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

　　隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，同時(shí)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(lái)越得到人們的重視，安全包括人員的安全和設備的安全。對于自動(dòng)化控制裝置，也提出了新的安全概念和出現了新的安全產(chǎn)品，例如，帶安全功能的PLC 和帶安全模板的傳動(dòng)裝置。下面的兩個(gè)圖說(shuō)明對于安全的傳統解決方案和基于安全集成的傳動(dòng)系統之間的差別。
　　對于傳統的安全解決方案，是使用繼電器、安全保護開(kāi)關(guān)、漏電流和離散的故障檢測設備來(lái)完成所需要的安全保護功能。用這種方法，需要很多外接線(xiàn)，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備（例如速度監視、時(shí)間繼電器等）來(lái)實(shí)現。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(dòng)機接觸器來(lái)斷開(kāi)電動(dòng)機（安全斷開(kāi)扭矩），以及通過(guò)釋放能量的辦法進(jìn)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(diǎn)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(dòng)機和快速再啟動(dòng)電動(dòng)機，還能用多種方法來(lái)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伺服控制系統的正面配置圖，從圖的右下方，可以看到有一個(gè)用于安全工程的模塊插槽。

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

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(lèi)型的安全模板：SM100，SM300，SM301。這三種模板都經(jīng)過(guò)認證，其中SM100符合歐洲的EN954-1類(lèi)型4標準和IEC 61508 SIL 類(lèi)型3 標準，SM300模板符合歐洲的EN954-1類(lèi)型3標準，SM301模板符合歐洲的EN954-1類(lèi)型3標準和IEC 61508 SIL 類(lèi)型3 標準。
下面我們以SM301模板為例，說(shuō)明它的結構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(diǎn)解釋?zhuān)?BR>　　STO （Safe torque off）：安全斷開(kāi)扭矩
　　根據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(kāi)扭矩”的安全功能是“防止不希望發(fā)生的啟動(dòng)”。為此目的，提供兩個(gè)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(wú)效（控制器禁止），二是使提供功率級驅動(dòng)“光偶”上的電壓斷開(kāi)，亦即，微處理控制器系統的脈沖再也無(wú)法通過(guò)逆變器（脈沖禁止），這些輸出信號被確認附加上時(shí)，就達到了控制等級3。圖4說(shuō)明了實(shí)現安全斷開(kāi)扭矩的方法。

圖4 實(shí)現安全斷開(kāi)扭矩的方法：控制器禁止（禁止使能）和脈沖禁止