A20.1 与OUTSE2 为对应输出信号。查看机床OUTSE2 有输出信号，A20.1 无输出信号。输出信号A20.1 为自锁结构：其中I20.1 为启动信号，DB18.DBX 70.2 为停止信号。监控程序发A20.1 自锁断开，但所有停止信号均为导通状态，怀疑报警原因为停止信号闪断导致自锁断开。

图4 PLC 控制程序

根据判断模拟报警产生过程：查看程序，DB18.DBX70.2与输入信号DB18.DBX38.4 相关，将输入信号闪断，查看机床出现相同报警信息，报警后机床各信号状态相同，确认报警原因为信号闪断，此时可通过开启加工区防护门复位启动信号I20.1，使程序恢复自锁，从而消除报警。若报警频繁出现可根据输入交叉报警查找方法，查找与停止信号相关的电气元件故障。

4 安全集成对机床的实际作用

在对交叉报警研究的基础上，对国外数控机床安全集成信号进行梳理：输入信号用于检测机床各安全门、急停、协作机床工作状态、协作机床急停；输出信号用于控制机床BUS 板电源信号、急停电源、协作机床安全信号、机床伺服轴电机抱闸。通过查看程序发现：机床各安全门、急停、协作机床急停都会导致BUS板电源断开，机床急停信号或协作机床急停信号状态异常都会导致急停电源断开，机床各安全门信号异常会导致协作机床安全信号断开，急停会导致伺服电机抱闸动作。

根据上述信息可以得出：安全集成可通过自身的双系统，检测机床安全信号状态，控制机床控制电源及抱闸，这种操作独立于机床的外部逻辑，可降低电气元件损坏对安全系统的风险。当数控机床与协作机床都具有安全集成功能时，2 个机床通过控制接触器进行安全信号交换，可减小通信故障对机床安全工作的影响。

5 结束语

安全集成的使用可提高设备安全性，具有良好的社会效益。但在使用中偶发NCK-PLC 交叉报警。介绍安全集成的原理及配置方法，列举输入交叉报警与输出交叉报警案例，详细说明报警原因及处理方法，梳理国外先进机床上安全集成的信号使用方法，为国产设备提供参考。