安全運動(dòng)控制的組成

安全運動(dòng)控制的目的是要避免危險的運動(dòng)。傳統伺服驅動(dòng)器是由非安全相關(guān)的部件組成的，要實(shí)現安全運動(dòng)只能通過(guò)額外的安全元件來(lái)保證電機斷電，或對電機的運動(dòng)進(jìn)行安全監控。當今的市場(chǎng)正朝著(zhù)往驅動(dòng)器內部實(shí)現安全功能的方向發(fā)展，主要由安全隔離、安全檢測和安全控制（確保無(wú)不安全運動(dòng)）組成。

安全運動(dòng)控制的組成

安全隔離

伺服驅動(dòng)器分為電力回路和控制回路兩部分。其中，電力回路主要由整流、電容濾波和逆變組成；控制回路主要由指令或參考變量、閉環(huán)控制、PWM調制脈沖組成。另外，電力回路和控制回路都是通過(guò)光電耦合器隔離的。

伺服驅動(dòng)器的原理結構圖

把伺服驅動(dòng)器的結構圖轉化為信號路徑圖，如下圖所示。在這個(gè)圖中，光電耦合器安全禁止（圖注3）、設定值或參考值開(kāi)關(guān)（圖注4）和控制使能（圖注5）被用做安全運動(dòng)控制的安全隔離。由于實(shí)施難度、驅動(dòng)器技術(shù)等原因，通常不用電機接觸器（圖注2）作為安全隔離的一部分。由于電力回路中的大電容的放電時(shí)間很長(cháng)，通常在5-10分鐘以上。因此供電主接觸器（圖注1）的斷開(kāi)是無(wú)法保證伺服電機是斷電的。

通常情況下，只有安全檢測和控制功能引發(fā)故障時(shí)，才會(huì )觸發(fā)安全隔離。

伺服驅動(dòng)器的信號路徑圖

1、電力回路供電主接觸器，用于隔離驅動(dòng)器的輸入供電；

2、電機接觸器，用于隔離電動(dòng)機的輸入供電；

3、光電耦合器安全禁止器，光電耦合器用于隔離電力回路和控制回路；

4、設定值或參考值開(kāi)關(guān)，設定值將被設置為0；

5、控制使能，控制光耦的信號將被禁止；

安全運動(dòng)檢測和控制

安全檢測和控制不能夠按照傳統的檢測和控制去理解，他們最大的區別在于是否能有效應對失效風(fēng)險方面。在實(shí)施過(guò)程中，傳統的檢測和控制是不考慮檢測機制及診斷范圍、共因、元件高可靠性、安全系統設計等方面的。

在標準EN/IEC 61800-5-2中列出的安全功能中，需要對運動(dòng)學(xué)的加速度、速度和位置進(jìn)行安全監控。由于驅動(dòng)器中通常使用的是非安全相關(guān)部件，因此實(shí)施過(guò)程中，除了監控驅動(dòng)器的運行和狀態(tài)外，還需要結合傳感器技術(shù)，比如安全編碼器。

安全運動(dòng)控制需要的不僅僅是安全檢測，更需要對運動(dòng)的安全控制。最常見(jiàn)的安全控制是安全運動(dòng)限制，安全限制有三種方式：固定值式、設定值選擇式和動(dòng)態(tài)修改式。固定值式是通過(guò)配置軟件，事先設定好限定值，在運動(dòng)中，限定值是不可改變的。選擇式則是多個(gè)固定值，在運行中可以通過(guò)安全IO或安全總線(xiàn)切換固定值。動(dòng)態(tài)修改式是運行中可修改的，比如在上次提到的機械手和人的安全示例中，安全功能根據人和機械手的距離進(jìn)行安全降速，人距離機械手的危險距離越近，機械手的速度越慢。

人和機械手

為了滿(mǎn)足安全控制的需要，皮爾磁提供了驅動(dòng)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, 幫助客戶(hù)在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)，還能提升生產(chǎn)效率。