谭伟 刘刚
航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳
摘要:数控机床在生产中一直占有重要的地位，随着各方技术不断升级和优化，对于生产的安全性问题更加重视。本文通过叙述西门子安全集成技术概况，分析了在数控机床上应用这项技术的必要性。
关键词:安全集成，数控机床，应用
引言
生产安全性问题一直是在各行各业所强调的重要问题，提高相关技术的安全性，可以降低潜在危险，或者降低资源的浪费。每个国家都会对人和环境等资源进行技术性保护。西门子系统安全集成功能就是专门控制系统安全的一个部分，他关注功能性安全。
其实各个国家对安全保障的理解和要求都不同，在欧洲国家使用的设备和技术都应以法律为标准，在法律范围内和保障安全的前提下进行使用；而在美国部分地区工作的前提必须保障环境和劳动人员不会受到各种威胁伤害。在我国飞机制造和生产行业，对于安全保障也有一些标准和依据，但是由于这方面的理念和技术起步较晚，所以应用范围并不是很广，应用程度也不是很深。本文所讲的是将安全集成技术应用于数控机床上，这项技术的实施，不仅可以提高工作人员的工作安全性，更加可以为设备的流畅运行提供保障，因此，安全集成技术在机床生产制作中应用效益十分良好。
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一、西门子安全集成功能的介绍
1.功能要求
西门子安全集成功能对于硬件的要求是需要遵循2+1原则进行安全信号传送，并且输入与输出信号都需要双通道与单通道的检测信号的输入。控制逻辑是由不同的硬件操控软件进行运行的，软件运行时使用的逻辑是一样的，并且可以得出相同的结果，逻辑控制是使用双通道控制的。在工作人员的保护上，要特别设置出额外区域作为保护区，防止发生事故造成伤害。
2.西门子安全集成功能的优点
传统安全功能是人工操作按钮或传感器进行信号传达请求的，在硬件设备上是使用继电器作为载体执行动作。虽然传统安全集成功能的各项设备都比较独立，很多机床设备都是通过连接其他的硬件设备来进行使用和保护工作的，当发生意外时，这些额外的硬件设备及时断电来确保工作人员的的安全，但是它只能控制某一硬件或机构，比较死板，不能适应现代复杂灵活的制造，并且当断电后再重新连接的工作流程比较复杂，既耗费人力物力又浪费工作时间，影响生产效率。
而西门子安全集成功能虽然也是使用双通道传感器和按钮作为信号传达的，但是他的执行机构与传统模式不同，西门子安全集成功能的执行机构是驱动器，驱动器的优点是在使用上更加灵活多样，并且反应速度更快，从根本上提高工作效率。并且西门子安全集成功能也保留了传统安全功能的独立性。但是他通过减少复杂的线路连接与零碎部件，使现场布局更加简单，因此工作人员的操作更加简洁和方便。在其他功能上也有与之前升级和优化的地方。比如对于数据有了同步功能，能够及时将各方数据进行检验，并且对于各项设备的安全性都有了检验设置。
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3.基本原理介绍
西门子安全集成功能已经通过了CE测试，能够应用于实际机床制作生产中，对工作人员及相应设备进行保护。对于EN954-1所规定的安全标准和功能都已经通过测试，这就意味着在硬件配置中不需要其他驱动器等设备，可以降低制作成本，使整个线路组成简化。并且传感器和执行器不需要其他设备的连接，可以直接进入到双通道内，比如与抱闸和按钮等进行直接的联系，其他逻辑操作等安全技术也已经成功在系统内部顺利执行。数控机床的正确运行，需要满足几个功能比如当进行模式转换时，需要设备具有转换开关；当机床内出现被迫停止或防护问题等意外时，需要机床能够保证及时停车，并及时进入到保护区域内；在机床运行制作时，速度的控制也十分必要，因此需要专业人员对速度进行实时监控，每一个模式有不同的移动速度，一旦超出就会使通道失去控制，造成不必要的风险，除了实时监控以外，还需要在适当的时间进行有规律的安全检测排查隐患问题。
二、安全集成系统与数控机床
1.关于数控系统的概况
西门子数控系统是集合式的数控技术，它不仅具有搜索查询功能，并且能够分析数据和控制数字，以控制为主要功能的技术，可以进一步开发软件应用。另外，西门子数控系统可以与其他自动化设备和软件进行协同合作运行，在控制系统的功能上，进一步增加做功循环、供应补偿等额外效益，是一种新
兴的软件操作控制技术。这种西门子数控系统随着之后不断与智能化设备结合使用，能够提高资源利用效率，保证软件有效开发。
2.在数控系统中西门子安全集成技术的工作原理
西门子安全集成的功能有：可以进行实时速度监控和静态监控，有额外建立保护区域，并且与工作区域进行隔离分割，安全性比较高，关于内外部信号传达逻辑都是直接联系的，没有额外的硬件设备，因此信号传达直接流畅，这些功能依靠三个结构保障，分别是数据采集、安全逻辑和数据校验。西门子安全结构如图所示。在数据采集阶段中，电机内的安全信号通道内传递数据给PLC和NC处理器，在一段时间后接收到处理器的反馈数据，在由系统将数据输入到驱动器内。在安全逻辑阶段，是通过驱动器的CUP进行运行的，在驱动器内一些运行的安全数据和反馈结果可以进行比较，各部分软件和硬件都会有规律的在一定间隔内接受检测。NCK和PLC的运行数据是没有接触的，都是在自己的部分独立运行，但是所使用的逻辑是一样的。最后在驱动器、处理器等几个系统中进行数据校验，通过几个设备同时运行，可以推动执行器运动并安全制动每个运行轴。
三、安全集成技术的维修过程
在西门子安全集成技术中，已经设置了安全预测功能，可以通过菜单下状态栏选项跳转到安全集成状态界面，对设备和系统的运行状况进行查看。将安全集成技术应用于数控机床上的方法与传统方法有区别，所以在设置相关警报时需要进行多项排查。比如检测电气原理图和安全子程序，在进行完全了解后，最终才能确定故障点。找到出现故障的位置后，可以利用传统方法进行维修，比如检查气缸驱动是否流畅，或者开关门是否正常运行等。由于报警设备是由生产厂家已经设置好的，所以再报警后无法从报警设备中找到发生故障的明确位置，需要人工进行排查，但是可以根据报警信息判断安全信号是由外部引起还是内部引起，在通过阅读电气原理图寻找故障原因。
结束语：将安全集成功能应用于数控机床中，简化了整个电机的设备组成，使操作更加方便，也是提高了工作人员和环境的保护力度，使整个机组生产和运行更加稳定和安全。所以在近些年来的生产中对于安全集成技术的应用越来越高，所以后续维护工作的要求也就更高。但是不容置疑的是安全提升技术的使用，大大降低了系统制造的成本，也提高了生产效率，所以在未来发展中可以不断优化和升级安全集成技术系统，与数控机床工作更好地配合起来。
参考文献：
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