V90編碼器1FL6042-2AF21-1AA1技術支持

ANSI B11
ANSI B11 標準是由多個協會，例如美國制造技術協會（Association for Manufacturing
Technology，AMT）和機器人工業聯合會（Robotic Industries Association，RIA）共同
制定的標準。
通過風險分析/評估對機械潛在的危險進行評估。 根據 NFPA 79、ANSI/RIA 15.06、
ANSI B11.TR-3 和 SEMI S10（半導體），風險分析為一項重要要求。 借助風險分析后
記錄下的結果，并根據實際應用的安全等級可以選擇合適的安全技術。
日本的情況與歐洲和美國不同。 它沒有和歐洲類似的對功能安全性的法律要求。 同樣，
產品責任法的效力也不及美國。
在日本沒有對標準應用的法律要求，但是有使用 JIS（日本工業標準）的管理建議： 日本
借鑒歐洲的方案，將基本標準作為國家標準（見下表）。
日本標準
ISO/IEC 編號 JIS 編號 注釋
無附錄 F 或歐洲前言中的路
線圖
IEC 61508-0 至 -7 JIS C 0508
IEC 62061 尚無 JIS 編號
除了指令和標準中的要求外，還須遵循企業特定的要求。 特別是大型企業，例如汽車制
造商，對自動化部件有很高的要求，并常會將其作為自己的設備規范列出。
和安全相關的事項（例如運行方式、進入危險區域的操作，急停方案等）必須事先與客戶
說明，確保這些事項納入到風險評估/降低過程中。
 Safety Integrated 功能
8.2 SINAMICS Safety Integrated 概述
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6

V90編碼器1FL6042-2AF21-1AA1技術支持V90編碼器1FL6042-2AF21-1AA1技術支持伺服電機

操作說明, 04/2020, A5E36037873-008 351
8.1.4 日本的機械安全
日本的情況與歐洲和美國不同。 它沒有和歐洲類似的對功能安全性的法律要求。 同樣，
產品責任法的效力也不及美國。
在日本沒有對標準應用的法律要求，但是有使用 JIS（日本工業標準）的管理建議： 日本
借鑒歐洲的方案，將基本標準作為國家標準（見下表）。
日本標準
ISO/IEC 編號 JIS 編號 注釋
ISO12100-1 JIS B 9700-1 原 TR B 0008
ISO12100-2 JIS B 9700-2 原 TR B 0009
ISO14121- 1/EN1050 JIS B 9702
ISO13849-1 JIS B 9705-1
ISO13849-2 JIS B 9705-1
IEC 60204-1 JIS B 9960-1 無附錄 F 或歐洲前言中的路線圖
IEC 61508-0 至 -7 JIS C 0508
IEC 62061 尚無 JIS 編號
8.1.5 企業設備規定
除了指令和標準中的要求外，還須遵循企業特定的要求。 特別是大型企業，例如汽車制
造商，對自動化部件有很高的要求，并常會將其作為自己的設備規范列出。
和安全相關的事項（例如運行方式、進入危險區域的操作，急停方案等）必須事先與客戶
說明，確保這些事項納入到風險評估/降低過程中。
8.2 SINAMICS Safety Integrated 概述
Safety Integrated 功能 - - STO
安全扭矩停止（STO）功能是符合 EN 60204-1:2006 章節 5.4、可防止意外啟動的安全功
能。
在高要求的運行狀態下，STO 功能符合 IEC 61508 安全集成等級 SIL2、ISO 13849-1 3
類、ISO 13849-1：2015 性能等級（PL）d 標準和 IEC 61800-5-2 的功能。
Safety Integrated 功能
8.3 系統特性
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6
352 操作說明, 04/2020, A5E36037873-008
控制 STO 功能
STO 功能可通過終端控制。關于 STO 功能的接線，請參見“24 V 電源/STO (頁 183)”。
8.3 系統特性
8.3.1 STO 安全功能數據
SINAMICS V90 的 STO 安全功能數據如下：
應用的標準 IEC 61508、IEC 62061、ISO 13849-1
類型 A
安全集成等級（SIL） 2
硬件容錯（HFT） 1
安全功能故障率（PFH） 5 × 10 -8 每小時
8.3.2 認證
SINAMICS V90 驅動系統的安全功能滿足以下要求：
● ISO 13849-1：2015 的類別 3
● ISO 13849-1：2015 性能等級（PL）d
● IEC 61508 安全集成等級 2（SIL 2）
此外，SINAMICS V90 安全功能通常經過獨立機構認證。*的認證組件列表可從當地
的西門子辦事處獲取。
8.3.3 安全說明
說明
本章節中未提及的遺留風險請參見章節“基本安全說明 (頁 17)”。
 Safety Integrated 功能
8.3 系統特性
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6
操作說明, 04/2020, A5E36037873-008 353
危險
未遵循 Safety Integrated 功能說明導致死亡或嚴重人身傷害
通過 Safety Integrated 可降低機器與設備的風險。未遵循 Safety Integrated 功能說明導
致死亡或嚴重人身傷害。只有設備廠商嚴格遵守用戶文檔中的下述要求時，配備 Safety
Integrated 的機械與設備才能確實安全可靠地運行。其中包括：提及的基本環境條件，
安全信息以及遺留風險。
? 熟讀并遵守本用戶技術文檔，特別是其中指出的先決條件、安全提示和遺留風險；
? 認真地完成機器與設備的安裝和配置工作。安排專業人員嚴格執行驗收測試、記錄測
試結果。
? 對機器與設備進行風險分析后，通過 Safety Integrated 功能或其他途徑實施并驗證分
析得出的所有必需安全措施。
? 請注意，Safety Integrated 功能并不能取代歐盟機械指令中所要求的、應由設備廠商
對機械或設備執行的風險評估。
? 除了使用 Safety Integrated 功能外，其他的風險防范措施也*。
警告
系統未啟動導致 Safety Integrated 功能無法激活
Safety Integrated 功能只有在系統*啟動后才能激活。系統啟動是存在較大風險的臨
界運行狀態。要啟動系統，須確保滿足以下要求。
? 所有人員不得停留在鄰近的危險區域。
? 此外在垂直軸上必須注意驅動此時處于零扭矩狀態。

伺服電機

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? 上電后需要執行完整的強制潛在故障檢查。
警告
急停功能使用不當導致人員受傷或設備損壞
若急停功能使用不當，會導致人員傷害或設備損壞。根據標準 EN 60204-1：2006 規
定，急停功能必須通過 STO 實現停機。
? 確保在使用急停功能進行停機時，設備不可在急停后自動重啟。
? 安全功能關閉后，視風險分析的結果而定，必要時刻允許執行自動重啟（例外：急停
按鈕復位時）。例如：在防護門關閉后便可自動啟動。
Safety Integrated 功能
8.3 系統特性
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6
354 操作說明, 04/2020, A5E36037873-008
警告
變更或更換硬件和/ / 或軟件組件后的不當操作導致人員受傷或設備損壞
在變更或更換硬件和/或軟件組件后，只有在保護裝置關閉后才能啟動系統和變頻器。否
則，會導致人員傷害或設備損壞。
? 人員不可停留在危險區域。
? 在再次進入危險區域前，應在兩個方向（+/-）上短暫試運行所有軸，以檢測控制性能
是否穩定。
? 在使用 Safety Integrated 功能前，須確保系統已經*啟動。
8.3.4 安全功能的故障概率
每小時故障率（ PFH ）
根據 IEC 61508、IEC 62061 和 ISO 13849-1：2015 的相關規定，安全功能的故障概率
必須以 PFH 值的形式指出。安全功能的 PFH 數值取決于驅動部件的安全方案、硬件配置
以及用于此安全功能的其他組件的 PFH 值。
在 SINAMICS V90 驅動器上，PFH 值主要取決于硬件配置（驅動數量、控制方式、使用
的編碼器的數量等）。它代表了驅動器集成的所有安全功能的故障概率。
SINAMICS V90 驅動系統的 PFH 值為 5 × 10 -8 每小時。
硬 件容錯（ HFT ）
SINAMICS V90 驅動系統的 HFT 值為一。它表示系統在不停機的情況下可以處理一個故
障.SINAMICS V90 STO 功能屬于類型 A，僅分立元件與 STO 功能相關。
8.3.5 響應時間
響應時間是指從終端發出控制指令到響應實際發生之間的時間。對于 200 V 系列伺服驅
動，其 STO 功能的長響應時間為 15 ms。對于 400 V 系列伺服驅動，其 STO 功能的
長響應時間為 5 ms。故障應答功能的響應時間為 2 s。
 Safety Integrated 功能
8.4 Safety Integrated 基本功能說明
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6
操作說明, 04/2020, A5E36037873-008 355
8.3.6 遺留風險
設備廠商通過故障分析可確定和驅動設備相關的遺留風險。已知的遺留風險如下：
警告
電氣工作原理潛在的固有硬件故障導致人員受傷或 設備損壞
在電氣系統中，電氣工作原理可能會引發一些硬件故障，因此有額外的遺留風險，此風
險以 PFH 值的形式表示。
? 在設計機器及需要應用適當對策時考慮這些遺留風險。
警告
驅動中兩個晶閘管同時故障會導致人員傷害或設備損壞
逆變器中兩個晶閘管（一個在上橋臂，一個在下橋臂）同時故障時會引起電機短時間運
動，會導致人員傷害或設備損壞。運動幅度取決于電機極數。對于同步旋轉電機，其
大轉動角度 = 180 °/極對數。
? 采取適當措施（例如，使用配有安全監控的制動裝置）來防止驅動的意外轉動。
8.4 Safety Integrated 基本功能說明
8.4.1 安全轉矩關閉 (STO)
“Safe Torque Off”（STO）功能可以和設備功能一起協同工作，在故障情況下安全封鎖電
機的扭矩輸出。

V90編碼器1FL6042-2AF21-1AA1技術支持V90編碼器1FL6042-2AF21-1AA1

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選擇此功能后，驅動器便處于“安全狀態”。“接通禁止”功能將驅動器鎖住阻止其重新啟
動。
該功能的基礎是電機模塊/功率單元中集成的雙通道脈沖清除。
STO 的功能特性
● 該功能為驅動集成功能，即不需要上一級控制。
● 該功能為驅動功能，即每個驅動設備都具有該功能，并需要單獨調試。
Safety Integrated 功能
8.4 Safety Integrated 基本功能說明
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6
356 操作說明, 04/2020, A5E36037873-008
● 在選擇 STO 功能后：
– 可以避免電機意外啟動。
– 通過安全脈沖清除可以安全切斷電機扭矩。
– 在功率單元和電機之間無電氣隔離。
● 選擇/撤銷 STO 會自動應答安全信息。
STO 功能可以用在以下兩種場景：驅動需要通過負載扭矩或摩擦力在很短時間內到達靜
止狀態；驅動自由停車不安全。
警告
電機在電流封鎖后意外轉動導致人員受傷或設備損壞
電機在電流封鎖后可能發生意外轉動。這會導致人員傷害或設備損壞。
? 采取適當措施以確保電機在該狀況下不會意外轉動。例如：防止電機自由停車。
小心
驅動中兩個晶閘管同時故障會導致人員傷害或設備損壞
驅動中兩個晶閘管（一個在上橋臂，一個在下橋臂）同時故障時會引起電機短時間運
動。對于同步旋轉電機，其大轉動角度 = 180 °/極對數。對于同步直線電機，其大
移動距離 = 極寬。
? 采取適當措施（例如，使用配有安全監控的制動裝置）來防止驅動的意外轉動。
說明
抱閘閉合延時

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