PROFIsafe安全總線及其在倫茨公司9400系列伺服控制系統上的應用

　　隨著我國國民經濟的高速發展，同時經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了新的安全產品，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解決方案和基于安全集成的傳動系統之間的差別。
　　對于傳統的安全解決方案，是使用繼電器、安全保護開關、漏電流和離散的故障檢測設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備（例如速度監視、時間繼電器等）來實現。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，可以看到有一個用于安全工程的模塊插槽。

圖1 關于安全的傳統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解釋：
　　STO （Safe torque off）：安全斷開扭矩
　　根據EN 954標準第1部分和第2部分控制等級3的要求，“安全斷開扭矩”的安全功能是“防止不希望發生的啟動”。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動“光偶”上的電壓斷開，亦即，微處理控制器系統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說明了實現安全斷開扭矩的方法。

圖4 實現安全斷開扭矩的方法：控制器禁止（禁止使能）和脈沖禁止