西门子SINAMICS变频/伺服驱动器的基本安全功能介绍

西门子SINAMICS G120/S120系列变频器/伺服驱动器内部集成了安全功能。根据其类别的不同，又分为基本安全功能、扩展安全功能和安全功能。这篇文章，我们来介绍下基本安全功能，包括：

1、安全扭矩关断

安全扭矩关断的英文名称为“Safe Torque Off”，简写为STO。

根据EN/IEC 61800-5-2的定义：该功能被激活时，变频器/伺服驱动器停止向电机提供可产生扭矩的电能，电机由于失去电能而自由停止。

STO功能具有如下一些特点：

①变频/伺服驱动器通过发送安全抑制脉冲来切断扭矩输出，防止电机的意外启动。但是驱动器与电机之间的电气连接仍然保持；

②变频/伺服驱动器的直流母线仍然带电，因此在需要时可快速重启；

③采用双通道设计，内部进行检测/校验，安全等级和可靠性都很高；

④适用于可自由停车、不需要紧急停止的场合。STO仅关闭电能的输出，在负载惯性较大的场合，电机不会立刻停止；

如果以时间t为横坐标，电机速度v为纵坐标，则STO功能的曲线图如下所示：

我之前曾写过一篇文章，详细介绍SINAMICS V90的安全扭矩关断功能，链接如下：

怎样入门SINAMICS V90伺服驱动系统？(2)-STO功能

2、安全停止1

安全停止1，英文名称“Safe Stop1”，简写为SS1。之所以称之为“1”，是因为在扩展安全功能里，还有一个安全停止，被称为SS2。

对于一些高惯性的负载，可以使用安全停止1功能使其停止。安全停止1功能会设置一个斜坡时间，功能激活后，变频/伺服驱动器会在该时间内使电机从之前的转速降低v到0，然后进入STO状态，如下图所示：

图中△t为设置的斜坡时间。

安全停止1可以提高生产效率，无需机械制动，因而没有机械磨损，适用于高惯性负载快速停机的场合，比如：锯切、卷绕、离心机、提升机、挤出机、堆垛机等。

3、安全制动控制

安全制动控制，英文名称“Safe Brake Control”，简写为SBC。

根据EN/IEC 61800-5-2的定义：SBC功能提供了一个用于控制抱闸的安全输出信号。

该功能需要配合安全制动继电器（Safe Brake Relay）一起使用。当变频/伺服驱动器的SBC功能激活后，输出控制信号给安全制动继电器，安全制动继电器控制电机的抱闸，如下图所示：

SBC功能适用于电机停止后还需要维持一个固定扭矩的场合。比如：起重机、电梯或提升机等带有位能性负载的设备，防止负载下落的情况。

在SBC功能激活前，电机通过SS1功能停止，然后进入SBC和STO状态。此时，变频/伺服驱动器的输出扭矩关闭，依靠电机抱闸摩擦力防止负载重物移动。如下图所示：

西门子安全制动继电器模块的外观如下图所示：