變頻器集成安全功能已經(jīng)越來(lái)越普遍，本篇介紹一下常用的一些安全功能。

安全停止變頻器的功能：安全扭矩?cái)嚓P(guān)斷(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)控 (SSM)。

1、安全扭矩關(guān)斷(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。

2、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)）。

如果組態(tài)了參數(shù)“采用外部制動(dòng)的 SS1 (SS1E)”，那么在選擇該功能后，傳動(dòng)裝置不會(huì)自主制動(dòng)。在此情況下，上位控制系統(tǒng)必須在組態(tài)的 STO 轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)將傳動(dòng)裝置置于靜止?fàn)顟B(tài)。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)。

3、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?？刂葡到y(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。

4、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?？蓪?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?？梢员ＷC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)。

5、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?？梢赃x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：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。

6、安全速度監(jiān)控 (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，從而可使用戶對(duì)具體情況適當(dāng)做出響應(yīng)。