伺服控制器安全功能的运用

随着工业4.0概念的推进和大力发展，机器设备在协助或替代人员来更加高效、高精度的完成产品生产和加工流程，同时机器设备上高速运动的零部件可能对操作人员造成不同程度的伤害发生。全球各个国家和地区都会制定相应的安全生产的法规和标准来确保，所有机器制造商都清楚，机器必须满足严格的安全要求来保护工人免于伤害。

伺服电机作为现代设备重要的组成部分，配合伺服控制器(伺服放大器)的不同安全功能，保持机器正常运转的同时为操作员提供安全保障，就会大大削弱人们绕过安全功能设施和“闯红灯”的冲动。许多以前需要关闭和重新启动的操作，现在可以在机器以降速甚至全速继续生产的情况下完成。功能安全既保障了操作员的安全，也能够最大限度地提高机器生产力。在实际运用中伺服控制器可以提供除STO安全功能以外更多的安全功能选项，我们接下来挑选几种为大家进行详细解释和说明实际运用的场景。

1. 安全扭矩关断(Safe torque off)

安全功能“STO”会从伺服控制内部切断电机的供电，电机处于一个不受控制的停止状态，符合标准EN 60204-1中0类的停止类别。

应用场景：STO安全功能激活后，电机处于无扭矩状态且不会发生任何危险运动，适用于当安全功能(急停，安全门)被触发后，电机能够在短时间内静止或降低到不会产生危险的速度范围之内的城景和设备。但如果电机竖直方向运动时会由于部件自身重力原因坠落，则为了防止重力坠落造成人员伤害则需要增加刹车抱闸机构。

2. 安全停止1(Safe stop 1)

安全功能“SS1”对电机进行受控制动，在规定的范围内监测电机的减速幅度，并且在延迟一定时间或达到速度阈值后，再启动STO功能切断电机供电。电机处于一个受控制的停止状态，符合标准EN 60204-1中1类的停止类别。

应用场景：SS1安全功能激活后，电机处于受控停止或减速后再进入STO状态来避免危险运动，适用于当安全功能(急停，安全门)被触发后，电机不能够在短时间内静止(速度高或部件惯性大)或避免工艺流程未完成导致产品报废或会产生额外的风险。但需要周边安全防护装置具备延时打开功能，如安全门开关需具有锁定功能，在开门请求发出后，能够由控制器先对伺服控制器发出停止信号，在电机进入STO状态后，才能解锁安全门开关进入危险区域。

3.安全控制停止(Safe Operating stop)

安全功能“SOS”用于对电机静止状态的监控，电机能够保持扭矩输出并处于静止状态，而非外部制动器(例如刹车)来实现静止状态。

应用场景：SOS安全功能激活后，电机会处于受控的静止状态，适用于当安全功能(急停，安全门)被触发后，电机需要处于静止状态并不能切断供电情况。

4.安全停止2(Safe stop2)

安全功能“SS2”对电机进行受控制动，在规定的范围内监测电机的减速幅度，并停止电机，再启动SOS功能对电机静止状态进行监控。电机处于一个受控制的停止状态且不断动力源，符合标准EN 60204-1中2类的停止类别。

应用场景：SS2安全功能激活后，电机会受控停止并对静止状态监控，适用于当安全功能(急停，安全门)被触发后，电机需要受控停止后处于静止状态并不能切断供电情况。

5.安全限速(Safe limited speed)

安全功能“SLS“能防止电机超过设定的速度限制。

应用场景：SLS安全功能激活后，电机不允许运行超过伺服控制器设定的速度值。适用于在特定情况下(如手动或维修模式)，安全功能(安全门)触发后，人员必须进入危险区域使用使能按钮来操作运动部件低速运行。 

6.安全方向(Safe direction)

安全功能“SDI“能防止电机往错误方向运动。

应用场景：SDI安全功能激活后，电机只能允许往设定方向运行。适用于在特定情况下(如手动或维修模式)，适用于当安全功能(安全门，光幕)被触发后，电机只能往安全方向运动(远离操作人员)。

功能安全是一种保证机器安全运行的方法，它不是强制将操作员和机器运动控制分隔，即使是在通电的情况下，允许操作员和机器运动之间进行安全交互，它也能够帮助实现在安全限制条件下持续运行从而提高生产力。

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