法規(guī)框架

機(jī)器制造商和設(shè)備制造商必須確保他們的機(jī)器和設(shè)備不會因故障造成電擊、灼傷或輻射等危險。

例如，在歐洲，根據(jù)法律要求符合 EU 職業(yè)健康與安全法規(guī)的機(jī)械設(shè)備 2006/42/EC 法規(guī)。為了確保符合此法規(guī)，建議采用相應(yīng)適用的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。這就觸發(fā)了“一致性假設(shè)”，提供給了制造商和操作者符合國家法規(guī)和 EU 法規(guī)的法規(guī)安全。設(shè)備制造商使用 CE 標(biāo)識對貨物自由移動所有相關(guān)的法規(guī)、規(guī)程的一致性進(jìn)行文檔化。

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)險評估與風(fēng)險降低。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，危險情況的頻率，發(fā)生的可能性和識別未定風(fēng)險的機(jī)率。

• EN ISO 13849-1:性能級別 PL a … e；類別 B，1 ... 4
• EN 62061:安全集成度級 SIL 1 … 3

趨勢傾向集成安全系統(tǒng)

趨勢傾向于較大的復(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（如使用主開關(guān)對整個機(jī)器進(jìn)行取消激活）移植到設(shè)備控制系統(tǒng)和驅(qū)動。這樣，生產(chǎn)率也顯著提高，因?yàn)榭s短了轉(zhuǎn)換時間，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，顯著降低了有意識繞過安全功能的動機(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，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別的要求：

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

注意：

安全制動試驗(yàn) (SBT) 診斷功能滿足 EN ISO 13849-1 中類別 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。您可從西門子聯(lián)系伙伴獲取相應(yīng)的測試證書和廠商聲明書。

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變頻調(diào)速柜上的 PROFIsafe 或故障安全數(shù)字量輸入來控制。
根據(jù)所選擇的安全功能，需要對在 SIMOTION 用戶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，那么受影響的傳動裝置的轉(zhuǎn)速需要在可用時間內(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 DSDB 進(jìn)行傳送。該信息通常從變頻器傳送到 SIMOTION 用戶程序。
所選擇的 SBT 診斷功能在相反方向上從用戶程序傳送到變頻器。

下面介紹了當(dāng)前可用的集成安全功能。功能安全性滿足有關(guān)變速驅(qū)動系統(tǒng)的國際標(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：

用于安全停止變頻器的功能
• 安全扭矩斷開 (STO)
• 安全停機(jī) 1 (SS1)
• 安全停機(jī) 2 (SS2)
• 安全操作停止
用于安全制動管理的功能
• 安全制動控制 (SBC)
• 安全制動試驗(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)動運(yùn)動的功能
• 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）

安全扭矩斷開 (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)矩的能量不會繼續(xù)影響電機(jī)，并防止意外起動。

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 的停止類別 0）。驅(qū)動器可以可靠地實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)矩。這個狀態(tài)在驅(qū)動器內(nèi)部監(jiān)控。

應(yīng)用舉例

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

通過 STO，人員可在防護(hù)門打開（重啟互鎖）以及在具有運(yùn)動軸的機(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 的停止類別 1 的要求安全停止傳動裝置。若選擇了 SS1 功能，傳動裝置會在設(shè)置的安全延時過后，沿著一個快速制動斜坡自主制動，并自動激活安全轉(zhuǎn)矩關(guān)閉和安全制動控制功能（如果已組態(tài)）。

如果對變量“SS1 with external stop (SS1E)”進(jìn)行參數(shù)化，則選擇該功能時驅(qū)動器不能自動制動。在此情況下，更高級別的控制必須在參數(shù)化的 STO 過渡時間內(nèi)使驅(qū)動器停止。SBR（安全制動斜坡）和 SAM（安全加速度監(jiān)控）功能沒有激活。SS1E 是用于需要由運(yùn)動控制系統(tǒng)成組停止的驅(qū)動器的有用功能，以防對機(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。典型應(yīng)用包括鋸、磨床主軸、離心機(jī)、卷取機(jī)和立體倉庫等。

客戶利益

通過 SS1 功能有目標(biāo)地停止變頻器可以降低危險，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帶到靜止?fàn)顟B(tài)，這與僅使用 STO 功能時的情況不同。通常無需使用易于磨損的復(fù)雜機(jī)械制動器將電機(jī)制動。

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)停止時啟動 SOS 功能。

作用

“安全停止 2”功能可按照 EN 60204-1 的停止類別 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。與 SS1 相比，驅(qū)動控制隨后仍能繼續(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 功能可確保對電機(jī)進(jìn)行最快速的減速。不過，電機(jī)電源并沒有關(guān)閉。控制系統(tǒng)會防止其離開靜止位置 – 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，不會受到影響。這可確保調(diào)整和停機(jī)時間都較短，生產(chǎn)效率提高。

安全操作停止

使用 SOS 功能，停止的電機(jī)保持在位并通過驅(qū)動控制進(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�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)速整定值不會獨(dú)立受到影響。在啟用 SOS 后，更高等級的控制必須在一個參數(shù)化的時間內(nèi)使驅(qū)動器停止然后保持位置定位點(diǎn)。

應(yīng)用舉例

對于機(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，變頻器不會獨(dú)立制動。它會等待上位控制器在一段可調(diào)的延遲時間內(nèi)，將相關(guān)的軸作為一個同步組來減速停止。這樣可以防止對機(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

盡管可能會出現(xiàn)反作用力，但不需要使用機(jī)械部件來使軸保持其位置。由于切換時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)時間。無需在退出 SOS 功能后對軸進(jìn)行重新校準(zhǔn)。在禁用 SOS 功能后，軸可立即再次移動。

安全制動控制 (SBC)

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

作用

將使用安全雙通道技術(shù)對斷電狀態(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。通過測試脈沖，可提前檢測到這種錯誤。

注意

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

應(yīng)用舉例

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

客戶利益

同時，使用此功能時，無需使用外部硬件和相關(guān)接線。

安全制動測試 (SBT)

SBT 診斷功能按固定時間間隔或在人員進(jìn)入危險區(qū)之前，執(zhí)行指定功能測試。

作用

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

客戶利益

該功能檢測制動器的機(jī)械部件中的故障或磨損。通過自動測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)定值不會自動受到影響。啟用 SLS 功能后，更高級別的控制必須在可參數(shù)化的時間內(nèi)將驅(qū)動器控制在所選時間限制以下。若超出速度限制，會發(fā)生變頻調(diào)速裝置集成故障響應(yīng)，該響應(yīng)可自定義。

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

應(yīng)用舉例

若人員位于機(jī)器的危險區(qū)中，并且其安全性只能通過降低轉(zhuǎn)速來保證，此時就可使用 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)備的危險區(qū)的場合，例如，需要由操作員手動穿線的卷繞機(jī)。為防止對操作員造成傷害，滾筒只能在較低的安全轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。SLS 也常常在一種兩級安全方案中采用。當(dāng)人員位于不太關(guān)鍵的區(qū)域中時，將會激活 SLS 功能，僅在危險程度較高的較小區(qū)域中將驅(qū)動系統(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）。

客戶利益

SLS 功能有助于大大縮短停產(chǎn)時間，或大大簡化甚至加快調(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)速度限值時發(fā)出警告。只要轉(zhuǎn)速保持在閾值之下，此功能就會發(fā)出安全信號。

作用

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

應(yīng)用舉例

使用 SSM 功能的一種最簡單情況是，可在速度下降到某個非關(guān)鍵速度以下時將安全門解鎖。另一個典型示例是，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，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，不會有變頻器集成的故障響應(yīng)�？梢栽谝粋�安全控制單元中對安全反饋進(jìn)行分析，從而可使用戶對具體情況適當(dāng)做出響應(yīng)。

安全方向 (SDI)

SDI 功能可以確保傳動只能在選擇的方向上轉(zhuǎn)動。

作用

將會可靠檢測出偏離正在監(jiān)控的旋轉(zhuǎn)方向的情況，并啟動所組態(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)變頻器只能在一個方向上運(yùn)動時，可以使用 SDI 功能。一個典型應(yīng)用是，假如機(jī)器在安全方向上運(yùn)動（即離開操作員的方向），則操作員可以進(jìn)入到危險區(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。

客戶利益

使用此功能時無需使用外部部件，如轉(zhuǎn)速監(jiān)控器和相關(guān)接線。當(dāng)機(jī)器從操作員移開時將危險區(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就必須將機(jī)器安全停止。

安全限制位置 (SLP)

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

作用

若激活了 SLP，將會安全監(jiān)視由組態(tài)的軟限位開關(guān)限制的移動范圍。若超出允許的移動范圍，則會發(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)，也可以在兩個移動范圍之間切換。

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)用場合。軸位置的安全監(jiān)控可確保軸無法移動到為操作員設(shè)立的保護(hù)區(qū)內(nèi)（從而給他們帶來危險），例如，堆垛機(jī)、龍門起重機(jī)或加工中心。

客戶利益

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（硬限位開關(guān)）且不會產(chǎn)生相關(guān)接線費(fèi)用。由于在超出限值后會迅速產(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 功能可通過安全 PROFIsafe 通信將變頻調(diào)速裝置中安全測定的實(shí)際位置值傳送到安全控制器。

作用

與根據(jù)限值對當(dāng)前實(shí)際位置進(jìn)行監(jiān)控并在發(fā)生過沖時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 位分辨率來傳送。與位置值一起，還會傳送時間戳。

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。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，用戶可靈活開發(fā)量身定制的安全功能。安裝程序中還必須指定對超出限值的響應(yīng)。這需要較高的初始編程開銷，但提供了啟動不同故障響應(yīng)的機(jī)會。

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)展功能必須通過許可證激活。

• 基本功能
  • 安全扭矩斷開 (STO)
  • 安全制動控制 (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)
  • 安全制動試驗(yàn) (SBT) 診斷功能

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

使用 SS1 和 SS2，可將安全制動斜坡 (SBR) 配置為替代功能。

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

激活集成安全功能

可通過以下方式激活集成安全功能：

基本功能：

• 通過 SIMOTION D4x5-2 或 CU320-2 控制單元以及功率單元上的端子
• 通過 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 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 PROFINET 或 PROFIBUS 與 PROFIsafe 配置文件

擴(kuò)展功能：

• 通過 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 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 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 診斷功能無法通過安全相關(guān)數(shù)字量輸入或 PROFIsafe 來激活，
  • 但可通過安全控制通道從 SIMOTION 用戶程序激活
  • BiCo 信號
  • 用于測試停止選擇

PROFIsafe

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

PROFIsafe 是一個開放式通訊標(biāo)準(zhǔn)，其支持在同一根通訊電纜（有線或無線）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單獨(dú)的總線系統(tǒng)。將對發(fā)送的報文進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視以確保安全通信。

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

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 的集成傳動裝置之間的典型 PROFIsafe 通信拓?fù)�。該拓�(fù)湟部赏ㄟ^ 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，SIMOTION D 是智能設(shè)備或智能從站。SIMOTION D 通過 F-Proxy 機(jī)制將 PROFIsafe 報文傳送到傳動裝置。

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

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

安全速度/位置感測

增量式編碼器或絕對值編碼器可用來安全感測驅(qū)動器上的位置值。

安全實(shí)際值檢測依賴于增量通道 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。只能使用通過純模擬技術(shù)生成和處理 A/B 通道信號的編碼器類型。

也可以使用 HTL/TTL 增量式編碼器。在此情況下，使用兩個獨(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。

編碼器信號經(jīng)由編碼器單元讀取。

有關(guān)編碼器單元的信息，請參見西門子工業(yè)產(chǎn)品網(wǎng)上商城的“驅(qū)動技術(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，或參見產(chǎn)品目錄 D 21.4“SINAMICS S120 和 SIMOTICS – 運(yùn)動控制變頻器”。

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)過認(rèn)證的采用 DRIVE-CLiQ 接口的內(nèi)置旋轉(zhuǎn)編碼器（請參見ment/65402168" target="_blank" style="color: rgb(153, 0, 0); text-decoration: none; cursor: pointer;">https://support.industry.siemens.com/cs/document/65402168）。

對編碼器進(jìn)行機(jī)械連接時，必須要使編碼器軸無法拔出或滑出。相關(guān)說明，請見 IEC 61800-5-2：2007 的表 D.16。

下面的網(wǎng)址提供了滿足電氣和機(jī)械要求的西門子電機(jī)的列表：
ment/33512621" target="_blank" style="color: rgb(153, 0, 0); text-decoration: none; cursor: pointer;">https://support.industry.siemens.com/cs/document/33512621

以下系統(tǒng)可用于安全速度/位置檢測：

• 單編碼器系統(tǒng)或
• 雙編碼器系統(tǒng)

單編碼器系統(tǒng)

示例：單編碼器系統(tǒng)

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

雙編碼器系統(tǒng)

示例：主軸上的雙編碼器系統(tǒng)

對于雙編碼器系統(tǒng)，變頻調(diào)速裝置的安全實(shí)際值由兩個獨(dú)立的編碼器提供。這些實(shí)際值通過 DRIVE-CliQ 傳輸?shù)娇刂蒲b置中。使用沒有 DRIVE-CLiQ 連接的電機(jī)時，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�？梢允褂脙蓚� HTL/TTL 編碼器、一個雙 HTL/TTL 編碼器或者一個 HTL/TTL 編碼器和一個正弦/余弦編碼器。

無編碼器的安全實(shí)際值檢測

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)無編碼器檢測（僅與交流電機(jī)和 SIEMOSYN 電機(jī)配套使用）。

用于電機(jī)控制的編碼器對于這里的安全功能沒有作用。

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》包含有關(guān)無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)際值檢測條件。