Motion和Drive之安全速度监控
2016-06-16 罗克韦尔自动化
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Motion和Drive之安全速度监控
在现代生产和加工机械中，单个的电子控制轴被广泛应用。这些旋转轴会导致危险的运动。人必须免于任何危险的动作，尤其是在手动调整机器或者在发生故障的情况下。安全速度监控功能可以帮助操作工提高生产效率和产品质量。这样操作工在手动调整，清洁或者观察一个过程时允许运行机器。
安全速度监控反馈设计
满足PLd, Cat 3或者SIL2的安全运动功能的方法是使用一个或者两个反馈信号装置的双通道处理结构。所有输入子系统比如速度反馈，安全相关机器功能比如Safe Limited Speed带或者不带门监控，有或没有启用手动开关安全相关的机器功能有两个通道设计为好。双通道上的脉冲测试可以在起动指令触发前或者触发后测试安全输入子系统是否有故障或者错误。
1.单编码器输入子系统设计
1.1电机编码器反馈单编码器设计
输入子系统由单个电机编码器，并提供两个通道。第一个通道是速度信号，第二个是RS485的绝对位置信号。编码器HIPERFACE和ENDAT通信标准。
1.2负载编码器反馈单编码器设计
输入子系统由单个电机反馈MFB编码器，并提供双通道。第一个通道是速度信号，第二个是RS485的绝对位置信号。编码器HIPERFACE和ENDAT通信标准。相对于电机反馈设计，负载反馈编码器设计提供更高的整体安全性能。当电机反馈信号意外丢失时，安全监控功能依然存在。
2.双编码器输入子系统设计
输入子系统包括双反馈编码器，一个来自电机，另一个来自负载。两个反馈通道均提供增量或者正余弦模拟量速度信号。与单编码器设计相比，双编码器设计提供了更高的整体安全性能。
两个处理器可以集成到变频器或者伺服驱动器内作为控制和输出子系统。典型的结构是安全PLC或者安全继电器(控制系统)和变频器或者伺服(输出系统)分开使用。通过两个反馈装置的双通道确定电机是否转动。
注意：这里只讨论涵盖电子系统设备。电机和编码器之间以及电机和负载之间的机械连接，必须考虑在一个附加机械安全评定中。
3. Kinetix和PowerFlex应用案例介绍
3.1 System Category 3, Performance Level d
3.1.1 PowerFlex 40P,70,700S和MSR57
Performance Level: PLd
System Category: Cat.3
Stop Category: Cat. 1, Controlled Stop
Safety Functionality: Safe Torque Off, SafeLimitedSpeed
Supervisory Safety Device: Safety Relay with delayed contacts
上图中的变频器或者伺服驱动器内部有SafeTorqueOff选件，安全继电器有SafeLimitedSpeed选件。
安装在负载侧的增量式或者正余弦编码器发送位置和速度信号到安全继电器。速度限制值可以在编程模式下调整。在运行模式下由SLS开关请求SafeLimitedSpeed. 复位按钮用于清除错误。
3.1.2 PowerFlex 525/Kinetix 300,350,5500和MSR57
Performance Level: PLd
System Category: Cat.3
Stop Category: Cat.1, Controlled Stop
Safety Functionality: Safe Torque Off, SafeLimitedSpeed
Supervisory Safety Device: Safety Relay with delayed contacts
安装在负载侧的增量式或者正余弦编码器发送位置和速度信号到安全继电器。速度限制值可以在编程模式下调整。在运行模式下由SLS开关请求SafeLimitedSpeed. 复位按钮用于清除错误。
3.2 System Category 4, Performance Level e
3.2.1 PowerFlex 753,755/Kinetix 6200/6500
Performance Level: PLe
System Category: Cat. 4
Stop Category: Cat.2, Controlled Stop with Stand Still Checking
Safety Functionality: SafeTorqueOff, SafeLimitedSpeed
Supervisory Safety Device: none
上图系统配置中驱动器内置了功能安全关断和安全速度功能，所以无需监管安全装置。两个增量或者正余弦编码器分别安装在负载侧和电机侧。它们同时发送负载和电机位置和速度信息到控制器。速度限制值可以在编程模式下调整。在运行模式下由SLS开关请求SafeLimitedSpeed.
PowerFlex 753/755和Kinetix 6200/6500从元器件角度可以达到PLe,Cat.4的系统等级和Cat.2停止等级。对于安全速度监控来说必须保证反馈编码器满足PLe,Cat.4认证并且从系统角度来说安全评估要满足标准要求。
