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      安全集成功能數(shù)據(jù)鏈路淺析

      2020-11-11 22:37:07盛勇

      摘 要:文章通過(guò)對(duì)于西門(mén)子安全集成功能數(shù)據(jù)和信號(hào)傳遞過(guò)程的研究,摸清安全集成功能的脈絡(luò),進(jìn)一步了解安全集成的原理,為日常的維護(hù)和分析提供理論依據(jù)。

      關(guān)鍵詞:安全集成;數(shù)據(jù)鏈路;PLC

      一、 基本概念

      在介紹數(shù)據(jù)鏈路前,需要了解以下幾個(gè)概念。

      SPL:安全程序邏輯。

      NCK-SPL:NC端的安全程序邏輯。

      PLC-SPL:PLC端的安全程序邏輯,由NCK-SPL“映射”而來(lái)。

      SGE/SGA:安全相關(guān)輸入/輸出信號(hào),用來(lái)控制軸的運(yùn)動(dòng)/采集軸的狀態(tài)。

      INSE/OUTSE:NC端邏輯外部輸入輸出信號(hào)。

      INSI/OUTSI:NC端邏輯內(nèi)部輸入輸出信號(hào)。

      INSEP/OUTSEP:PLC端邏輯外部輸入輸出信號(hào)(字母P即代表PLC)。

      INSIP/OUTSIP:PLC端邏輯內(nèi)部輸入輸出信號(hào)(字母P即代表PLC)。

      注:INSI中的I代表INTERNAL(內(nèi)部),INSE中的E代表E=EXTERNAL(外部)。

      二、 NC端數(shù)據(jù)鏈路

      (一)外圍I/O與NCK之間的鏈接——硬件與軟件的鏈接

      橋梁:MD10385...89

      MD 10385:$MN_PROFISAFE_MASTER_ADDRESS

      確定安全模塊源地址,默認(rèn)2002,16進(jìn)制為7D2

      MD 10386:$MN_PROFISAFE_IN_ADDRESS

      安全輸入模塊地址,和撥碼開(kāi)關(guān)一致

      MD 10387:$MN_PROFISAFE_OUT_ADDRESS

      安全輸出模塊地址,和撥碼開(kāi)關(guān)一致

      MD 10388:$MN_PROFISAFE_IN_ASSIGN

      輸入量分配

      MD 10389:$MN_PROFISAFE_OUT_ASSIGN

      輸出量分配

      通過(guò)上述幾個(gè)參數(shù),將外部的I/O信號(hào)通過(guò)虛擬的連線和NCK聯(lián)系了起來(lái),定義了NC端邏輯程序的外部輸入輸出信號(hào)(INSE和OUTSE),部分早期設(shè)備由于沒(méi)有采用PROFISAFE模塊,地址采用MD10390和MD10392來(lái)確定。

      (二)NC與驅(qū)動(dòng)控制(SGE/SGA)之間的鏈接——控制/反饋的形成

      橋梁:MD36970...79、MD36980...90

      其中

      MD36970...79為安全輸入信號(hào)(SGE),用來(lái)控制軸的運(yùn)動(dòng)。

      MD36980...90為安全輸出信號(hào)(SGA),用來(lái)讀取軸的狀態(tài)。

      通過(guò)這一系列的參數(shù),確定了NC端邏輯程序,也就是NCK-SPL(Safe.SPF)運(yùn)算的結(jié)果(INSI和OUTSI)所對(duì)應(yīng)的具體的控制功能(SGE)和采集目標(biāo)(SGA)。

      這樣,NC端的鏈路便完成了,當(dāng)然,相應(yīng)傳遞過(guò)程還有很多控制參數(shù)(時(shí)鐘周期,啟動(dòng)方式等等),以及具體安全功能的屬性參數(shù)(例如速度限制值,安全限位值等等),限于篇幅,文章暫時(shí)不展開(kāi)討論。

      三、 PLC端數(shù)據(jù)鏈路

      (一)外圍I/O與PLC程序之間的鏈接

      橋梁:DB18.DBB38-45/46-53(分別確定INSEP/OUTSEP在PLC程序中的地址)。

      共16個(gè)字節(jié),用來(lái)定義和存儲(chǔ)PLC端安全集成相關(guān)的外部輸入輸出變量(INSEP和OUTSEP),這些變量會(huì)被PLC-SPL(PLC程序中的安全邏輯程序)調(diào)用和運(yùn)算。

      (二)PLC程序與驅(qū)動(dòng)控制(SGE/SGA)之間的鏈接

      橋梁:DB18.DBB62-69/54-61以及DB[Axis].DBW22/32、DB[Axis].DBW108/110。

      在上一節(jié)介紹的外部輸入輸出信號(hào)(INSEP和OUTSEP)經(jīng)過(guò)PLC-SPL運(yùn)算后,其運(yùn)算結(jié)果會(huì)通過(guò)上述地址產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部輸入輸出信號(hào)(INSIP和OUTSIP),這只是實(shí)現(xiàn)對(duì)軸控制的第一步,要實(shí)現(xiàn)每根軸具體的控制功能,上述的信號(hào)會(huì)被“傳遞”到每根軸中。

      參數(shù)定義好后,再通過(guò)各軸的PLC控制程序,完成安全功能的各種邏輯,PLC端的SGE和SGA信號(hào)位置為DB[Axis].DBW22/32、DB[Axis].DBW108/110。

      這樣,PLC也實(shí)現(xiàn)了外部的I/O信號(hào)到具體各軸的安全功能的傳遞。

      四、 數(shù)據(jù)鏈路示意圖

      NCK-SPL在PCU中,文件名為“safe.SPF”,PLC-SPL由“safe.SPF”映射而來(lái),在PLC中存儲(chǔ)并運(yùn)行,兩個(gè)邏輯程序猶如雙胞胎一樣,同步運(yùn)行,并時(shí)刻進(jìn)行著校驗(yàn)比對(duì)。

      MD10386...89是NCK-SPL與外部硬件聯(lián)系的橋梁,這條聯(lián)系是虛擬的聯(lián)系。

      NCK-SPL運(yùn)算完成后,需要通過(guò)MD36970...90參數(shù)鏈接,對(duì)NCK中的SGE和SGA信號(hào)進(jìn)行賦值和控制,從而完成對(duì)軸的控制。

      DB18這個(gè)數(shù)據(jù)塊為西門(mén)子專(zhuān)門(mén)留出的供安全集成使用的存儲(chǔ)區(qū),它承擔(dān)了安全邏輯內(nèi)外部輸入輸出的連接作用,對(duì)外聯(lián)系了PLC硬件,對(duì)內(nèi)聯(lián)系了驅(qū)動(dòng)的SGE/SGA信號(hào)。

      每臺(tái)設(shè)備、每個(gè)系統(tǒng)版本具體的數(shù)據(jù)鏈路會(huì)有差異,上圖只是最基本的脈絡(luò)和原理。

      抱閘測(cè)試和停車(chē)測(cè)試比較特殊,它們雖然是安全集成功能,但具體的邏輯卻完全由PLC完成,NC并不參與運(yùn)算,但仍然遵循安全集成的雙通道校驗(yàn)原則,不過(guò)只是由PLC將運(yùn)算的結(jié)果“告知”NC,通過(guò)PLCSIN這個(gè)信號(hào),文章暫不討論,以后會(huì)繼續(xù)和大家分享。

      部分機(jī)床開(kāi)發(fā)廠家會(huì)利用用戶數(shù)據(jù)(eg:14512參數(shù))作為打開(kāi)和關(guān)閉安全集成功能的“開(kāi)關(guān)”。

      作者簡(jiǎn)介:

      盛勇,南京高精齒輪集團(tuán)有限公司。

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