西門子SINAMICS變頻/伺服驅動器的基本安全功能介紹

西門子SINAMICS G120/S120系列變頻器/伺服驅動器內部集成了安全功能。根據其類別的不同，又分為基本安全功能、擴展安全功能和安全功能。這篇文章，我們來介紹下基本安全功能，包括：

1、安全扭矩關斷

安全扭矩關斷的英文名稱為“Safe Torque Off”，簡寫為STO。

根據EN/IEC 61800-5-2的定義：該功能被激活時，變頻器/伺服驅動器停止向電機提供可產生扭矩的電能，電機由于失去電能而自由停止。

STO功能具有如下一些特點：

①變頻/伺服驅動器通過發送安全抑制脈沖來切斷扭矩輸出，防止電機的意外啟動。但是驅動器與電機之間的電氣連接仍然保持；

②變頻/伺服驅動器的直流母線仍然帶電，因此在需要時可快速重啟；

③采用雙通道設計，內部進行檢測/校驗，安全等級和可靠性都很高；

④適用于可自由停車、不需要緊急停止的場合。STO僅關閉電能的輸出，在負載慣性較大的場合，電機不會立刻停止；

如果以時間t為橫坐標，電機速度v為縱坐標，則STO功能的曲線圖如下所示：

我之前曾寫過一篇文章，詳細介紹SINAMICS V90的安全扭矩關斷功能，鏈接如下：

怎樣入門SINAMICS V90伺服驅動系統？(2)-STO功能

2、安全停止1

安全停止1，英文名稱“Safe Stop1”，簡寫為SS1。之所以稱之為“1”，是因為在擴展安全功能里，還有一個安全停止，被稱為SS2。

對于一些高慣性的負載，可以使用安全停止1功能使其停止。安全停止1功能會設置一個斜坡時間，功能激活后，變頻/伺服驅動器會在該時間內使電機從之前的轉速降低v到0，然后進入STO狀態，如下圖所示：

圖中△t為設置的斜坡時間。

安全停止1可以提高生產效率，無需機械制動，因而沒有機械磨損，適用于高慣性負載快速停機的場合，比如：鋸切、卷繞、離心機、提升機、擠出機、堆垛機等。

3、安全制動控制

安全制動控制，英文名稱“Safe Brake Control”，簡寫為SBC。

根據EN/IEC 61800-5-2的定義：SBC功能提供了一個用于控制抱閘的安全輸出信號。

該功能需要配合安全制動繼電器（Safe Brake Relay）一起使用。當變頻/伺服驅動器的SBC功能激活后，輸出控制信號給安全制動繼電器，安全制動繼電器控制電機的抱閘，如下圖所示：

SBC功能適用于電機停止后還需要維持一個固定扭矩的場合。比如：起重機、電梯或提升機等帶有位能性負載的設備，防止負載下落的情況。

在SBC功能激活前，電機通過SS1功能停止，然后進入SBC和STO狀態。此時，變頻/伺服驅動器的輸出扭矩關閉，依靠電機抱閘摩擦力防止負載重物移動。如下圖所示：

西門子安全制動繼電器模塊的外觀如下圖所示：