PROFIsafe安全总线及其在伦茨公司9400系列伺服控制系统上的应用

　　随着我国国民经济的高速发展，同时经常又有重大安全事故的报道（例如，去年、前年的重大煤矿安全事故），安全的概念越来越得到人们的重视，安全包括人员的安全和设备的安全。对于自动化控制装置，也提出了新的安全概念和出现了新的安全产品，例如，带安全功能的PLC 和带安全模板的传动装置。下面的两个图说明对于安全的传统解决方案和基于安全集成的传动系统之间的差别。
　　对于传统的安全解决方案，是使用继电器、安全保护开关、漏电流和离散的故障检测设备来完成所需要的安全保护功能。用这种方法，需要很多外接线，这本身又增加了不安全因素，另外，一些附加的功能，需要用附加的外部设备（例如速度监视、时间继电器等）来实现。而基于安全集成概念的新装置，它可以不需要使用外部主回路接触器和电动机接触器来断开电动机（安全断开扭矩），以及通过释放能量的办法进行保护，一方面降低了成本，并改善了电磁兼容性EMC，另外的优点是占用空间少，减少安装成本，方便诊断，容易理解，能快速关断电动机和快速再启动电动机，还能用多种方法来恢复装备。
　　德国伦茨（Lenze）公司最近推出了新一代伺服控制系统9400系列。该系列控制器，配置有安全模板，具有集成安全的功能。
　　图2是伦茨公司9400伺服控制系统的正面配置图，从图的右下方，可以看到有一个用于安全工程的模块插槽。

图1 关于安全的传统解决方案和基于安全集成传动装置的差别
图2 伦茨公司9400 伺服控制系统的正面配置图

图3 SM301 安全模板的外形图和所具有的安全功能

　　9400系列有三种类型的安全模板：SM100，SM300，SM301。这三种模板都经过认证，其中SM100符合欧洲的EN954-1类型4标准和IEC 61508 SIL 类型3 标准，SM300模板符合欧洲的EN954-1类型3标准，SM301模板符合欧洲的EN954-1类型3标准和IEC 61508 SIL 类型3 标准。
下面我们以SM301模板为例，说明它的结构和所具有的安全功能。图3是SM301模板的外形图和所具有的安全功能。
　　在这里我们还要对安全功能的概念作一点解释：
　　STO （Safe torque off）：安全断开扭矩
　　根据EN 954标准第1部分和第2部分控制等级3的要求，“安全断开扭矩”的安全功能是“防止不希望发生的启动”。为此目的，提供两个独立的安全路径，一是使从微处理控制器到逆变器的脉冲变得无效（控制器禁止），二是使提供功率级驱动“光偶”上的电压断开，亦即，微处理控制器系统的脉冲再也无法通过逆变器（脉冲禁止），这些输出信号被确认附加上时，就达到了控制等级3。图4说明了实现安全断开扭矩的方法。

图4 实现安全断开扭矩的方法：控制器禁止（禁止使能）和脉冲禁止