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工业安全

“鱼”和“熊掌”兼得的安全驱动技术

  2019年04月01日  

  安全是皮尔磁的核心竞争力,有效、可靠的安全技术是保障设备和人员安全的基础。皮尔磁的安全驱动技术能够帮助客户在保证安全生产的同时,提升生产效率。

  应用范围广泛

  “无论在哪个行业,安全生产都是第一要素。皮尔磁的安全驱动技术在汽车、冲压和金属加工、包装、电力、缆车、游乐场等行业都有着非常成功的应用。”

  集成安全功能的驱动原理

  集成安全的驱动是通过将安全功能(对应于传统继电器控制系统中的安全逻辑)集成到驱动控制系统中,也就是将安全逻辑集成到NC中,同时利用安全总线技术完成控制通信和安全通信的集成。当驱动达到一些设定的安全极限值(如极限速度、极限位置、极限力矩等)时,相关安全功能信号通过相应的通道可以直接作用于驱动控制器中的功率半导体器件,使驱动进入安全模式。这样驱动系统在执行工作任务的同时可兼顾安全功能,从而使驱动更安全、更快捷、更有效。

  集成安全功能知多少

  根据IEC61800-5-2规定,安全集成功能包括:安全转矩截止(STO)、安全停车l(SSI)、安全抱闸控制(SBC)、安全停车2(SS2)、安全速度限制(SLS)、安全位置限制(SLP)、安全转矩限制(SLT)、安全运行停车(SOS)、安全方向(SDI)、安全增量限制(SLI)、安全速度监控(SSM)和安全加速度限制(SLA)等。

  这些安全功能或直接嵌入到驱动终端由驱动器直接完成,或通过将驱动终端的信号反馈到控制器中,进而间接由安全集成驱动器实现安全功能。

  1、安全转矩截止(STO)

  通过对电动机输出转矩进行监控,并将其功能作为标准集成到电动机的驱动器内部;同时对电动机的运行状态时刻进行监控,当配合执行电动机的某一功能故障或一旦出现危险状况时,便激活安全功能切断功率部分电源,使电动机平稳过渡到停止状态,确保人身安全;同时STO还防止驱动器意外重启而造成的人身伤亡或机器损坏。

  实现这一功能的基础是,STO激活后,能够通过脉冲信号经过指定的关断路径切断功率部分的电源,并将这一功能集成到电动机的驱动模块中。

  2、安全停车1(SS1)

  用于激活电动机减速停车功能,并且一定的延时后引发安全转矩截止功能,从而使驱动安全停车。另外,出现任何安全故障时,安全转矩截止功能都会通过此功能得以启动。

  需要注意的是:安全停车1功能只能结合安全转矩截止功能一起实现,并且在一定的时延后自动启动STO功能或SBC功能;如果在指定时延之内SS1被取消,延时到达后,STO或SSI功能依然自动启动,并且随机自行关断。

  3、安全抱闸控制(SBC)

  当安全转矩截止功能启动后,或当任一安全监视功能响应后,驱动器就会进入安全抱闸控制功能。并且此功能的执行通过双通道执行,在功能执行的过程中还要对抱闸的状态进行监视。

  安全运动控制

  4、安全运行停车(SOS)

  当电动机处于静止状态时,系统以闭环的位置控制或速度控制方式监视电动机的位置状态,保证电动机处于安全的停车状态,并维持外负载所需的动力。例如塔吊下的重物被吊在空中的某一位置,就需要电动机提供恒定的力矩以保证安全。

  5、安全速度限制(SLS)

  设定某一速度值,并且当电动机的速度超过此设定值时,就会引发相应的安全停止功能响应,进而激活安全集成驱动功能响应。

  6、安全停车2(SS2)

  当电动机达到某一设定的速度限定值时,启动电动机减速功能,并在减速过程中对电动机进行监控,同时启动计时器,当电动机静止时或指定的延时后引发SOS功能。

  7、安全加速度限制(SLA)

  安全加速度设置就是对电动机加速和减速过程进行监控,防止加速度超过给定的安全值,从而减小机械的振动,避免机械碰撞,杜绝事故的发生。

  8、安全位置限制(SLP)

  在机器运行过程中,对机器运动的绝对位置进行监控.防止运动超越给定的位置极限,从而较少碰刀、设计与机械碰撞等事故的发生。

  9、安全方向(SDI)

  保证电动机只能以某一指定的方向运行,而不能由于人为的误操作而出现反向运转的情况,从而有效地保障机械安全,避免事故的发生。

  基于运动控制的安全性要求,PILZ的PMCprotego DS系列的伺服驱动器集成伺服的安全功能,可以在各种异常状态下,及时进行反馈,并进一步控制电动机的停止、转速和位置,实现安全驱动的要求。

  STO、SS1和SBC作为驱动的基本功能被直接集成嵌入到驱动控制器内部,由驱动控制器直接控制电动机实现安全功能。

  而SS2、SLS、SLA、SLP、SOS、SDI等安全功能可以被抽象成安全逻辑,再将其集成到驱动器中,通过在电动机运行过程中,对机器运行的状态监测,将各个安全功能对应的的安全信号和相关数据周期性地反馈给安全集成系统,最终通过驱动器内置的安全集成功能(STO,SSI和SBC)进行控制,实现功能安全。

标签:皮尔磁我要反馈
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