行程保护程序优化方式

1.行程保护的方法

从安全、可靠运行的角度考虑，数控机床的进给轴行程保护原则上应具有软件限位、硬件限位、超极限急停3层保护措施。

1）软件限位。软件限位是通过CNC参数设定对进给轴行程所进行的限制和保护，它通常在轴完成回参考点操作、机床坐标系建立后才能生效。

软件限位是CNC根据进给轴的实际位置（手动）或指令位置（自动），通过软件判别坐标轴是否超程或可能出现超程的功能，当加工程序自动运行时，它可在运动指令执行前检测。软件限位一旦生效，CNC将产生软件限位报警，对应的进给轴减速停止。软件限位可禁止进给轴在指定方向的运动，但通常可通过JOG方式的反向运动退出。

软件限位的位置有时可选择多个，例如，在802S/C/D上，当软件限位选择信号V380∗1000.2/V380∗1000.3为0时，可选择CNC的第一软件限位设定参数MD36100/36110作为软件限位位置。如信号V380∗1000.2/V380∗1000.3为1，则可选择CNC的第二软件限位设定参数MD36120/36130作为软件限位位置等。

2）硬件限位。硬件限位是通过PLC信号对进给轴行程进行的限制和保护，它需要在机床上安装行程限位开关，并编制相应的PLC处理程序。

无论进给轴是否完成回参考点操作、机床坐标系是否建立，硬件限位保护功能都将始终有效，因此，它也可用于进给轴回参考点前的手动操作保护。硬件限位信号一旦为“1”，进给轴将立即减速或快速停止，CNC上显示硬件限位报警。硬件限位同样可禁止进给轴在指定方向的运动，但通常也能通过JOG方式的反向运动退出。

3）超极限急停。超极限急停是通过紧急分断驱动器对进给轴行程进行的紧急保护，它需要通过紧急分断安全电路实现。超极限急停一旦生效，无论CNC、PLC处于何种状态，电气控制系统都将直接通过安全电路（强电控制线路）紧急制动驱动电动机、并分断驱动器主电源。进给轴出现超极限急停时，原则上只能通过驱动器断开时的机械手动操作，才允许退出超极限位置。

软件限位、硬件限位、超极限急停的保护位置一般按图6.3-4所示设置。软件限位通常设定在略大于正常加工区（1～2mm）的位置上；硬件限位的位置应位于软件限位之后；超极限急停则位于硬件限位之后。超极限急停开关动作时，应保证进给轴能够通过紧急制动，在产生机械碰撞或机械部件（如滚珠丝杠）损坏前停止。

图6.3-4 行程保护的设置

2.程序设计要求(www.xing528.com)

3种行程保护的PLC程序设计基本要求分别如下。

1）软件限位。软件限位功能由CNC实现，因此，设计PLC程序时，只需要提供软件限位选择信号V380∗1000.2/V380∗1000.3，以选择不同的CNC软件限位参数。例如，在主轴移动式换刀的加工中心上，可将换刀时的轴运动范围作为第2软件限位区，而将正常加工时的轴运动范围作为第1软件限位区。当机床执行自动换刀指令时，通过PLC程序，使V380∗1000.2或V380∗1000.3为1，将行程保护区由第1软件限位切换至第2软件限位等。

2）硬件限位。硬件限位需要安装行程检测开关。设计PLC程序时，只需要将对应轴、对应方向上的硬件限位开关输入信号转换为进给轴的硬件限位信号V380∗1000.1/V380∗1000.0，程序示例如图6.3-5所示。

3）超极限急停。超极限急停是通过紧急分断安全电路进行的驱动器紧急分断，其控制由强电线路实现，有关内容可参见《数控机床电气设计典例》（机械工业出版社出版）一书。超极限急停时，CNC急停输入断开，故可通过第5章的急停控制PLC程序，控制CNC和驱动器急停。

3.硬件限位程序设计

硬件限位的PLC程序设计实例如图6.3-5所示。

图6.3-5 硬件限位保护程序

对于802S/C/D，当机床I/O信号按模板程序要求连接时，其X、Y、Z轴的硬件限位开关+XOT/-XOT、+YOT/-YOT、+ZOT/-ZOT的输入地址分别为I0.0/I0.4、I1.2/I1.4、I0.1/I0.5，以上输入经第5章的I/O初始化子程序SBR62（FILTER）进行使能和极性变换处理后，其输入状态（常闭）缓冲寄存器分别为M100.0/M100.4、M101.2/M101.4、M100.1/M100.5。因此，当局部变量按表6.3-1赋值时，只需要将局部变量依次转换为进给轴的硬件限位信号V380∗1000.1/V380∗1000.0。

Network4中，进给轴的正/负硬件超程信号可在对应的硬件限位开关动作（常闭触点断开）时输出1；在超程退出或输入超程解除信号（L2.3=1）时恢复为0。程序中的M119.3是用于前述进给停止控制程序的硬件限位动作信号，在任一硬件限位开关动作时，其状态将成为1。