贝加莱：运动控制领域的机器安全技术(2)

它的触发可以是外部的开关/光幕，这种方式对于机器比较常见，例如：经编机或机器人操作空间通常采用光幕来确保当人进入工作区间时机器的速度降低至较低状态，例如：从10m/S的线速度降低至1m/S，SLS必须在t0到t1这个时间区间降低速度，在安全系统中，这取决于安全通信总线的响应能力，对于基于实时以太网的网络可以在us级时间进行指令的传递并在ms级时间里实现安全速度的设定值。

SLS功能用于监测驱动器到一个可编程的最大速度，四个不同的限制值可以被激活，在SOS情况下，速度设定点不自动影响，在SLS激活后，更高级的控制必须使得驱动在一个参考时间里降到速度限制以下。

2.1.3 SS1-安全停车(如图3所示)

当驱动的安全功能被激活并且运动由于负载惯量而没有足够快的停止，可以由整流器主动制动，这个集成的快速制动功能取消了受磨损影响的机械制动的需求。

图3-SS1安全停车1

当安全编码器被检测到失效，或者系统设计为具有SS1的功能并被高一级的控制器激活SS1，对于SS1而言，其速度斜坡曲线可以被预先配置，系统监控其速度的下降，当下降至所设定的速度时即STO-切出扭矩，使得机器停车，应用时必须考虑到斜坡到达时的制动距离是否被计算为安全。

另外一个安全停车是SS2，不同于SS1是驱动提供完全停止扭矩。

2.1.4 SOS-安全运行停车(如图4所示)

SOS是对多轴应用的机器同步停车很重要的功能，当SOS被激活时，驱动器必须保持一个制动扭矩使得驱动轴保持当前位置，与SS1和SS2不同的在于驱动器并不自动制动，它由控制器给出斜坡下降，使得各个相关轴在可调整的延时里保持步调一致。

对于纺织机械如特里科经编机、细纱长车、多电机驱动的粗纱，以及印刷机的同步停车而言至关重要，因为，这使得机器可以保持安全情况下，能够确保在制品如纱线、纸张、薄膜不被拉断，造成废品以及再开机的复杂机械与电气重启时间。

图4-安全运行停车SOS

2.1.5 SLI安全增量限制(如图5所示)

安全增量限制-由编码器的计算值来激活或安全逻辑设计激活，其配合其它如STO、SOS、SLS共同使用，当出现编码器未检测到、编码器失效值时该功能将被激活。

图5.SLI-安全限定增量功能

安全运动控制模块通过对编码器位置进行监控，也同时监测编码器的滞后偏差、失效等，并为位置设定窗口范围，在此范围内则不触发SLI功能，对于那些送料进给或传输的应用，通过监测增量可以确保送料在安全范围内，避免出现超量而带来的损害。

2.1.6 其它安全运动控制功能

除了以上几个功能外，限于篇幅，其它不作细节介绍，仅为参考，以贝加莱(B& R )的SafeMOTION的功能设计为例，还包括一些其它的安全功能，如图6、图7所示。

图6.SMP示意图

SMP最大安全位置，控制器将监控安全位置窗口及独立于位置监控速度限制，以确保驱动器按照设计运行，并能安全找到原点。

图7-SLP-安全限定位置

安全限制位置SLP-这对于那些金属加工、CNC系统而言保证刀具的安全至关重要，SBC- SBC用于控制在零电流运转的制动，例如电机制动，刹车控制电路是一个故障安全，两通道设计，安全方向SDI确保不会产生因误操作而造成的禁止的反转，以确保机器与人员安全，限于篇幅不再赘述。

2.2编码器与电机轴的连接监测(如图8所示)

图8-编码器与电机轴连接

安全运动控制必须考虑电机与编码器之间的轴连接的潜在风险，包括对轴的连接滞后偏差、编码器检测的破损与滑脱的监控，以确保运动控制的错误并及时响应。

编码器速度与负载速度不匹配，静态失调包括电机加速失控和编码器位置与负载位置不匹配的错误。

通过监测编码器的电气状态可以触发相关的安全机制，SS1、STO、SBC等功能均需监测编码器相应的速度、位置、滞后误差等。