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          皮尔磁:安全小百科之安全的运动控制(下)

          2019年02月20日 14:52:03 供稿:皮尔磁工业自动化贸易(上海)有限公司

          安全运动控制的组成

          安全运动控制的目的是要避免危险的运动。传统伺服驱动器是由非安全相关的部件组成的,要实现安全运动只能通过额外的安全元件来保证电机断电,或对电机的运动进行安全监控。当今的市场正朝着往驱动器内部实现安全功能的方向发展,主要由安全隔离、安全检测和安全控制(确保无不安全运动)组成。

          安全运动控制的组成

          安全隔离

          伺服驱动器分为电力回路和控制回路两部分。其中,电力回路主要由整流、电容滤波和逆变组成;控制回路主要由指令或参考变量、闭环控制、PWM调制脉冲组成。另外,电力回路和控制回路都是通过光电耦合器隔离的。

          伺服驱动器的原理结构图

          把伺服驱动器的结构图转化为信号路径图,如下图所示。在这个图中,光电耦合器安全禁止(图注3)、设定值或参考值开关(图注4)和控制使能(图注5)被用做安全运动控制的安全隔离。由于实施难度、驱动器技术等原因,通常不用电机接触器(图注2)作为安全隔离的一部分。由于电力回路中的大电容的放电时间很长,通常在5-10分钟以上。因此供电主接触器(图注1)的断开是无法保证伺服电机是断电的。

          通常情况下,只有安全检测和控制功能引发故障?#20445;?#25165;会触发安全隔离。

          伺服驱动器的信号路径图

          1、    电力回路供电主接触器,用于隔离驱动器的输入供电;

          2、    电机接触器,用于隔离电动机的输入供电;

          3、    光电耦合器安全禁止器,光电耦合器用于隔离电力回路和控制回路;

          4、    设定值或参考值开关,设定值将被设置为0;

          5、    控制使能,控制光耦的信号将被禁止;

          安全运动检测和控制

          安全检测和控制不能够按照传统的检测和控制去理解,他们最大的区别在于是否能有效应对失效风险方面。在实施过程中,传统的检测和控制是不考虑检测机制及诊断范围、共因、元件高可靠性、安全系?#25104;杓频?#26041;面的。

          在标准EN/IEC 61800-5-2中列出的安全功能中,需要对运动学的加速度、速度和位?#23186;?#34892;安全监控。由于驱动器中通常使用的是非安全相关部件,因此实施过程中,除了监控驱动器的运行和状态外,还需要结合传感器技术,比如安全编码器。

          安全运动控制需要的不仅仅是安全检测,更需要对运动的安全控制。最常见的安全控制是安全运动限制,安全限制有三种方式:固定值式、设定值选择式和动态修改式。固定值式是通过配置软件,事先设定好限定值,在运动中,限定值是不可改变的。选择式则是多个固定值,在运行中可以通过安全IO或安全总线切?#36824;?#23450;值。动态修改式是运行中可修改的,比如在上次提到的机械手和人的安全示例中,安全功能根据人和机械手的距离进行安全降速,?#21496;?#31163;机械手的危险距离越近,机械手的速度越慢。

          人和机械手

          为了满足安全控制的需要,皮尔磁提供了驱动器PMCprotego D系列集成Protego S1/S2安全卡,提供了SS1、SS2、SOS、SLS等安全功能, 帮助客户在保证安全生产的同?#20445;?#36824;能提升生产效率。

          皮尔磁中国

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