什麼是電動驅動系統中的功能安全?

電動驅動系統中的功能安全性確保運動控制系統在發生故障或危險情況時能夠做出可預測且安全的反應。 根據 ISO 13849-1 標準,安全功能的目的是降低危險移動的風險,保護操作人員,並確保符合機器安全規則。 對於伺服驅動器而言,這表示整合能夠在達到特定條件時可靠地停止、限制或控制運動的機制。

為什麼機械設計中的功能安全如此重要?

有效的功能安全有助於工程師:

  • 降低因意外動作造成的受傷風險。
  • 防止因故障或異常操作而對機器造成損壞。
  • 符合 ISO 13849-1 性能等級要求。
  • 簡化安全相關功能的驗證和文件編制。
  • 製造更易於調試、操作和維護的機器。

運動控制系統中關鍵安全功能如何運作

STO – 安全扭矩關斷: 立即消除扭矩,迅速恢復安全狀態。

瞬間切斷扭矩,讓馬達被動地停止旋轉,防止任何進一步的驅動運動。 STO 適用於我們所有伺服驅動器的基本型、標準型和進階型安全版本。

STO 安全功能示意圖:,關機後電壓會隨時間迅速下降至零。

SBC – 安全制動控制: 可控制動以防止漂移或負載下降。

在 STO 之後,按安全額定順序啟動機械保持制動器,以穩定垂直或懸掛的負載。 SBC 可用於伺服驅動器的標準型和進階型安全版本。

SBC 安全功能示意圖:可控制動,速度隨時間推移而降低,直至馬達安全停止。

SS1 – 安全停止 1: 進入安全狀態前進行可控減速。

在切斷扭矩之前,以可控的方式減慢軸的轉速,藉此減少機械應力並實現可預測的停止。 SS1 可用於伺服驅動器的標準型和進階型安全版本。

SS1 安全功能示意圖:一個安全停止序列,速度在安全扭矩關斷 STO 啟動之前降至零。

SOS – 安全操作停止: 將軸安全地保持在可控的靜止狀態。

在伺服驅動器保持通電狀態時,可將馬達固定在特定位置,藉此實現安全暫停和快速重啟,無需重新安置。 SOS 配備先進的安全伺服驅動器。

SOS 安全功能示意圖:驅動器減速至零速,然後保持安全運轉停止。

SS2 – 安全停止 2: 具有動力保持功能的可控停止,以實現位置精度。

使運動像 SS1 一樣可控停止,但保持伺服驅動器通電,以精確保持位置,適用於需要精確度的應用。 SS2 包含在具有進階安全功能的伺服驅動器中。

SS2 安全功能示意圖:可控安全停止,隨後以零速安全運轉停止 SOS。

SLS – 安全限速: 防止運動速度超過特定的安全限速。

持續監控馬達轉速,如果軸的轉速超過允許的限度,則觸發安全反應,藉此實現安全設定或操作員介入。 SLS 技術應用於具進階型安全功能的伺服驅動器中。

SLS 安全功能示意圖:速度在規定的限度內受到監控,確保驅動器始終保持在設定的速度閾值以下。

SMS – 安全最高速度: 將運動限制在規定的機械範圍內。

控制馬達以防止過度行程、碰撞或過大力矩,以免損壞設備或危害安全。 SMS 功能適用於具進階型安全功能的伺服驅動器。

SMS 安全功能示意圖:速度在限定範圍內受到監控,確保運動速度始終保持在上限和下限速度之間。

FAQ – 常見問題解答

什麼是電動驅動系統中的功能安全?

功能安全性確保馬達在危險情況下(無論是由於故障、意外移動或觸發的安全裝置)都能做出可預測的反應。 它根據 ISO 13849-1 標準,採用特定的安全功能來降低風險。

Festo 的哪些電動驅動系統通過了 ISO 13849-1 認證?

Festo 提供符合 ISO 13849-1 要求的伺服驅動器,涵蓋基本型、安全標準型與進階安全型等多種安全版本。 認證詳情因產品和安全等級而異;有關符合性的資訊可以在每個產品型號的技術資料中查詢。

Festo 電動驅動系統具備哪些安全功能?

Festo 伺服驅動器支援一系列安全功能,可協助您設計安全、合規的運動序列,安全等級取決於特定型號。

  • 基本安全 (S0): STO
  • 標準安全 (S1): STO、SBC、SS1
  • 進階安全 (S3): STO、SBC、SS1、SOS、SS2、SLS、SMS

什麼是性能等級 d?它為什麼重要?

ISO 13849-1 中表現等級 d (PL d) 代表風險降低程度較高。 它顯示安全功能可以可靠地降低中高風險應用的危險。

ISO 13849‑1 定義五個效能等級,從 PL a(最低)到 PL e(最高),以對安全功能降低風險的可靠性進行分類。

Festo 驅動器能否整合到現有的安全系統中?

是。 Festo 驅動器支援常見的安全通訊網路,如 PROFINET/PROFIsafe;這簡化它們與現有機器架構的整合。 由於其一體化通訊介面,這些驅動器無需任何額外的硬體即可滿足多種現場匯流排和安全通訊協定的要求。

這些驅動器需要單獨的安全控制器嗎?

在許多應用中,沒有必要這樣做,因為伺服驅動器中的整合安全功能可以處理與安全相關的任務。 對於更複雜的安全概念,可能仍需要專用的安全控制器。

我可以在哪裡獲得相關文件或安全證書?

安全認證文件、特性值和相關文件可從 Festo 網站和資源庫取得,包括: VDMA Sistema 特性值資料庫。 更多資訊請參閱各產品的應用說明。