皮爾磁:“魚”和“熊掌”兼得的安全驅(qū)動技術(shù)

文:皮爾磁中國2019年第六期

安全是皮爾磁的核心競爭力,有效、可靠的安全技術(shù)是保障設(shè)備和人員安全的基礎(chǔ)。皮爾磁的安全驅(qū)動技術(shù)能夠幫助客戶在保證安全生產(chǎn)的同時,提升生產(chǎn)效率。

應(yīng)用范圍廣泛

無論在哪個行業(yè),安全生產(chǎn)都是第一要素。皮爾磁的安全驅(qū)動技術(shù)在汽車、沖壓和金屬加工、包裝、電力、纜車、游樂場等行業(yè)都有著非常成功的應(yīng)用。

皮爾磁安全驅(qū)動技術(shù).png 

集成安全功能的驅(qū)動原理

集成安全的驅(qū)動是通過將安全功能(對應(yīng)于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中的安全邏輯)集成到驅(qū)動控制系統(tǒng)中,也就是將安全邏輯集成到NC中,同時利用安全總線技術(shù)完成控制通信和安全通信的集成。當(dāng)驅(qū)動達(dá)到一些設(shè)定的安全極限值(如極限速度、極限位置、極限力矩等)時,相關(guān)安全功能信號通過相應(yīng)的通道可以直接作用于驅(qū)動控制器中的功率半導(dǎo)體器件,使驅(qū)動進(jìn)入安全模式。這樣驅(qū)動系統(tǒng)在執(zhí)行工作任務(wù)的同時可兼顧安全功能,從而使驅(qū)動更安全、更快捷、更有效。

1集成安全功能的驅(qū)動原理.png 

集成安全功能知多少

根據(jù)IEC61800-5-2規(guī)定,安全集成功能包括:安全轉(zhuǎn)矩截止(STO)、安全停車l(SSI)、安全抱閘控制(SBC)、安全停車2(SS2)、安全速度限制(SLS)、安全位置限制(SLP)、安全轉(zhuǎn)矩限制(SLT)、安全運行停車(SOS)、安全方向(SDI)、安全增量限制(SLI)、安全速度監(jiān)控(SSM)和安全加速度限制(SLA)等。

這些安全功能或直接嵌入到驅(qū)動終端由驅(qū)動器直接完成,或通過將驅(qū)動終端的信號反饋到控制器中,進(jìn)而間接由安全集成驅(qū)動器實現(xiàn)安全功能。

1、安全轉(zhuǎn)矩截止(STO)

通過對電動機輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行監(jiān)控,并將其功能作為標(biāo)準(zhǔn)集成到電動機的驅(qū)動器內(nèi)部;同時對電動機的運行狀態(tài)時刻進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)配合執(zhí)行電動機的某一功能故障或一旦出現(xiàn)危險狀況時,便激活安全功能切斷功率部分電源,使電動機平穩(wěn)過渡到停止?fàn)顟B(tài),確保人身安全;同時STO還防止驅(qū)動器意外重啟而造成的人身傷亡或機器損壞。

實現(xiàn)這一功能的基礎(chǔ)是,STO激活后,能夠通過脈沖信號經(jīng)過指定的關(guān)斷路徑切斷功率部分的電源,并將這一功能集成到電動機的驅(qū)動模塊中。

2、安全停車1(SS1)

用于激活電動機減速停車功能,并且一定的延時后引發(fā)安全轉(zhuǎn)矩截止功能,從而使驅(qū)動安全停車。另外,出現(xiàn)任何安全故障時,安全轉(zhuǎn)矩截止功能都會通過此功能得以啟動。

需要注意的是:安全停車1功能只能結(jié)合安全轉(zhuǎn)矩截止功能一起實現(xiàn),并且在一定的時延后自動啟動STO功能或SBC功能;如果在指定時延之內(nèi)SS1被取消,延時到達(dá)后,STO或SSI功能依然自動啟動,并且隨機自行關(guān)斷。

3、安全抱閘控制(SBC)

當(dāng)安全轉(zhuǎn)矩截止功能啟動后,或當(dāng)任一安全監(jiān)視功能響應(yīng)后,驅(qū)動器就會進(jìn)入安全抱閘控制功能。并且此功能的執(zhí)行通過雙通道執(zhí)行,在功能執(zhí)行的過程中還要對抱閘的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

4、安全運行停車(SOS)

當(dāng)電動機處于靜止?fàn)顟B(tài)時,系統(tǒng)以閉環(huán)的位置控制或速度控制方式監(jiān)視電動機的位置狀態(tài),保證電動機處于安全的停車狀態(tài),并維持外負(fù)載所需的動力。例如塔吊下的重物被吊在空中的某一位置,就需要電動機提供恒定的力矩以保證安全。

5、安全速度限制(SLS)

設(shè)定某一速度值,并且當(dāng)電動機的速度超過此設(shè)定值時,就會引發(fā)相應(yīng)的安全停止功能響應(yīng),進(jìn)而激活安全集成驅(qū)動功能響應(yīng)

6、安全停車2(SS2)

當(dāng)電動機達(dá)到某一設(shè)定的速度限定值時,啟動電動機減速功能,并在減速過程中對電動機進(jìn)行監(jiān)控,同時啟動計時器,當(dāng)電動機靜止時或指定的延時后引發(fā)SOS功能。

7、安全加速度限制(SLA)

安全加速度設(shè)置就是對電動機加速和減速過程進(jìn)行監(jiān)控,防止加速度超過給定的安全值,從而減小機械的振動,避免機械碰撞,杜絕事故的發(fā)生。

8、安全位置限制(SLP)

在機器運行過程中,對機器運動的絕對位置進(jìn)行監(jiān)控.防止運動超越給定的位置極限,從而較少碰刀、設(shè)計與機械碰撞等事故的發(fā)生。

9、安全方向(SDI)

保證電動機只能以某一指定的方向運行,而不能由于人為的誤操作而出現(xiàn)反向運轉(zhuǎn)的情況,從而有效地保障機械安全,避免事故的發(fā)生。

基于運動控制的安全性要求,皮爾磁的PMCprotegoDS系列的伺服驅(qū)動器集成伺服的安全功能,可以在各種異常狀態(tài)下,及時進(jìn)行反饋,并進(jìn)一步控制電動機的停止、轉(zhuǎn)速和位置,實現(xiàn)安全驅(qū)動的要求。

驅(qū)動控制器內(nèi)部原理.png

STO、SS1和SBC作為驅(qū)動的基本功能被直接集成嵌入到驅(qū)動控制器內(nèi)部,由驅(qū)動控制器直接控制電動機實現(xiàn)安全功能。

而SS2、SLS、SLA、SLP、SOS、SDI等安全功能可以被抽象成安全邏輯,再將其集成到驅(qū)動器中,通過在電動機運行過程中,對機器運行的狀態(tài)監(jiān)測,將各個安全功能對應(yīng)的的安全信號和相關(guān)數(shù)據(jù)周期性地反饋給安全集成系統(tǒng),最終通過驅(qū)動器內(nèi)置的安全集成功能(STO,SSI和SBC)進(jìn)行控制,實現(xiàn)功能安全。

皮爾磁作為自動化領(lǐng)域的安全大使,始終致力于為用戶帶來最適合的解決方案。


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