PROFIsafe安全總線及其在倫茨公司9400系列伺服控制系統(tǒng)上的應用

　　隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，同時經(jīng)常又有重大安全事故的報道（例如，去年、前年的重大煤礦安全事故），安全的概念越來越得到人們的重視，安全包括人員的安全和設(shè)備的安全。對于自動化控制裝置，也提出了新的安全概念和出現(xiàn)了新的安全產(chǎn)品，例如，帶安全功能的PLC 和帶安全模板的傳動裝置。下面的兩個圖說明對于安全的傳統(tǒng)解決方案和基于安全集成的傳動系統(tǒng)之間的差別。
　　對于傳統(tǒng)的安全解決方案，是使用繼電器、安全保護開關(guān)、漏電流和離散的故障檢測設(shè)備來完成所需要的安全保護功能。用這種方法，需要很多外接線，這本身又增加了不安全因素，另外，一些附加的功能，需要用附加的外部設(shè)備（例如速度監(jiān)視、時間繼電器等）來實現(xiàn)。而基于安全集成概念的新裝置，它可以不需要使用外部主回路接觸器和電動機接觸器來斷開電動機（安全斷開扭矩），以及通過釋放能量的辦法進行保護，一方面降低了成本，并改善了電磁兼容性EMC，另外的優(yōu)點是占用空間少，減少安裝成本，方便診斷，容易理解，能快速關(guān)斷電動機和快速再啟動電動機，還能用多種方法來恢復裝備。
　　德國倫茨（Lenze）公司最近推出了新一代伺服控制系統(tǒng)9400系列。該系列控制器，配置有安全模板，具有集成安全的功能。
　　圖2是倫茨公司9400伺服控制系統(tǒng)的正面配置圖，從圖的右下方，可以看到有一個用于安全工程的模塊插槽。

圖1 關(guān)于安全的傳統(tǒng)解決方案和基于安全集成傳動裝置的差別
圖2 倫茨公司9400 伺服控制系統(tǒng)的正面配置圖

圖3 SM301 安全模板的外形圖和所具有的安全功能

　　9400系列有三種類型的安全模板：SM100，SM300，SM301。這三種模板都經(jīng)過認證，其中SM100符合歐洲的EN954-1類型4標準和IEC 61508 SIL 類型3 標準，SM300模板符合歐洲的EN954-1類型3標準，SM301模板符合歐洲的EN954-1類型3標準和IEC 61508 SIL 類型3 標準。
下面我們以SM301模板為例，說明它的結(jié)構(gòu)和所具有的安全功能。圖3是SM301模板的外形圖和所具有的安全功能。
　　在這里我們還要對安全功能的概念作一點解釋：
　　STO （Safe torque off）：安全斷開扭矩
　　根據(jù)EN 954標準第1部分和第2部分控制等級3的要求，“安全斷開扭矩”的安全功能是“防止不希望發(fā)生的啟動”。為此目的，提供兩個獨立的安全路徑，一是使從微處理控制器到逆變器的脈沖變得無效（控制器禁止），二是使提供功率級驅(qū)動“光偶”上的電壓斷開，亦即，微處理控制器系統(tǒng)的脈沖再也無法通過逆變器（脈沖禁止），這些輸出信號被確認附加上時，就達到了控制等級3。圖4說明了實現(xiàn)安全斷開扭矩的方法。

圖4 實現(xiàn)安全斷開扭矩的方法：控制器禁止（禁止使能）和脈沖禁止