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法规框架

机器制造商和工厂建造企业必须确保他们的机器和设备不会因故障造成电击、灼伤或辐射等危险。

例如，在欧洲，欧盟工作安全框架法规强制规定应遵守机械指令 2006/42/EC。为了确保符合此法规，建议采用相应适用的欧洲标准。这就触发了“一致性假设”，提供给了制造商和操作者符合国家法规和 EU 法规的法规安全。设备制造商使用 CE 标识对货物自由移动所有相关的法规、规程的一致性进行文档化。

安全标准

功能安全的*采用了多种标准。例如，标准 EN ISO 12100 规定了与机器安全性有关的标准（风险评估和风险降低）。IEC 61508 规定了电子及可编程安全型系统的基本要求。标准 EN 62061（仅适用于电气和电子控制系统）和 EN ISO 13849-1 定义了安全控制系统的功能和安全型要求。

上述标准定义了设备必须符合的各种不同安全要求，如风险，危险情况的频率，发生的可能性和识别未定风险的机率。

EN ISO 13849-1:性能级别 PL a ... e；Category B, 1 ... 4

EN 62061:安全完整性等级 SIL 1 … 3

趋势倾向集成安全系统

随着生产系统越来越复杂化和模块化，传统的安全集中控制功能（例如通过主断开装置关闭整台机器），并进入到自动控制系统与传动控制系统中。由于缩短了装备时间，所以通常可显著提高生产率。根据机器的类型，甚至可能在进行装备时继续制造其他部分。

集成安全功能的作用比常规设计的要快得多。使用集成安全功能，机器设备安全可进一步提高。此外，集成安全控制技术的安全性措施和这些措施的快速反应方式使得机械的操作者几乎感觉不到干扰，显著降低了人为规避安全功能的可能。

集成在 SINAMICS 变频调速装置内的安全功能

SINAMICS 变频调速装置的特点是具有大量集成安全功能。与安全功能所需的编码器和安全控制结合使用时，它们可确保根据实际情况为和机器提供有效保护。

它们符合以下安全类别的要求：

符合标准 EN ISO 13849-1 的 PL d 和类别 3 的规定要求

SIL 2 依据 IEC 61508 和 IEC 61800-5-2

注：

安全制动试验 (SBT) 诊断功能满足 EN ISO 13849-1 中类别 2 的要求。

集成安全功能由立的机构进行认证。您可从西门子联系伙伴获取相应的测试证书和厂商声明书。

目前可用的集成安全功能如下所述。功能安全性满足有关变速驱动系统的国际标准 IEC 61800-5-2 中定义的要求。

SINAMICS 变频调速柜中的集成安全功能可大致分为四类：

用于安全停止变频器的功能

安全扭矩断开 (STO)

安全停机 1 (SS1)

安全停机 2 (SS2)

安全操作停止 (SOS)

安全抱闸控制 (SBC)

安全制动试验 (SBT)（此诊断功能**出了标准 IEC 61800-5-2 的范围）

安全限速 (SLS)

安全速度监控 (SSM)

安全方向 (SDI)

安全限制加速度 (SLA)

安全限制位置 (SLP)

安全位置 (SP)（此功能**出了 IEC 61800-5-2 的范围）

安全凸轮 (SCA)

安全扭矩断开 (STO)

STO 功能是常用的变频器集成基本安全功能。它可确保产生转矩的能量不会继续影响电机，并防止意外起动。

作用

此功能可防止变频器意外重启，符合标准 EN 60204-1 标准 5.4 节的要求。STO 功能可抑制变频器脉冲（相当于 EN 60204-1 的停止类别 0）。驱动可以可靠地实现零转矩。这个状态在驱动内部监控。

应用

STO 的直接效果就是，变频器无法提供产生转矩的能量。STO 可在变频器因负载转矩或充分的短时间摩擦而自然达到停止状态的任何场合使用，或在变频器的减速停止对安全来说无关紧要的情况下使用。

通过 STO，人员可在防护门打开（重启互锁）以及在具有运动轴的机器/装置（如搬运或输送系统）上使用的情况下安全工作。

客户获益

通过机电式开关设备的常规安全技术提供的集成安全功能 STO 的一些优点包括：消除了单组件以及对这些组件进行接线和维护所需的工作，即，由于采取电子式关断，没有磨损组件。由于电子式切换速度很快，与常规解决方案中的机电式组件相比，此功能的切换时间较短。触发 STO 后，变频器保持与电网连接，可进行全面诊断。

安全停机 1 (SS1)

SS1 功能可使电机迅速而安全地停止运转，并在停止之后将电机切换到无转矩模式，即激活 STO 功能。

作用

SS1 功能可按照标准 EN 60204-1 的停止类别 1 的要求安全停止传动装置。若选择了 SS1 功能，传动装置会在设置的安全延时过后，沿着一个快速制动斜坡自主制动，并自动激活安全转矩关闭和安全抱闸控制功能（如果已组态）。

如果对变量“SS1 with external stop (SS1E)”进行参数化，则选择该功能时驱动不能自动制动。此时，上位控制必须在参数化的 STO 过渡时间内使驱动停止。SBR（安全制动斜坡）和 SAM（安全加速度监控）功能没有激活。SS1E 是用于需要由运动控制系统成组停止的驱动的有用功能，以防对机器或产品造成潜在损害。

应用

SS1 功能在发生安全型事件时使用，驱动尽可能快速地停止，随后转为 STO 状态（如急停状态）。因此，此功能可用于出于操作人员的安全而将很大的离心质量尽可能快地带到停止状态，或尽可能快地将高速旋转的电机制动。典型应用包括锯、磨床主轴、离心机、卷取机和立体仓库等。

客户获益

通过 SS1 功能有目标地停止变频器可以降低危险，提高机器的生产效率，并减小机器中的安全间隙。原则是要将变频器主动带到静止状态，这与仅使用 STO 功能时的情况不同。通常*使用易于磨损的复杂机械抱闸将电机制动。

安全停机 2 (SS2)

SS2 功能可迅速而安全地将电机带到静止状态，然后在电机停止时启动 SOS 功能。

作用

“安全停止 2”功能可符合标准 EN 60204-1 的停止类别 2 将变频器安全停止。在选择了 SS2 功能后，变频器将沿一条快速停止斜坡立制动。与 SS1 相比，驱动控制随后仍能继续运行，即，电机能够提供维持零速所需的全部转矩。停机可被安全监控（安全运行停机功能）。

如果对变量“SS2 with external stop (SS2E)”进行参数化，则选择该功能时驱动不能自动制动。此时，上位控制必须在参数化的安全操作停止过渡时间内使驱动停止。SBR（安全制动斜坡）和 SAM（安全加速度监控）功能没有激活。SS2E 是用于需要由运动控制系统成组停止的驱动的有用功能，以防对机器或产品造成潜在损害。

应用

与 SS1 一样，SS2 功能可确保对电机进行快速的减速。不过，电机电源并没有关闭。控制系统会防止其离开静止位置 – 即使电机受到外力的影响，也是如此。SS2 的典型应用包括机床等。

客户获益

SS2 功能可确保将轴迅速停止。由于控制仍保持激活状态，因此，在取消此安全功能后，生产运行可继续进行，不会受到影响。这可确保调整和停机时间都较短，生产效率提高。

安全操作停止 (SOS)

使用 SOS 功能时，变频调速装置会使已停止的电机就位，并对其进行监控。

作用

SOS 功能包括安全停机监控。驱动控制仍保持运行。电机因而可以传递全部的转矩以保持当前位置。可对实际位置进行可靠监控。与安全功能 SS1 和 SS2 不同的是，转速整定值不会立受到影响。在启用 SOS 后，上位控制必须在一个参数化的时间内使驱动停止然后保持位置定位点。

应用

对于机器或机器的一部分必须在某工序中保持安全静止、但变频器必须还要提供保持转矩的应用，SOS 是一种理想解决方案。可以保即使有反向转矩，驱动也可以保持在其当前位置。与 SS1 和 SS2 不同的是，在这种情况下，变频器不会立制动。它会等待上位控制器在一段可调的延迟时间内，将相关的轴作为一个同步组来减速停止。这样可以防止对机器或产品造成任何损害。SOS 的典型应用包括卷绕机、制品加工和包装机和机床。

客户获益

尽管可能会出现反作用力，但不需要使用机械组件来使轴保持其位置。由于切换时间很短且位置控制始终处于激活状态，因此，可以缩短调整和停机时间。*在退出 SOS 功能后对轴进行重新校准。在禁用 SOS 功能后，轴可立即再次进给。

安全抱闸控制 (SBC)

通过 SBC 功能，可对抱闸进行安全控制。SBC 总是与 STO 功能同时激活。

作用

将使用安全双通道技术对断电状态下处于激活状态的抱闸进行控制与监视。由于进行双通道控制，在控制电缆发生绝缘故障的情况下，仍可以激活抱闸。通过测试脉冲，可提前检测到这种错误。

注：

安全抱闸控制并不检测抱闸自身的机械故障，如制动衬片磨损等。对于书本型逆变装置，已集成电机抱闸端子。书本型逆变柜需要使用额外的安全制动继电器。装置型逆变柜需要使用额外的安全制动适配器。

应用

SBC 功能与 STO 或 SS1 功能结合使用，可防止轴在无转矩状态下进给（例如，由于重力）。

客户获益

同时，使用此功能时，*使用外部硬件和相关接线。

安全制动测试 (SBT)

SBT 诊断功能按固定时间间隔或在人员进入危险区之前，执行*功能测试。

作用

检查已发生磨损的抱闸的功能是否正常的一个良好方法是在已关合的抱闸上施加一个力矩。使用不同的扭矩值，可以测试具有两个抱闸（如电机抱闸和外部抱闸）的传动系统。

应用

SBT 诊断功能与 SBC 功能相结合，适合实现安全制动。

客户获益

该功能会检测抱闸机械组件中的故障或磨损。通过自动测试抱闸功能的有效性，可以降低维护成本，提高机器设备的安全性和可用性。

安全限速 (SLS)

安全限制转速 (SLS) 功能可确保变频调速装置不会**出预设的转速限制。

作用

SLS 功能根据设置的速度限值对变频调速装置进行监控。可以选择四种不同的限值。和在 SOS 情况下一样，速度设定值不会自动受到影响。启用 SLS 功能后，上位控制必须在可设置参数的时间内将驱动控制在所选时间限制以下。若**出速度限制，会发生变频调速装置集成故障响应，该响应可自定义。

可以将 SLS * 1 级限值乘以一个通过 PROFIsafe 以 16 位分辨率传送的因子。这样就能*几乎无限个限值。

应用

若人员位于机器的危险区中，并且其安全性只能通过降低转速来保，此时就可使用 SLS 功能。典型应用包括操作员为了维护或调整而必须进入机械设备的危险区的场合，例如，需要由操作员手动穿线的卷绕机。为防止对操作员造成伤害，滚筒只能在较低的安全转速下旋转。SLS 也常常在一种两级安全方案中采用。当人员位于不太关键的区域中时，将会激活 SLS 功能，仅在危险程度较高的较小区域中将变频调速装置安全停止。SLS 不仅可用于操作员保护，而且可用于机械设备保护（例如，在不得**出大转速时）。

客户获益

SLS 功能有助于大大缩短停产时间，或大大简化甚至加快调整速度。所取得的总效果是机器设备的可用性提高。并且，可以省去像转速监控器这样的外部组件。

安全速度监控 (SSM)

SSM 功能可在变频调速装置的运转速度低于可调速度限值时发出警告。只要转速保持在阈值之下，此功能就会发出安全信号。

作用

若转速下降到设定值以下，就会生成安全信号。例如，可根据具体情况，通过编程在安全接触器控制组件器中处理该信号以对事件做出响应。

应用

使用 SSM 功能的一种简单情况是，可在速度下降到某个非关键速度以下时将安全门解锁。另一个典型示例是，仅当离心机的运转转速低于设定的速度限值时，才可以灌充该离心机。