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安全運動控制的組成

安全運動控制的目的是要避免危險的運動。傳統(tǒng)伺服驅(qū)動器是由非安全相關(guān)的部件組成的，要實現(xiàn)安全運動只能通過額外的安全元件來保證電機斷電，或?qū)﹄姍C的運動進行安全監(jiān)控。當(dāng)今的市場正朝著往驅(qū)動器內(nèi)部實現(xiàn)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（確保無不安全運動）組成。

安全運動控制的組成

安全隔離

伺服驅(qū)動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(diào)制脈沖組成。另外，電力回路和控制回路都是通過光電耦合器隔離的。

伺服驅(qū)動器的原理結(jié)構(gòu)圖

把伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化為信號路徑圖，如下圖所示。在這個圖中，光電耦合器安全禁止（圖注3）、設(shè)定值或參考值開關(guān)（圖注4）和控制使能（圖注5）被用做安全運動控制的安全隔離。由于實施難度、驅(qū)動器技術(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間很長，通常在5-10分鐘以上。因此供電主接觸器（圖注1）的斷開是無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，才會觸發(fā)安全隔離。

伺服驅(qū)動器的信號路徑圖

1、電力回路供電主接觸器，用于隔離驅(qū)動器的輸入供電；

2、電機接觸器，用于隔離電動機的輸入供電；

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(shè)定值或參考值開關(guān)，設(shè)定值將被設(shè)置為0；

5、控制使能，控制光耦的信號將被禁止；

安全運動檢測和控制

安全檢測和控制不能夠按照傳統(tǒng)的檢測和控制去理解，他們最大的區(qū)別在于是否能有效應(yīng)對失效風(fēng)險方面。在實施過程中，傳統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計等方面的。

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

安全運動控制需要的不僅僅是安全檢測，更需要對運動的安全控制。最常見的安全控制是安全運動限制，安全限制有三種方式：固定值式、設(shè)定值選擇式和動態(tài)修改式。固定值式是通過配置軟件，事先設(shè)定好限定值，在運動中，限定值是不可改變的。選擇式則是多個固定值，在運行中可以通過安全IO或安全總線切換固定值。動態(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(jù)人和機械手的距離進行安全降速，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

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