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Die Anwendung von SPS im Sicherheitsdesign von NC-Werkzeugmaschinen
08.12.2023
CNC-Geräte sind ein technologieintensives und wissensintensives mechanisches und elektrisches Integrationsprodukt. Die Technologie ist fortschrittlich, die Struktur komplex und der Preis hoch. Mit der kontinuierlichen Expansion der Produktionsunternehmen und der kontinuierlichen Verbesserung der Geräteautomatisierung nehmen auch die Art und Anzahl der in CNC-Werkstätten verwendeten CNC-Geräte zu. Um CNC-Werkzeugmaschinen besser nutzen zu können, müssen wir den Aufbau, die Funktion und das System von CNC-Werkzeugmaschinen vollständig verstehen. Die Bewegungssteuerung von CNC-Werkzeugmaschinen wird üblicherweise auf zwei Arten realisiert: Die eine besteht darin, die digitalen Informationen des CNC-Systems (Spezialcomputer) zu steuern, nämlich die „digitale Steuerung“, wie z. B. die Vorwärts-, Rückwärts-, Links- und Rechtsbewegung der CNC-Werkzeugmaschine, die Auf- und Abbewegung des Spindelkastens und die Drehung Bewegungsverschiebung um eine lineare Achse. Diese Steuerungen werden durch die Steuerung des Servovorschubmotors mit der Differenz zwischen der durch Interpolation berechneten theoretischen Position und der tatsächlichen Feedback-Position realisiert. Der Kern dieser Steuerung besteht darin, die Realisierung der Kontur des zu bearbeitenden Teils sicherzustellen, d. h. mit Ausnahme der Punktbearbeitung muss die Bewegungszeit jeder Achse eine strikte proportionale Beziehung einhalten; Die andere besteht darin, die Spindel zu starten und zu stoppen, umzukehren, den Fräser auszutauschen und das Werkstück gemäß der vorgegebenen Logiksequenz zu spannen und freizugeben, wenn die CNC-Werkzeugmaschine unter der Bedingung des Status der Schaltsignale, wie z. B. der Fahrschalter, läuft , Sensoren, Tasten, Relais usw. im CNC-System und an der Werkzeugmaschine. Betriebskontrolle von Hydraulik-, Kühl- und Schmiersystemen. Bei der Steuerung dieser Art von Aktion handelt es sich hauptsächlich um die sequentielle Steuerung von Schaltwertsignalen, die im Allgemeinen von einer SPS übernommen wird. Die Anwendung von SPS-Programmen in CNC-Werkzeugmaschinen SPS ist eine programmierbare Steuerung. Die auf CNC-Werkzeugmaschinen verwendete SPS wird auch PMC genannt. Es hat folgende Vorteile: schnelle Reaktion. Die Steuerungsgenauigkeit ist hoch, die Zuverlässigkeit ist gut, das Steuerungsprogramm kann je nach Anwendungsfall geändert werden und die Schnittstelle zum Computer und die Wartung sind bequem. Im Allgemeinen umfassen SPS-Programme, die auf CNC-Werkzeugmaschinen verwendet werden, Systemprogramme und Benutzerprogramme. Das Systemprogramm, einschließlich Überwachungsprogramm, Compilerprogramm und Diagnoseprogramm, wird vom SPS-Hersteller bereitgestellt und im EPROM verfestigt. Benutzer können nicht direkt darauf zugreifen und benötigen keinen Benutzereingriff. Das Li-Benutzerprogramm ist ein vom Benutzer mit der SPS-Programmsprache entsprechend den Anforderungen der Feldsteuerung kompiliertes Anwendungsprogramm, um verschiedene Steuerungsanforderungen zu erfüllen. Zu den häufig verwendeten SPS-Programmiersprachen gehören hauptsächlich leiterförmige Ziffern, Anweisungstabellen, Funktionsblockdiagramme usw. Da die Aktionen vieler Aktuatoren von CNC-Werkzeugmaschinen durch die Steuerbefehle der SPS realisiert werden, kann die SPS verwendet werden, um Fehler von CNC-Werkzeugmaschinen schnell zu erkennen und zu beheben oder um durch Modifizieren von und eine ausführbare Aktion oder Funktion zu CNC-Werkzeugmaschinen hinzuzufügen Schreiben von SPS-Programmen. 2 Sicherheitssteuerungsdesign von CNC-Werkzeugmaschinen Bei der Verwendung von NC-Werkzeugmaschinen stellte der Autor fest, dass einige System-Werkzeugmaschinen den Alarm beseitigen und zum HOME-Punkt zurückkehren müssen, um das Programm erneut auszuführen, nachdem ein fehlerhafter Betrieb oder ein Fehleralarm aufgrund der Werkzeugmaschine selbst abgeschaltet wurde, bei einigen Systemen jedoch Werkzeugmaschinen müssen nach Beseitigung des Alarms nicht zum HOME-Punkt zurückkehren, um das Programm erneut auszuführen. Letzteres spart zwar ein wenig Zeit, birgt jedoch ein großes Sicherheitsrisiko. Bei einem NC-Bearbeitungszentrum in einem Unternehmen kam es zu einer solchen Situation: Während eines bestimmten Leerlaufs wurde der Maschinenalarm ausgelöst und die Maschine abgeschaltet. Nachdem der Bediener den Alarm beseitigt hatte, wurde das Leerlaufprogramm erneut ausgeführt, ohne zum HMOE-Punkt zurückzukehren, was zu einer Kollision zwischen der Spindel und der Vorrichtung führte, was dazu führte, dass die Spindelgenauigkeit und das dynamische Gleichgewicht außerhalb der Toleranzen lagen und die Prozessanforderungen nicht erfüllten der Gerätebearbeitung. Analyse der Ursachen: Wenn die Werkzeugmaschine nach dem Alarm im laufenden Betrieb gestoppt wird, hat sich der Positionszustand der Werkzeugmaschinenhalterung und der Spindel geändert (es handelt sich nicht mehr um den Ausgangszustand). Wenn das nachfolgende Programm unmittelbar nach Behebung des Alarms neu gestartet wird, kann es leicht zu Fehlfunktionen der Spindel kommen und dazu führen, dass die Spindel mit der Vorrichtung oder dem Werkstück kollidiert. Um unnötige Industrieabfälle durch Kollisionen zu vermeiden. Um die Fehlersicherheitsfähigkeit der Ausrüstung selbst weiter zu verbessern, hat der Autor ein Sicherheitssteuerungsprogramm für den Betrieb der CNC-Werkzeugmaschine für das Bearbeitungszentrum des FUNUC-Systems entwickelt. Dieses Programm wird hauptsächlich verwendet, um sicherzustellen, dass der Alarm zum Herunterfahren der Werkzeugmaschine während der Ausführung des Verarbeitungsprogramms oder des Leerlaufprogramms auftritt. Nachdem der Bediener den Alarm beseitigt hat, muss das Programm zur Rückkehr zum Referenzpunkt ausgeführt werden. Wenn das Programm, das zum Referenzpunkt zurückkehrt, nicht ausgeführt wird, kann das Programm, die Vorrichtung, die Spindel Wenn das Werkzeug in seine Ausgangsposition zurückkehrt, kann die Werkzeugmaschine das Bearbeitungsprogramm oder Leerlaufprogramm nicht ausführen, wodurch die Möglichkeit effektiv vermieden wird von Gerätekollisionen. 2.1 Designideen Die Fehlerschutzfunktion wird der Werkzeugmaschine hinzugefügt, um die Sicherheitssteuerung der Werkzeugmaschinenaktion zu realisieren, indem das PMC-Programm der NC-Werkzeugmaschine und die Bedingungen für den automatischen Betrieb der Werkzeugmaschine geändert werden, wodurch die Grenze der Startbedingungen erhöht wird der Werkzeugmaschine und das Hinzufügen der Zyklusstart-Bereitschaftsanzeigeleuchte (STEN-L), der Reparaturanzeigeleuchte (RECUTL) und der Reparaturschlüsseltaste auf dem Bedienfeld. Der konkrete Plan ist: (1) Legen Sie die Startbedingungen der Werkzeugmaschine fest: ① Die x-, y- und z-Achsen müssen zum zweiten Referenzpunkt zurückkehren und die A-Achse muss sich bei 90 befinden. Status (STA - ENI); ② Das Werkzeug auf der Spindel ist das Anfangswerkzeug (T6) oder das Leerwerkzeug (T14) (STA-EN2); ③ Achse A befindet sich im Klemmzustand (STA-EN3); ④ Die Klemme befindet sich im gelösten Zustand (STA-EN4). Die Werkzeugmaschine muss die vier Bedingungen gleichzeitig erfüllen, um das Bearbeitungsprogramm für die automatische Bearbeitung (STA-EN) auszuführen. Der Zweck dieser Einschränkung besteht darin, der Werkzeugmaschine zu ermöglichen, das RETURN-Programm auszuführen, nachdem ein Alarm aufgetreten ist, und die Werkzeugmaschine dann im AUTO- oder MEM-Modus laufen zu lassen, nachdem die Standby-Maschine in den normalen Betriebszustand zurückgekehrt ist, um zu verhindern, dass das Programm ausgeführt wird Ausgehend vom Zwischenzustand führt dies zu einer Maschinenkollision. (2) Wenn die Startbedingungen nicht erfüllt sind und die Zyklusstart-Bereitschaftsanzeige nicht leuchtet, drücken Sie die Taste [CYCLE START] und die Werkzeugmaschine generiert „61.0 CYCLE START NOT DAY, PLEASERTURN!“ Alarm, der den Bediener an den Grund erinnert, warum die automatische Bearbeitung der Werkzeugmaschine verboten ist, und an die zu ergreifenden Maßnahmen. (3) Wenn ein Werkstück repariert werden soll, kann es erforderlich sein, nur einen bestimmten Programmabschnitt auszuführen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Rework-Schlüssel angeschlossen werden. Nach Aufleuchten der Rework-Kontrollleuchte kann das nachbearbeitete Werkstück bearbeitet werden. Im Reparaturverarbeitungs- oder Einzelsegmentverarbeitungsmodus ist das Gerät nicht durch den Zustand „Bereit für Zyklusstart“ eingeschränkt und kann in einem Zyklus gestartet werden.