采用能耗制动方式使主轴电动机停止，主轴低档位低速旋转时，大约需要0.5s，高档位高速旋转时，大约需要2.5s。目前，采用主轴电动机制动方法如图1所示，先断开KM1，再闭合开关KM2，断开三相交流电源，接通直流电源，延时2.5s，认定主轴电动机停止旋转，然后进行换刀或其它动作。

主轴以不同速度旋转时，采用能耗制动方式使主轴停止所需要时间不同，采用同样能耗制动时间，延长无意义加工辅助时间，降低了机床工作效率。另外，一旦开关KM2不能可靠闭合，直流电源保险断开不能正常提供直流电，则主轴电动机只能摩擦力作用下减速，制动时间需要很长，但延时2.5s后，机床数控系统仍然认定主轴电动机已经停止旋转，此时机床进行换刀或其它动作容易造成事故。

我们对机床主轴制动控制方式进行了改进设计，判断主轴旋转状态，不采用延时2.5s，即认定主轴电动机停止旋转控制方式，实时监控主轴旋转状态，当主轴旋转低于一定转速时，立即发出主轴停止完了信号。
　
1 主轴转速监测方案

电动机同步传动轴上安装一块条形铁片，和电动机同步旋转，由接近开关对其检测，每转检测到两个脉冲信号，对脉冲信号检测而知其转速。检测脉冲信号有两种方案。

第一方案：一定周期Tp内读取脉冲信号个数N，PLC是一种顺序控制器，它程序是由前到后一步一步执行，每执行完一遍为一个扫描周期，然后从头开始循环执行。程序有2000步，每步执行时间周期为30μs，则程序扫描周期约60ms，扫描频率约16Hz，能够准确检测出脉冲频率应低于8Hz，当转速脉冲频率大于16Hz，即转速n≥480r/min时，PLC受其扫描频率影响，不能准确检测出脉冲个数，情况不好时，会出现高速时检测脉冲个数很少，误判为电动机基本停止而进行下面动作，造成事故。此种方案只适用于主轴低速旋转状态监测。

第二种方案：检测脉冲信号持续为“0”或“1”时间T，当n＜60r/min时，发出主轴停止完了信号。PLC程序执行过程延时，数控系统收到主轴停止信号，并执行下面动作时，主轴已完全停止旋转，n=60r/min所对应脉冲信号持续为“0”或“1”时间T为0.25s，我们把检测脉冲信号计时器设定为0.25s。同样高速时也会出现脉冲测不准情况，但情况多坏，0.25s时间内“0”或“1”至少变化一次，可以准确判断主轴是否停止旋转。此方案可以适用于主轴高速或低速旋转时主轴制动状态检测。实际应用中，我们采用了此方案。

2 PLC实现主轴能耗制动控制方法

PLC设计程序中，X20.0为转速脉冲信号输入，M05为主轴停止信号，Y50.0为主轴停止完了信号。

两个计时器TM1、TM2分别判断X20.0脉冲信号持续为“0”或“1”时间是否达到设定时间，有一个时间到达，即R100.1或R100.2变“1”，导致R100.3变“1”，此时M05为“1”，导致Y50.0输出“1”，则发出主轴制动完了信号，实现了主轴停止准确判断。

我们采用改进控制方式用PLC控制机床主轴制动，能够可靠判别机床主轴旋转状态，避免了机床误动作，节约了主轴加工辅助时间，使机床保护性能更趋于完善。