安全集成功能數(shù)據(jù)鏈路淺析

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。