西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品代理商-西門(mén)子（中國(guó)）有限公司

安全標(biāo)準(zhǔn)

功能安全的指定采用了多種標(biāo)準(zhǔn)。例如，EN ISO 12100 涉及機(jī)器設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)降低。IEC 61508 規(guī)定了電子及可編程安全相同系統(tǒng)的基本要求。EN 62061（僅適用于電氣和電子控制系統(tǒng)）和 EN ISO 13849-1，替代先前使用的 EN 954-1，定義了與安全性相關(guān)的控制系統(tǒng)的功能和安全相關(guān)要求。

上述標(biāo)準(zhǔn)定義了設(shè)備必須符合的各種不同安全要求，如風(fēng)險(xiǎn)，危險(xiǎn)情況的頻率，發(fā)生的可能性和識(shí)別未定風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)率。

• EN ISO 13849-1:性能級(jí)別 PL a … e；類(lèi)別 B，1 ... 4
• EN 62061:安全集成度級(jí) SIL 1 … 3

趨勢(shì)傾向集成安全系統(tǒng)

趨勢(shì)傾向于較大的復(fù)雜度并且增強(qiáng)了設(shè)備的模塊化，因此安全功能可以從傳統(tǒng)的核心安全功能（如使用主開(kāi)關(guān)對(duì)整個(gè)機(jī)器進(jìn)行取消激活）移植到設(shè)備控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)。這樣，生產(chǎn)率也顯著提高，因?yàn)榭s短了轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換期間，甚至一些子部件還可繼續(xù)加工，這取決于設(shè)備類(lèi)型。

集成安全功能比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)備運(yùn)行速度會(huì)快很多。使用 Safety Integrated，設(shè)備安全可進(jìn)一步提高。另外，由于運(yùn)行速度更快，因此由集成安全系統(tǒng)控制的安全措施被認(rèn)為不易受設(shè)備操作員的干擾，因此，顯著降低了有意識(shí)繞過(guò)安全功能的動(dòng)機(jī)

SIMOTION D 和 SINAMICS S110/S120 變頻調(diào)速柜的集成安全功能

SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系統(tǒng)的主要功能已集成到 SIMOTION D 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。因此，SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜的集成安全功能也可與 SIMOTION D 結(jié)合使用。

SIMOTION D 和 SINAMICS S110/S120 的特點(diǎn)是具有大量集成安全功能。與安全功能所需的傳感器和安全控制結(jié)合使用時(shí)，它們可確保根據(jù)實(shí)際情況為人員和機(jī)器提供有效保護(hù)。

它們符合以下安全類(lèi)別的要求：

• 符合標(biāo)準(zhǔn) EN ISO 13849-1 的 PL d 和類(lèi)別 3 的規(guī)定要求
• SIL 2 依據(jù) IEC 61508 和 IEC 61800-5-2

注意：

安全制動(dòng)試驗(yàn) (SBT) 診斷功能滿(mǎn)足 EN ISO 13849-1 中類(lèi)別 2 的要求。

集成安全功能由獨(dú)立的機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證。您可從西門(mén)子聯(lián)系伙伴獲取相應(yīng)的測(cè)試證書(shū)和廠商聲明書(shū)。

變頻器安全數(shù)據(jù)塊 (DSDB)

SIMOTION 分配的變頻調(diào)速柜的安全功能直接通過(guò)變頻調(diào)速柜上的 PROFIsafe 或故障安全數(shù)字量輸入來(lái)控制。
根據(jù)所選擇的安全功能，需要對(duì)在 SIMOTION 用戶(hù)程序中選擇的功能做出適當(dāng)響應(yīng)，以避免變頻器一端發(fā)生違反限值的情況。
例如，如果選擇了 SLS 功能，那么受影響的傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速需要在可用時(shí)間內(nèi)由 SIMOTION 控制在相應(yīng) SLS 限值以下。
如果選擇了 SOS，那么相應(yīng)的軸必須停止運(yùn)動(dòng)并保持在該狀態(tài)。
有關(guān)選擇了哪種安全功能以及當(dāng)前有效的設(shè)定轉(zhuǎn)速限值的信息通過(guò) DSDB 進(jìn)行傳送。該信息通常從變頻器傳送到 SIMOTION 用戶(hù)程序。
所選擇的 SBT 診斷功能在相反方向上從用戶(hù)程序傳送到變頻器。

下面介紹了當(dāng)前可用的集成安全功能。功能安全性滿(mǎn)足有關(guān)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61800-5-2 中定義的要求。

SINAMICS 變頻調(diào)速柜中的集成安全功能可大致分為四類(lèi)：

用于安全停止變頻器的功能
• 安全扭矩?cái)嚅_(kāi) (STO)
• 安全停機(jī) 1 (SS1)
• 安全停機(jī) 2 (SS2)
• 安全操作停止
用于安全制動(dòng)管理的功能
• 安全制動(dòng)控制 (SBC)
• 安全制動(dòng)試驗(yàn) (SBT)（此診斷功能超出了標(biāo)準(zhǔn) IEC 61800-5-2 的范圍）
用于安全監(jiān)控驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的功能
• 安全限速 (SLS)
• 安全速度監(jiān)視 (SSM)
• 安全方向 (SDI)
用于安全監(jiān)控驅(qū)動(dòng)位置的功能
• 安全限制位置 (SLP)
• 安全位置 (SP)（此功能超出了 IEC 61800-5-2 的范圍）

安全扭矩?cái)嚅_(kāi) (STO)

STO 功能是最常用的變頻器集成基本安全功能。它可確保產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能量不會(huì)繼續(xù)影響電機(jī)，并防止意外起動(dòng)。

作用

此功能可防止變頻器意外重啟，符合 EN 60204-1 標(biāo)準(zhǔn) 5.4 節(jié)的要求。安全轉(zhuǎn)矩停止功能可抑制變頻器脈沖（相當(dāng)于 EN 60204-1 的停止類(lèi)別 0）。驅(qū)動(dòng)器可以可靠地實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)矩。這個(gè)狀態(tài)在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部監(jiān)控。

應(yīng)用舉例

STO 的直接效果就是，變頻器無(wú)法提供產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能量。STO 可在變頻器因負(fù)載轉(zhuǎn)矩或充分的短時(shí)間摩擦而自然達(dá)到停止?fàn)顟B(tài)的任何場(chǎng)合使用，或在變頻器的減速停止對(duì)安全來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)緊要的情況下使用。

通過(guò) STO，人員可在防護(hù)門(mén)打開(kāi)（重啟互鎖）以及在具有運(yùn)動(dòng)軸的機(jī)器/裝置（如搬運(yùn)或輸送系統(tǒng)）上使用的情況下安全工作。

客戶(hù)利益

與采用機(jī)電式開(kāi)關(guān)裝置的標(biāo)準(zhǔn)安全技術(shù)相比，集成 STO 安全功能的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需使用單獨(dú)的部件以及相應(yīng)接線與維護(hù)工作。由于電子式切換速度很快，與常規(guī)解決方案中的機(jī)電式部件相比，此功能的切換時(shí)間較短。

安全停機(jī) 1 (SS1)

SS1 功能可使電機(jī)迅速而安全地停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并在停止之后將電機(jī)切換到無(wú)轉(zhuǎn)矩模式，即激活 STO 功能。

作用

SS1 功能可按照標(biāo)準(zhǔn) EN 60204-1 的停止類(lèi)別 1 的要求安全停止傳動(dòng)裝置。若選擇了 SS1 功能，傳動(dòng)裝置會(huì)在設(shè)置的安全延時(shí)過(guò)后，沿著一個(gè)快速制動(dòng)斜坡自主制動(dòng)，并自動(dòng)激活安全轉(zhuǎn)矩關(guān)閉和安全制動(dòng)控制功能（如果已組態(tài)）。

如果對(duì)變量“SS1 with external stop (SS1E)”進(jìn)行參數(shù)化，則選擇該功能時(shí)驅(qū)動(dòng)器不能自動(dòng)制動(dòng)。在此情況下，更高級(jí)別的控制必須在參數(shù)化的 STO 過(guò)渡時(shí)間內(nèi)使驅(qū)動(dòng)器停止。SBR（安全制動(dòng)斜坡）和 SAM（安全加速度監(jiān)控）功能沒(méi)有激活。SS1E 是用于需要由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)成組停止的驅(qū)動(dòng)器的有用功能，以防對(duì)機(jī)器或產(chǎn)品造成潛在損害。

應(yīng)用舉例

SS1 功能在發(fā)生安全相關(guān)事件時(shí)使用，變頻裝置盡可能快速地停止，隨后轉(zhuǎn)為 STO 狀態(tài)（如急停狀態(tài)）。因此，此功能可用于出于操作人員的安全而將很大的離心質(zhì)量盡可能快地帶到停止?fàn)顟B(tài)，或盡可能快地將高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)制動(dòng)。典型應(yīng)用包括鋸、磨床主軸、離心機(jī)、卷取機(jī)和立體倉(cāng)庫(kù)等。

客戶(hù)利益

通過(guò) SS1 功能有目標(biāo)地停止變頻器可以降低危險(xiǎn)，提高機(jī)器的生產(chǎn)效率，并減小機(jī)器中的安全間隙。原則是要將變頻器主動(dòng)帶到靜止?fàn)顟B(tài)，這與僅使用 STO 功能時(shí)的情況不同。通常無(wú)需使用易于磨損的復(fù)雜機(jī)械制動(dòng)器將電機(jī)制動(dòng)。

安全停機(jī) 2 (SS2)

SS2 功能可迅速而安全地將電機(jī)帶到靜止?fàn)顟B(tài)，然后在電機(jī)停止時(shí)啟動(dòng) SOS 功能。

作用

“安全停止 2”功能可按照 EN 60204-1 的停止類(lèi)別 2 將變頻器安全停止。在選擇了 SS2 功能后，變頻器將沿一條快速停止斜坡獨(dú)立制動(dòng)。與 SS1 相比，驅(qū)動(dòng)控制隨后仍能繼續(xù)運(yùn)行，即，電機(jī)能夠提供維持零速所需的全部轉(zhuǎn)矩。停機(jī)可被安全監(jiān)控（安全運(yùn)行停機(jī)功能）。

應(yīng)用舉例

與 SS1 一樣，SS2 功能可確保對(duì)電機(jī)進(jìn)行最快速的減速。不過(guò)，電機(jī)電源并沒(méi)有關(guān)閉。控制系統(tǒng)會(huì)防止其離開(kāi)靜止位置 – 即使電機(jī)受到外力的影響，也是如此。SS2 的典型應(yīng)用包括機(jī)床等。

客戶(hù)利益

SS2 功能可確保將軸迅速停止。由于控制仍保持激活狀態(tài)，因此，在取消此安全功能后，生產(chǎn)運(yùn)行可繼續(xù)進(jìn)行，不會(huì)受到影響。這可確保調(diào)整和停機(jī)時(shí)間都較短，生產(chǎn)效率提高。

安全操作停止

使用 SOS 功能，停止的電機(jī)保持在位并通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行監(jiān)控。

作用

SOS 功能包括安全停機(jī)監(jiān)控。驅(qū)動(dòng)器控制仍保持運(yùn)行。電機(jī)因而可以傳遞全部的轉(zhuǎn)矩以保持當(dāng)前位置。可對(duì)實(shí)際位置進(jìn)行可靠監(jiān)控。與安全功能 SS1 和 SS2 不同的是，轉(zhuǎn)速整定值不會(huì)獨(dú)立受到影響。在啟用 SOS 后，更高等級(jí)的控制必須在一個(gè)參數(shù)化的時(shí)間內(nèi)使驅(qū)動(dòng)器停止然后保持位置定位點(diǎn)。

應(yīng)用舉例

對(duì)于機(jī)器或機(jī)器的一部分必須在某工序中保持安全靜止、但變頻器必須還要提供保持轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用，SOS 是一種理想解決方案。可以保證即使有反轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)器也可以保持在其當(dāng)前位置。與 SS1 和 SS2 不同的是，在這種情況下，變頻器不會(huì)獨(dú)立制動(dòng)。它會(huì)等待上位控制器在一段可調(diào)的延遲時(shí)間內(nèi)，將相關(guān)的軸作為一個(gè)同步組來(lái)減速停止。這樣可以防止對(duì)機(jī)器或產(chǎn)品造成任何損害。SOS 的典型應(yīng)用包括卷繞機(jī)、制品加工和包裝機(jī)和機(jī)床。

客戶(hù)利益

盡管可能會(huì)出現(xiàn)反作用力，但不需要使用機(jī)械部件來(lái)使軸保持其位置。由于切換時(shí)間很短且位置控制始終處于激活狀態(tài)，因此，可以縮短調(diào)整和停機(jī)時(shí)間。無(wú)需在退出 SOS 功能后對(duì)軸進(jìn)行重新校準(zhǔn)。在禁用 SOS 功能后，軸可立即再次移動(dòng)。

安全制動(dòng)控制 (SBC)

通過(guò) SBC 功能，可對(duì)抱閘進(jìn)行安全控制。SBC 總是與 STO 功能同時(shí)激活。

作用

將使用安全雙通道技術(shù)對(duì)斷電狀態(tài)下處于激活狀態(tài)的抱閘進(jìn)行控制與監(jiān)視。由于進(jìn)行雙通道控制，在控制電纜發(fā)生絕緣故障的情況下，仍可以激活抱閘。通過(guò)測(cè)試脈沖，可提前檢測(cè)到這種錯(cuò)誤。

注意

安全制動(dòng)控制并不檢測(cè)制動(dòng)器自身的機(jī)械故障，如制動(dòng)襯片磨損等。對(duì)于書(shū)本型的電機(jī)模塊，電機(jī)制動(dòng)器的端子為集成式的。書(shū)本型逆變柜需要使用額外的安全制動(dòng)適配器。裝置型逆變柜需要使用額外的安全制動(dòng)適配器。

應(yīng)用舉例

SBC 功能與 STO 或 SS1 功能結(jié)合使用，可防止軸在無(wú)轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下移動(dòng)（例如，由于重力）。

客戶(hù)利益

同時(shí)，使用此功能時(shí)，無(wú)需使用外部硬件和相關(guān)接線。

安全制動(dòng)測(cè)試 (SBT)

SBT 診斷功能按固定時(shí)間間隔或在人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)之前，執(zhí)行指定功能測(cè)試。

作用

檢查已發(fā)生磨損的抱閘的功能是否正常的一個(gè)良好方法是在已關(guān)合的抱閘上施加一個(gè)力矩。使用不同的扭矩值，可以測(cè)試具有兩個(gè)抱閘（如電機(jī)抱閘和外部抱閘）的傳動(dòng)系統(tǒng)。

應(yīng)用舉例

SBT 診斷功能與 SBC 功能相結(jié)合，適合實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。

客戶(hù)利益

該功能檢測(cè)制動(dòng)器的機(jī)械部件中的故障或磨損。通過(guò)自動(dòng)測(cè)試抱閘功能的有效性，可以降低維護(hù)成本，提高機(jī)器設(shè)備的安全性和可用性。

注意：

SBT 功能不適用于 SINAMICS S110。

安全限速 (SLS)

安全限制轉(zhuǎn)速 (SLS) 功能可確保變頻調(diào)速裝置不會(huì)超出預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速限制。

作用

SLS 功能根據(jù)設(shè)置的速度限值對(duì)變頻調(diào)速裝置進(jìn)行監(jiān)控。可以選擇四種不同的限值。和在 SOS 情況下一樣，速度設(shè)定值不會(huì)自動(dòng)受到影響。啟用 SLS 功能后，更高級(jí)別的控制必須在可參數(shù)化的時(shí)間內(nèi)將驅(qū)動(dòng)器控制在所選時(shí)間限制以下。若超出速度限制，會(huì)發(fā)生變頻調(diào)速裝置集成故障響應(yīng)，該響應(yīng)可自定義。

可以將一個(gè)系數(shù)應(yīng)用于通過(guò) PROFIsafe 以 16 位分辨率傳輸?shù)?SLS 限值 1。這樣就能指定幾乎無(wú)限個(gè)限值。
注意：此功能不適用于 SINAMICS S110。

應(yīng)用舉例

若人員位于機(jī)器的危險(xiǎn)區(qū)中，并且其安全性只能通過(guò)降低轉(zhuǎn)速來(lái)保證，此時(shí)就可使用 SLS 功能。典型應(yīng)用包括操作員為了維護(hù)或調(diào)整而必須進(jìn)入機(jī)械設(shè)備的危險(xiǎn)區(qū)的場(chǎng)合，例如，需要由操作員手動(dòng)穿線的卷繞機(jī)。為防止對(duì)操作員造成傷害，滾筒只能在較低的安全轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。SLS 也常常在一種兩級(jí)安全方案中采用。當(dāng)人員位于不太關(guān)鍵的區(qū)域中時(shí)，將會(huì)激活 SLS 功能，僅在危險(xiǎn)程度較高的較小區(qū)域中將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)停止。SLS 不僅可用于操作員保護(hù)，而且可用于機(jī)械設(shè)備保護(hù)（例如，在不得超出最大轉(zhuǎn)速時(shí)）。

客戶(hù)利益

SLS 功能有助于大大縮短停產(chǎn)時(shí)間，或大大簡(jiǎn)化甚至加快調(diào)整速度。所取得的總效果是機(jī)器設(shè)備的可用性提高。并且，可以省去像轉(zhuǎn)速監(jiān)控器這樣的外部部件。

安全速度監(jiān)視 (SSM)

SSM 功能可在變頻調(diào)速裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度低于可調(diào)速度限值時(shí)發(fā)出警告。只要轉(zhuǎn)速保持在閾值之下，此功能就會(huì)發(fā)出安全信號(hào)。

作用

若轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值以下，就會(huì)生成安全信號(hào)。例如，可根據(jù)具體情況，通過(guò)編程在安全控制器中處理該信號(hào)以對(duì)事件做出響應(yīng)。

應(yīng)用舉例

使用 SSM 功能的一種最簡(jiǎn)單情況是，可在速度下降到某個(gè)非關(guān)鍵速度以下時(shí)將安全門(mén)解鎖。另一個(gè)典型示例是，僅當(dāng)離心機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定的速度限值時(shí)，才可以灌充該離心機(jī)。

客戶(hù)利益

與 SLS 不同的是，超出轉(zhuǎn)速限制時(shí)，不會(huì)有變頻器集成的故障響應(yīng)。可以在一個(gè)安全控制單元中對(duì)安全反饋進(jìn)行分析，從而可使用戶(hù)對(duì)具體情況適當(dāng)做出響應(yīng)。

安全方向 (SDI)

SDI 功能可以確保傳動(dòng)只能在選擇的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。

作用

將會(huì)可靠檢測(cè)出偏離正在監(jiān)控的旋轉(zhuǎn)方向的情況，并啟動(dòng)所組態(tài)的變頻器集成故障響應(yīng)。可以選擇要監(jiān)控的選擇方向。

應(yīng)用舉例

當(dāng)變頻器只能在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以使用 SDI 功能。一個(gè)典型應(yīng)用是，假如機(jī)器在安全方向上運(yùn)動(dòng)（即離開(kāi)操作員的方向），則操作員可以進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)中。在這種狀態(tài)下，操作員可以安全地將物料送到工作區(qū)域中或從工作區(qū)域移走物料。

客戶(hù)利益

使用此功能時(shí)無(wú)需使用外部部件，如轉(zhuǎn)速監(jiān)控器和相關(guān)接線。當(dāng)機(jī)器從操作員移開(kāi)時(shí)將危險(xiǎn)區(qū)解除還可提高生產(chǎn)效率。若不使用 SDI 功能，在送入或取出物料時(shí)就必須將機(jī)器安全停止。

安全限制位置 (SLP)

SLP 功能對(duì)軸進(jìn)行監(jiān)控，以確保其處于允許的移動(dòng)范圍內(nèi)。

作用

若激活了 SLP，將會(huì)安全監(jiān)視由組態(tài)的軟限位開(kāi)關(guān)限制的移動(dòng)范圍。若超出允許的移動(dòng)范圍，則會(huì)發(fā)生故障響應(yīng)，該響應(yīng)可自定義。即使機(jī)器正在運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以在兩個(gè)移動(dòng)范圍之間切換。

應(yīng)用舉例

SLP 用于機(jī)器操作員需要進(jìn)入保護(hù)區(qū)（例如，為了送入或清除物料）的應(yīng)用場(chǎng)合。軸位置的安全監(jiān)控可確保軸無(wú)法移動(dòng)到為操作員設(shè)立的保護(hù)區(qū)內(nèi)（從而給他們帶來(lái)危險(xiǎn)），例如，堆垛機(jī)、龍門(mén)起重機(jī)或加工中心。

客戶(hù)利益

SLP 可用于實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)區(qū)監(jiān)控。使用此功能可以省去外部組件（硬限位開(kāi)關(guān)）且不會(huì)產(chǎn)生相關(guān)接線費(fèi)用。由于在超出限值后會(huì)迅速產(chǎn)生響應(yīng)，安全間隙可以減小。

注意：

SLP 功能不適用于 SINAMICS S110。

安全位置 (SP)

SP 功能可通過(guò)安全 PROFIsafe 通信將變頻調(diào)速裝置中安全測(cè)定的實(shí)際位置值傳送到安全控制器。

作用

與根據(jù)限值對(duì)當(dāng)前實(shí)際位置進(jìn)行監(jiān)控并在發(fā)生過(guò)沖時(shí)激活變頻器中集成的故障響應(yīng)的 SLP 功能不同的是，SP 功能將當(dāng)前實(shí)際位置值傳送到安全控制器。位置監(jiān)控是在控制器的安全程序中實(shí)現(xiàn)的。大量 PROFIsafe 報(bào)文用于傳送位置值。根據(jù)需要，位置值可用 16 位或 32 位分辨率來(lái)傳送。與位置值一起，還會(huì)傳送時(shí)間戳。

應(yīng)用舉例

使用 SP 功能，可以創(chuàng)建定制的安全方案。此功能適合在需要靈活安全功能的機(jī)器設(shè)備上使用。其功能多樣，例如，可用來(lái)借助于安全凸輪功能實(shí)現(xiàn)與軸相關(guān)的安全范圍檢測(cè)。SP 功能也可用于實(shí)現(xiàn)多軸安全方案、多維保護(hù)區(qū)和分區(qū)方案。

客戶(hù)利益

位置監(jiān)控或速度監(jiān)控是在控制器的安全程序中實(shí)現(xiàn)的，因此，用戶(hù)可靈活開(kāi)發(fā)量身定制的安全功能。安裝程序中還必須指定對(duì)超出限值的響應(yīng)。這需要較高的初始編程開(kāi)銷(xiāo)，但提供了啟動(dòng)不同故障響應(yīng)的機(jī)會(huì)。

注意：

SP 功能不適用于 SINAMICS S110。

基本集成安全功能和擴(kuò)展集成安全功能

SIMOTION D 和 SINAMICS S110/S12 的故障安全集成功能分組為“基本功能”和“擴(kuò)展功能”。
基本功能包括在標(biāo)準(zhǔn)供貨范圍內(nèi)。
擴(kuò)展功能必須通過(guò)許可證激活。

• 基本功能
  • 安全扭矩?cái)嚅_(kāi) (STO)
  • 安全制動(dòng)控制 (SBC)
  • 安全停機(jī) 1 (SS1)
• 擴(kuò)展功能
  • 安全停機(jī) 1 (SS1)，帶 SBR 或 SAM
  • 安全停機(jī) 2 (SS2)，帶 SBR 或 SAM
  • 安全操作停止
  • 安全限速 (SLS)
  • 安全速度監(jiān)視 (SSM)
  • 安全方向 (SDI)
  • 安全限制位置 (SLP)
  • 安全位置 (SP)
  • 安全制動(dòng)試驗(yàn) (SBT) 診斷功能

通過(guò)將擴(kuò)展功能 SS1 和 SS2 與 SAM 相結(jié)合，可在制動(dòng)過(guò)程中執(zhí)行安全加速監(jiān)控 (SAM)，以確保在制動(dòng)階段就已檢測(cè)到故障。

使用 SS1 和 SS2，可將安全制動(dòng)斜坡 (SBR) 配置為替代功能。

基本功能 – 通過(guò)設(shè)備上的內(nèi)置端子、TM54F 終端模塊或通過(guò) PROFIsafe 激活 – 不需要編碼器。

激活集成安全功能

可通過(guò)以下方式激活集成安全功能：

基本功能：

• 通過(guò) SIMOTION D4x5-2 或 CU320-2 控制單元以及功率單元上的端子
• 通過(guò) SIMOTION D410-2 或 CU310-2/CU305 控制單元的安全相關(guān)數(shù)字量輸入
• 通過(guò) TM54F 終端模塊的安全相關(guān)數(shù)字量輸入
  （注意：TM54F 不能在 CU305 上使用），
• 通過(guò) PROFINET 或 PROFIBUS 與 PROFIsafe 配置文件

擴(kuò)展功能：

• 通過(guò) TM54F 終端模塊的安全相關(guān)數(shù)字量輸入
  （注意：TM54F 不能在 CU305 上使用），
• 通過(guò) SIMOTION D410-2 或 CU310-2/CU305 控制單元的安全相關(guān)數(shù)字量輸入
• 通過(guò) PROFINET 或 PROFIBUS 與 PROFIsafe 配置文件
• SLS 和 SDI 功能也可以組態(tài)為永久激活。
• SBT 診斷功能無(wú)法通過(guò)安全相關(guān)數(shù)字量輸入或 PROFIsafe 來(lái)激活，
  • 但可通過(guò)安全控制通道從 SIMOTION 用戶(hù)程序激活
  • BiCo 信號(hào)
  • 用于測(cè)試停止選擇

PROFIsafe

SINAMICS 支持基于 PROFIBUS 和 PROFINET 的 PROFIsafe 協(xié)議。

PROFIsafe 是一個(gè)開(kāi)放式通訊標(biāo)準(zhǔn)，其支持在同一根通訊電纜（有線或無(wú)線）上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)和安全相關(guān)的通訊。因此也就不需要第二個(gè)單獨(dú)的總線系統(tǒng)。將對(duì)發(fā)送的報(bào)文進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視以確保安全通信。

避免可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，例如：電報(bào)丟失、重復(fù)或接收順序錯(cuò)誤。這是通過(guò)以安全方式對(duì)報(bào)文連續(xù)編號(hào)、在定義的時(shí)間內(nèi)監(jiān)視其接收情況并傳輸報(bào)文發(fā)送器和接收器的 ID 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一個(gè) CRC（循環(huán)冗余檢查）數(shù)據(jù)安全機(jī)構(gòu)也同時(shí)使用。

SIMOTION 智能設(shè)備 F-Proxy

下圖以 PROFINET 為例，顯示了 SIMATIC 安全控制器與分配給 SIMOTION D 的集成傳動(dòng)裝置之間的典型 PROFIsafe 通信拓?fù)洹Ｔ撏負(fù)湟部赏ㄟ^(guò) PROFIBUS 實(shí)現(xiàn)（PROFIBUS 不能用 SCOUT TIA 進(jìn)行組態(tài)）。

在此情況下，需要分別將安全控制器組態(tài)為 PROFINET 控制器或 PROFIBUS 主站。此時(shí)，SIMOTION D 是智能設(shè)備或智能從站。SIMOTION D 通過(guò) F-Proxy 機(jī)制將 PROFIsafe 報(bào)文傳送到傳動(dòng)裝置。

以 SIMOTION D4x5-2 為例的故障安全集成解決方案：通過(guò)支持 PROFIsafe 的 PROFINET 控制安全功能

如果分配給 SIMOTION D/C/P 的傳動(dòng)裝置通過(guò) CU3x0-2 控制單元來(lái)連接，則也可以實(shí)現(xiàn)此拓?fù)洹?

安全速度/位置感測(cè)

增量式編碼器或絕對(duì)值編碼器可用來(lái)安全感測(cè)驅(qū)動(dòng)器上的位置值。

安全實(shí)際值檢測(cè)依賴(lài)于增量通道 A/B 的冗余分析，增量通道 A/B 提供 1 V_pp 的正弦/余弦信號(hào)。只能使用通過(guò)純模擬技術(shù)生成和處理 A/B 通道信號(hào)的編碼器類(lèi)型。

也可以使用 HTL/TTL 增量式編碼器。在此情況下，使用兩個(gè)獨(dú)立的編碼器實(shí)現(xiàn)安全實(shí)際值感應(yīng)。還必須考慮可能的最低轉(zhuǎn)速分辨率。

編碼器信號(hào)經(jīng)由編碼器單元讀取。

有關(guān)編碼器單元的信息，請(qǐng)參見(jiàn)西門(mén)子工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)上商城的“驅(qū)動(dòng)技術(shù)/變頻器/交流低壓變頻器/高性能 SINAMICS S/SINAMICS S120 內(nèi)置變頻器/輔助系統(tǒng)組件/編碼器系統(tǒng)連接”下面的內(nèi)容，或參見(jiàn)產(chǎn)品目錄 D 21.4“SINAMICS S120 和 SIMOTICS – 運(yùn)動(dòng)控制變頻器”。

可使用集成 DRIVE?CLiQ 接口的電機(jī)作為替代產(chǎn)品。轉(zhuǎn)速或位置實(shí)際值是直接在電機(jī)中作為安全值生成的，并通過(guò)經(jīng)由 DRIVE-CLiQ 的安全通信提供給提供給控制單元。

也可使用經(jīng)過(guò)認(rèn)證的采用 DRIVE-CLiQ 接口的內(nèi)置旋轉(zhuǎn)編碼器（請(qǐng)參見(jiàn)https://support.industry.siemens.com/cs/document/65402168）。

對(duì)編碼器進(jìn)行機(jī)械連接時(shí)，必須要使編碼器軸無(wú)法拔出或滑出。相關(guān)說(shuō)明，請(qǐng)見(jiàn) IEC 61800-5-2：2007 的表 D.16。

下面的網(wǎng)址提供了滿(mǎn)足電氣和機(jī)械要求的西門(mén)子電機(jī)的列表：
https://support.industry.siemens.com/cs/document/33512621

以下系統(tǒng)可用于安全速度/位置檢測(cè)：

• 單編碼器系統(tǒng)或
• 雙編碼器系統(tǒng)

單編碼器系統(tǒng)

示例：?jiǎn)尉幋a器系統(tǒng)

在單編碼器系統(tǒng)中，電機(jī)編碼器專(zhuān)用于安全實(shí)值感測(cè)。

雙編碼器系統(tǒng)

示例：主軸上的雙編碼器系統(tǒng)

對(duì)于雙編碼器系統(tǒng)，變頻調(diào)速裝置的安全實(shí)際值由兩個(gè)獨(dú)立的編碼器提供。這些實(shí)際值通過(guò) DRIVE-CliQ 傳輸?shù)娇刂蒲b置中。使用沒(méi)有 DRIVE-CLiQ 連接的電機(jī)時(shí)，必須配備傳感器模塊。

HTL/TTL 增量編碼器可用作帶雙編碼器系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。可以使用兩個(gè) HTL/TTL 編碼器、一個(gè)雙 HTL/TTL 編碼器或者一個(gè) HTL/TTL 編碼器和一個(gè)正弦/余弦編碼器。

無(wú)編碼器的安全實(shí)際值檢測(cè)

另外還提供有擴(kuò)展功能“安全停止 1”(SAM/SBR)、“安全限速” (SLS)、“安全速度監(jiān)控” (SSM) 和“安全方向” (SDI)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)編碼器檢測(cè)（僅與交流電機(jī)和 SIEMOSYN 電機(jī)配套使用）。

用于電機(jī)控制的編碼器對(duì)于這里的安全功能沒(méi)有作用。

注意：

如果電機(jī)可由負(fù)載加速（例如，垂直軸因重力作用而承受負(fù)載），則不能使用“不帶編碼器”的故障安全集成擴(kuò)展功能。

《故障安全集成功能手冊(cè)》包含有關(guān)無(wú)編碼器安全功能的附加信息。

http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/27103700/133300

下面列出了各種安全功能以及實(shí)際值檢測(cè)條件。

	功能	縮寫(xiě)	帶編碼器	不帶編碼器	描述
基本功能	安全扭矩?cái)嚅_(kāi)	STO	√	√	安全扭矩?cái)嚅_(kāi)
	安全停止 1	SS1	√	√	安全停止過(guò)程依據(jù)停止類(lèi)別 1
	安全制動(dòng)器控制	SBC	√	√	安全制動(dòng)器控制
擴(kuò)展功能	安全扭矩?cái)嚅_(kāi)	STO	√	√	安全扭矩?cái)嚅_(kāi)
	安全停止 1	SS1	√	√ 1)	安全停止過(guò)程依據(jù)停止類(lèi)別 1
	安全制動(dòng)器控制	SBC	√	√	安全制動(dòng)器控制
	安全運(yùn)行停車(chē)	SOS	√	-	安全監(jiān)視停機(jī)位置
	安全停止 2	SS2	√	-	安全停止過(guò)程依據(jù)停止類(lèi)別 2
	安全極限速度	SLS	√	√ 1)	安全極限速度
	安全速度監(jiān)控	SSM	√	√ 1)	安全速度監(jiān)控
	安全方向	SDI	√	√ 1)	安全運(yùn)行方向監(jiān)控
	安全限制位置	SLP	√	-	安全限制位置
	安全位置	SP	√	√ 2)	安全傳送位置值
	安全制動(dòng)測(cè)試	SBT	√	-	用于安全測(cè)試所需的制動(dòng)保持轉(zhuǎn)矩的診斷功能

¹⁾ 這種無(wú)編碼器的安全功能僅適用于 SIEMOSYN 系列異步感應(yīng)電機(jī)或同步電機(jī)。

²⁾ 僅適用于相對(duì)位置值的傳輸。要傳輸絕對(duì)位置值，需要使用編碼器。

許可證

Safety Integrated 基本功能無(wú)需授權(quán)。

但是，在安全集成擴(kuò)展功能情況下，安全配備功能的每根軸都需要一個(gè)授權(quán)。在這里，使用那些安全功能以及使用多少都無(wú)關(guān)緊要。

所需的授權(quán)可以選擇使用 CompactFlash 卡訂購(gòu)：
關(guān)于 CF 卡的訂貨號(hào)，請(qǐng)參見(jiàn)“SIMOTION D – 基于變頻器”一章或產(chǎn)品目錄 D 21.4“SINAMICS S120 和 SIMOTICS – 運(yùn)動(dòng)控制變頻器”。