Page 65 - 《橡塑技术与装备》2019年14期（7月下半月塑料版）

工业自动化 韩永刚·浅谈橡塑机械设备的电气安全

2 变频器的安全关断功能的运用 （5）该功能为驱动专用功能，即每个驱动设备都
传统变频器的控制方法是用变频器的启动 / 停止 具有该功能，并需要单独调试。
端子来控制变频，这种方法只能达到 PL a 级性能等级， （6）必须通过参数激活该功能。
为了达到更高的性能等级我们在变频器前或后加上了 从 SINAMICS 组件（控制单元，功率模块）的
接触器，甚至在风险高的场合要加上双接触器，这种 Safety Integrated (SI) 输入端子起，
控制的方式缺点是接线多，元器件多，频繁的断电、 集成的安全功能可以满足机械指令 98/37/EC、
上电对变频器冲击较大，易损坏元器件，对维修、维 EN 60204-1、DIN EN ISO 13849-1 （原 EN954-1）
护不利。目前各大变频器品牌厂商对变频器进行优化 性能等级（PL）d 3 类，以及 IEC 61508 SIL2 的要求。
提上，部分系列增加安全力矩关断功能，此功能可以 因此我们可以放心地使用变频器自带的 STO 功能，节
达到 PL d 性能等级。 省设备成本和维护成本。
下 面我讲 述一 下西 门子的 G130/G150 系 列变频 为达到橡塑机械设备的安全控制的目的，传统的
器怎样通过功率模块使用标准配备的安全功能（Safe 方式是安全元器件接到安全继电器上，安全继电器再
Torque Off）实现 PL d 性能等级，安全功能的实现是
控制接触器、变频器、伺服驱动器等装置，近几年各
通过集成安全功能的第一条断路路径由控制单元上的
行业对设备的安全的需求越来越广泛，安全控制的复
数字量输入（即 DI0~DI7 ）和集成安全功能的第二条
杂性越来越高，应运而生出现了安全 PLC，传统的可
断路路径由功率模块中控制接口板的端子（-X41:1,
编程逻辑控制器与安全 PLC 不同，安全 PLC 不仅可
-X42:2）控制。选择和取消选择必须同时进行。对
提供普通 PLC 的功能，更可实现安全控制功能，符合
于例如由机械开关操作引起的无法避免的延时，可通
EN ISO 13849-1 以及 IEC 61508 等控制系统安全相
过参数进行调节。控制单元和功率模块中控制接口板
关部件标准的要求。
上安全功能的选择必须在两个通道中执行。 作为操作
市场的安全 PLC 有皮尔磁（Pilz）的 PSS 3000，
元件应使用符合 ISO 13850/ EN 418、能够按照 IEC
PSS 4000 等，其中 PSS 4000 除了可以处理安全程序
60947-5-1 的要求强制打开的开关，或使用认证的安
外还可以处理标准控制程序。另外还有西门子的安全
全控制装置，见表 2。
PLC、Rockwell 的安全 PLC 等， 安全 PLC 中所有元
表 2 控制接口板的端子参数
器件采用的是冗余多样性结构，两个处理器处理时进
端子 功能 技术参数
-X41 : 2 EP +24 V （使能脉冲）输入电压 ：DC 24 V (20.4 V - 行交叉检测，每个处理器的处理结果储存在各自内存
-X41 : 1 EP M1 （使能脉冲） 28.8 V)
中，只有处理结果完全一致时才会进行输出，如果处
耗用电流 ：10 mA
理期间出现任何不一致，系统立即停机。安全 PLC 的
信号运行时间 ：
L -> H:100 μs 最大优点是把现场安全元气件的信号集中到 PLC 中进
H-> L:1 000 μs
行判断、分析、运算再输出，同时运用现场安全 IO，
安全力矩关断功能特性 ： 可以节省大量电缆、继电器等硬件，并且节省放线、
（1）“Safe Torque Off（STO）” 功能可以和设备 接线时间，对设备维护维修带来方便快捷。
功能一起、在故障情况下安全切断供给电机的转矩电
流。 3 总结
（2）选择此功能后，驱动设备处于 “ 安全状态 ”。
橡塑机械设备的安全已引起各设备制造企业和设
设备的重新启动通过接通禁止锁定。
备使用企业的高度重视，“ 安全第一 ” 已是各企业的
（3）该功能的基础是电机模块 / 功率模块中集成
共识，生产制造安全设备方式方法很多，各橡机制造
的双通道脉冲清除。
商可根据设备的自身特点进行设计制造，希望本人的
（4）该功能为驱动集成功能，即不需要上一级控
拙见能给大家带来帮助。
制。
Electrical safety of the rubber and plastic machineries

Han Yonggang

2019 第 45 卷 ·47·
年