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本帖最后由 Jeff.Zhang 于 2022-4-13 15:17 编辑
#概述
最近在充电CE认证，机械安全功能ISO13849 ISO12100 相关的知识。第一不得不承认欧美在标准规范方面走在我国前列，我国工控系统的现状先解决从无到有，和我们大部分非标设计的思路大致相当，先解决功能的实现。 在人身安全保护和产品保护方面的设计流程大部分稍欠缺。针对功能失效，常用的借鉴工具就是FMEA,机械安全的设计参考就要依据ISO13849及ISO12100做安全评估，选型设计及验证。 这里个人根据对各家传动产品的相应理解，以及浅薄认知与各位探讨。
#急停及安全门等元器件在变频器及伺服等传动系统中起到的保护作用：
1、紧急停止设备运转，在设备停止过程中只考虑对人的保护而不考虑设备对产品的保护，以及设备自身的损伤。
2、在设备停止时，需要防止设备意外启动。
#设计
##常规单通道设计：
1、切断主电源。急停直接切断驱动器或变频器主电源，及在断路器与变频器或驱动器之间增加接触器，安全信号控制接触器通断，从而达到切断主电源的目的。这种方法的会使电机自由停车，如果有抱闸需要应用抱闸制动，通过机械摩擦以及抱闸是运动部件停车。弊端是停车时间可能较长，有抱闸会影响抱闸使用寿命。对于西门子产品相当于断OFF2信号，区别是变频器或伺服主电源依然供电，只是进行了脉冲封锁。
2、触发快速停车信号。汇川变频器通过端子配置47紧急停车功能。通过安全信号触发紧急停车，电机会按照设定的快速减速时间F8-55执行快速制动（备注：参数配置时，F8-55必须远小于正常减速时间）。对于西门子产品相当于断OFF3信号。这种方式会使设备达到快速制动的目的。但是无法保证切断输入端主电源，无法保证设备意外启动。
综上，在电气设计时需要根据设备具体状态，及安全距离综合考虑安全设计回路。单通道推荐的设计思路是触发紧急停车功能，延时很短时间后再切断主电源。这样可以快速停止设备并防止设备意外启动。以上设计的弊端为单通道设计安全评级低，无法满足更高要求的安全性能等级。同时西门子停车方式优先级OFF2>OFF3>OFF1。
##双通道思路的安全设计：
1、针对无STO功能的产品，为达到相应要求依然使用断输入端主电源的手段，通过多个急停串联，多个安全门或光幕串联，结合安全继电器来实现双通道的交叉比对监控。同时通过安全继电器双输出控制双接触器，双接触器串联于断路器及变频器或伺服驱动器之间，实现双通道安全控制以提高安全性能等级。
2、集成STO功能的产品，第一可以减少元器件，不需要通过接触器实现脉冲封锁（不向电机输出能量）。第二STO 双段子本身集成了交叉比对功能，简易场合可以直接通过双通道急停按钮串接于STO回路。此处不严谨，还需要使用安全继电器，因为安全继电器有额外的诊断功能。国内部分产品都已集成端子连线的STO功能，值得肯定。
3、集成SS1功能的产品，很遗憾暂未发现国货中有集成此功能的。根据受控停车要求，集成SS1功能的产品，SS1信号相当触发快速停车功能，当受控停车后切入STO。好处可以实现快速停车，并可以防止意外启动，弊端在受控停车过程中，减速曲线无法诊断。安全功能优先级STO>SS1。
4、高级安全功能，SBR、SLS、SSM、SDI，都只存在于国外高级安全功能应用中。暂不展开讨论。
5、使用安全控制器及安全报文实现的安全功能，暂时常用的都是西家安全型PLC及Profisafe 30及900报文实现。倍福etherCAT也支持安全报文，了解甚少。
#对国货的期望：
1、尽快集成安全抱闸SBC，安全受控停车SS1，以上两个个人觉得是觉多数场景中最常用的到的安全功能。虽然STO可以通过安全系统设计，通过增大完全距离来实现相应要求，但会使成本投入和空间范围变大。
2、开发安全控制器及安全通信报文，方便应用和现场实施。
#结语
以上是对传动系统安全应用的粗浅见解，忘各位同行一起讨论，增进认知。期待各位专家批评指正。
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