[发明专利]一种基于数控系统功能安全阈值的报警方法

说明书

本发明涉及一种基于数控系统功能安全阈值的报警方法，包括以下步骤：将数控系统体系结构划分成多层；求取每层的数控系统安全阈值；当数控系统的反馈信号超过安全阈值时报警。本发明基于数控系统软件体系结构分配功能安全阈值指标，能够保证系统的完整性和一致性，同时保证元素相对权值合理的分配。可以提高分配方法的有效性，并为子系统的可行性提供了依据。

技术领域

本发明涉及到数控系统功能安全领域，具体的说是一种根据数控系统功能安全阈值计算进行报警的方法。

背景技术

数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装置作为各类数控机床的控制中枢，被称之为机床的灵魂与大脑。它如果发生故障失效将直接引发机床加工的异常动作，导致机床部件或加工工件损坏、甚至人员伤亡。因此，数控装置功能安全是目前数控领域关键技术的一个热门研究方向。目前数控装置主要采用基于微处理器的控制系统结构，数控运动控制等功能通过数控装置中的实时操作系统+数控控制程序的软件方式实现，通常数控运动控制周期为2毫秒或者更短，执行速度快，执行周期短。同时在机床及数控系统运行过程中的安全状态检测信号数量多，并且同时包括来自机床上伺服电机过载报警、机床限位开关以及油压报警、气压报警等辅助系统等的硬件信号，以及数控装置程序控制过程中的软限位、超差等软件信号，需要监控的控制信号数量多，信号之间关联复杂；此外对状态判断的实时响应速度要求高。国外主流厂商如德国西门子公司，日本发那科够公司等多采用全冗余(即多处理器冗余处理结构)，同时通过采用交叉检验的方式实现功能安全报警，系统设计复杂度高，并且成本昂贵。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提出一种附加的数控系统功能安全阈值计算装置的方法，实现对数控系统功能安全阈值进行判断，并反馈给数控系统处理器系统，系统硬件包含ARM处理器及FPGA芯片，不要求数控系统采用双处理器系统的冗余设计，在进行数控系统功能安全判断的同时，有效地节省成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于数控系统功能安全阈值的报警方法，包括以下步骤：

将数控系统体系结构划分成多层；

求取每层的数控系统安全阈值；

当各层的阈值超过数控系统设定值时报警。

所述多层包括：数控系统功能层，数控系统程序层，数控系统组件层；

数控系统功能层包括多个功能元素，分别用于实现数控的通信功能、人机控制、译码、输入输出、位置控制、插补、参数编辑；

数控系统程序层包括多个程序元素，每个程序元素关联一个或多个功能元素，用于划分相应的功能；

数控系统组件层包括多个组件元素，每个组件关联一个或多个程序元素，用于表示数控系统最小的执行单元。

所述求取每层的数控系统安全阈值包括：

其中，UF为数控系统功能层的安全阈值；ωfi是功能元素i的全局相对权值；rfi是功能元素i的功能安全阈值；f＝1…n，n为自然数。

所述求取每层的数控系统安全阈值包括：