施迈赛ESALAN安全PLC在数控加工中心的应用

安全保护的迫切性
近年来，我国机床加工等装备企业得到快速发展。从技术上，机床装备相继得到很大的进步，已经不亚于国际水平，有些甚至达到国际领先水平。但是在市场上，很多机床的售价偏低，特别是高档机床，面临洋品牌、价格、质量等很多方面的挑战。主要原因之一是国内很多企业只注重在机床功能和应用上的研发、改进，而在安全、环保等方面，未能满足国际相关的标准，和国际市场接轨还有很大差距，从而导致一些企业产品出口受阻，不能在国际舞台和国外品牌一争高低。出于企业出口的需要，很多企业已经逐渐从开始模仿到自觉加强安全保护，自我约束和安全意识不断提高。另一方面，随着改革开放广度和深度的不断加大，众多外资企业进驻国内，参与国内市场竞争，抢占市场。装备企业不得不面临很大的竞争压力，采取积极措施应对。单纯通过降低生产成本的方式是有限的，增加产品附加值才是主要途径。除了产品功能完善、齐全外，产品安全、可靠性高越来越成为用户选择的主要原因之一。国内同行竞争的加剧，导致企业追求生产率以降低经营成本，安全事故也相应增加。国家不断在加大安全立法、执法的强度，安全标准相继出台，安全已经成为人们日常生活、工作关心的话题。机床加装安全保护装置，不仅成为个人的自我保护要求的体现，也是维护企业利益，降低意外风险损失的有效途径，因此加装安全保护措施已经成为数控类机床的标准配置。目前数控类机床安全保护大多采取的方式是各个安全保护装置独立设计后拼装在一起，不能很好有效地实现一个完整的系统解决方案。为此，笔者这里对某进口机床配置的ESALAN 安全PLC 安全继电器产品给予介绍，并提供给大家设计选择安全保护装置的内容和方法，也可作为选择安全继电器的参考。

选择安全产品的基本原则
根据欧洲机器指令和EN954-1 安全等级的基本要求，首先依据机器的工作模式、功能，需要对机器工作可能存在的所有危险进行分析、评估，确定机器各个部分的危险等级，从而选择相应的安全等级，一般选3 级可以满足大多数的应用。接着对所有要做安全保护的部分进行统计，包括输入、输出、保护的安全等级、系统的工作模式、系统复位方式等。最后设计、选择合适的安全保护方式和产品。

ESALAN COMPACT 的外观和性能简介
ESALAN COMPACT 是一集成若干安全继电器（5~8 个）于一体的安全PLC。可以提供用户24 个输入（E02.0~E04.7），9 个半导体安全输出(A00.1~A00.7, A01.0, A02.0) 和3 个安全继电器输出(A01.1~A01.3)，以及内部64 个时间继电器(T00.0~T63.0) 和512 个标志符( M00.0~M63.7)。


安全PLC 输入允许单通道或双通道。它对每一个外部输入都采取双通道数据处理。
ESALAN 内部设有两个不同生产厂家的不同设计、制造工艺的微处理器，内部软件也是采取不同设计思路，因而无论硬件、软件同时出现故障的几率非常低。同时基于它们基础而设计的两个监控系统互为冗余，只有两个系统均检测到该信号正常且允许输出，一个对应的逻辑信号才正确地得以传送到下一级接受单元，直到输出。
ESALAN 保护系统
根据该数控机床的结构和性能分析，确定系统安全等级为不低于3级。其中对输入点数
统计如下：
1． 安全防护门，左右各1 扇，安装有2 个门锁开关和2 个门限位开关Q1，Q2。
2． 紧急停止按钮E1，E2，触摸屏操作台上1 只，机器操作台1只。
3． CNC 轴状态检测传感器T1，T2，检测主轴的速度。
4． 液压系统压力检测保护开关信号P1，P2。
5． 工具放置位置检测信号W1。
同样输出电路也是采取双通道检测原理，CPU1 和CPU2 均正常工作，输出1 和输出2同时接通，负载才可以工作；对半导体输出和继电器输出，同样道理。只是对半导体输出，需要用户作好多余容量及干扰的吸收。根据安全保护的需要，输出点数的统计如下，其中不包括主控单元的控制信号和输出：
1． 主轴电机主控继电器2 只，Ka，Kb;
2． 液压电机接触器2 只，Kc，Kd。
3． 门锁打开信号2 个，左右各1，给Kg，Kh。
4． 电磁阀输出2 个，Ke，Kf。
5． 变频器控制安全输出1 个。
6． 安全监控灯输出1 个，指示工作状态。
接线实例


软件的实现
ESALAN COMPACT 随产品提供软件应用CD，安装到PC 上。可以实现在线设计或脱机设计、参数设定等，工作完成后，通过RS232 接口下载到装置内。无须特别学习编程软件语言，通俗易懂，类似常规PLC 一样灵活实现控制逻辑和安全监控。
和数控中心单元的通讯
安全电路的监控最终必须和数控中心控制进行有效整合，才能发挥功效。ESALAN COMPACT 提供有CAN、PROFIBUS DP、MODBUS、A-B DF1 等接口，实现和主控单元的通讯，实时地将系统保护部分的工作状态，安全装置的正常工作与否等通知主控单元，实现系统整机的安全控制和保护。此外，ESALAN COMPACT 可以提供RS232 接口，满足不同用户的需求。
结束语
ESALAN COMPACT 由于具有多输入/输出，同时具备了安全继电器和PLC 灵活编程、安全可靠等优点。因而替代多个安全继电器组合, 满足需要多个保护装置的整机、数控加工中心、自动化立体仓库、机器人现场保护、汽车流水线等场合的应用, 具有性价比高，体积小、接线方便、维护简单等特点。