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S120雙電機(jī)模塊操作說明
● 修改變頻器用口令
– p0010 = 95 調(diào)試模式
– p9761 = 舊的 SI 口令
– p9762 = 新口令
– p9763 = 確認(rèn)新口令
– 自此新的口令開始生效。
● 修改 TM54F 的口令
– p0010 = 95 調(diào)試模式
– p10061 = 舊的 TM54F SI 口令（出廠設(shè)置“0”） – p10062 = 新口令
– p10063 = 新口令
– 自此新的口令開始生效2.7 Safety Integrated 功能的 DRIVE-CLiQ 規(guī)定
說明
原則上通用的 DRIVE-CLiQ 拓?fù)湟?guī)則也適用于 Safety Integrated 功能（基本功能+擴(kuò)展功
能）， 這些規(guī)則詳見《SINAMICS S120 功能手冊之驅(qū)動功能》中的“DRIVE-CLiQ 拓?fù)?br />規(guī)則”一章。
其中也列出了一些因固件版本不受此規(guī)則約束的 Safety Integrated 組件。
除了通用的拓?fù)湟?guī)則外，Safety Integrated 擴(kuò)展功能還要遵守一些特殊拓?fù)湟?guī)定：
● 在周期時間的缺省設(shè)置下，多允許 6 根伺服軸。
即：監(jiān)控周期為 12 ms、電流調(diào)節(jié)器周期為 125 µs。 ● 在一條 DRIVE-CLiQ 支路上多允許 4 根伺服軸。
● 在周期時間的缺省設(shè)置下，多允許 6 根矢量軸。
即：監(jiān)控周期為 12 ms、電流調(diào)節(jié)器周期為 500 µs。 ● 一個雙軸電機(jī)模塊，一個 DMC20、或一個 DME20 、一個 TM54F 相當(dāng)于兩個
DRIVE-CLiQ 節(jié)點。
● TM54F
– TM54F 應(yīng)直接通過 DRIVE-CLiQ 連到控制單元上。 一個控制單元只能連接一個
TM54F。 – 在 TM54F 上可以連接更多的 DRIVE-CLiQ 節(jié)點，例如：編碼器模塊 SM 或端子模
塊 TM，但是不能連接更多的 TM54F 模塊。 電機(jī)模塊和電源模塊不能連接到一個
TM54F 上。
– 在使用控制單元 CU310-2 時，TM54F 不允許連接到功率模塊所在的 DRIVE-CLiQ
支路上， TM54F 只能連接到控制單元上的DRIVE-CLiQ 插口 X100 上。通過 Safety Integrated 可降低機(jī)器與設(shè)備的風(fēng)險。
但是只有設(shè)備廠商嚴(yán)格遵守下述要求時，配備 Safety Integrated 的機(jī)械與設(shè)備才能確實
安全可靠地運行：
• 熟讀并遵守本用戶技術(shù)文檔，特別是其中指出的先決條件、安全提示和遺留風(fēng)險。
• 認(rèn)真地完成機(jī)器與設(shè)備的安裝和配置工作，并安排專業(yè)人員嚴(yán)格執(zhí)行驗收測試、記錄
測試結(jié)果。
• 對機(jī)器與設(shè)備進(jìn)行風(fēng)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(jī)械指令中所要求的、應(yīng)由設(shè)備廠商對
機(jī)械或設(shè)備執(zhí)行的風(fēng)險評估！
除了使用 Safety Integrated 功能外，其他的風(fēng)險防范措施也*！
警告
Safety Integrated 功能只有在系統(tǒng)*啟動后才能激活。 系統(tǒng)啟動是存在較大風(fēng)險的臨
界運行狀態(tài)， 在此狀態(tài)所有人員不得停留在鄰近的危險區(qū)域。
此外在垂直軸上須注意驅(qū)動器此時處于零轉(zhuǎn)矩狀態(tài)。
上電后需要執(zhí)行完整的強制潛在故障檢查
（→參見章節(jié)“強制潛在故障檢查”）。
警告
EN 60204-1
急停功能必須實現(xiàn) 0 類停機(jī)或 1 類停機(jī)（STO 或 SS1）。
設(shè)備不可在急停后自動重啟。
安全功能（基本功能和擴(kuò)展功能）關(guān)閉后，視風(fēng)險分析的結(jié)果而定，必要時可允許執(zhí)行
自動重啟（例外：急停按鈕復(fù)位時）， 例如在防護(hù)門關(guān)閉后便可自動啟動。在變更或更換硬件和/或軟件組件后，只有在保護(hù)裝置關(guān)閉后才能啟動系統(tǒng)和變頻器， 此
時人員不可停留在危險區(qū)域。
根據(jù)組件變更或者更換的程度，可能需要進(jìn)行部分、完整或簡化的驗收測試（參見章節(jié)
“驗收測試”）。
在再次進(jìn)入危險區(qū)域前，應(yīng)在兩個方向（+/-）上短暫試運行所有軸，以檢測控制性能是
否穩(wěn)定。
系統(tǒng)啟動時注意：
只有在系統(tǒng)*啟動后才能選擇 Safety Integrated 功能。
警告 • 在單編碼器系統(tǒng)中，編碼器故障是由各種硬件和軟件監(jiān)控功能檢測出的， 因此請勿
關(guān)閉這些監(jiān)控功能，而應(yīng)仔細(xì)地設(shè)置這些功能的參數(shù)。 取決于故障的類型和作出響
應(yīng)的監(jiān)控功能，系統(tǒng)要么執(zhí)行 EN 60204-1 的 0 類停機(jī)，要么執(zhí)行 1 類停機(jī)（相當(dāng)于
Safety Integrated 中的故障響應(yīng) STOP A 或 STOP B），參見“Safety Integrated 擴(kuò)
展功能”一章中“SI 故障”一節(jié)中的“停止響應(yīng)一覽”表。
• EN 60204-1 的 0 類停機(jī)（相當(dāng)于 Safety Integrated 中的 STO 或 STOP A ）表明驅(qū)
動器不是受控制動，而是在殘留動能的作用下自由停轉(zhuǎn)。 該停機(jī)回路應(yīng)該接入防護(hù)
門鎖閉的邏輯回路中，例如：和信號“帶編碼器的 SSM(n<nx) ”互聯(lián)在一起。 在不帶
編碼器的 SI 功能中，您必須采取其他措施確保在驅(qū)動器減速到靜止前防護(hù)門一直保
持鎖閉狀態(tài)。
• Safety Integrated 功能并不能檢測出設(shè)備廠商的參數(shù)設(shè)置錯誤， 只有通過仔細(xì)謹(jǐn)慎的
驗收測試才能達(dá)到安全目標(biāo)。
• 在更換電機(jī)模塊或電機(jī)時，新模塊的型號必須和老模塊的型號相同，否則舊的參數(shù)設(shè)
置會導(dǎo)致不同的 Safety Integrated 響應(yīng)。 更換編碼器后，必須重新對相關(guān)的驅(qū)動軸
進(jìn)行測量。
警告
發(fā)生內(nèi)部或外部故障時，在由該故障觸發(fā)的 STOP F 響應(yīng)期間，設(shè)置的安全功能可能無
法使用或僅部分可用，這一點在設(shè)3.4 安全功能的故障概率（PFH 值）
根據(jù) IEC 61508、IEC 62061 和 ISO 13849-1 的相關(guān)規(guī)定，安全功能的故障概率必須以
PFH 值（Probability of Failure per Hour 每小時故障概率）的形式指出。 安全功能的
PFH 值取決于驅(qū)動器器的安全方案、硬件配置以及其它安全功能組件的 PFH 值。
在 SINAMICS 系列驅(qū)動器、G130 變頻柜、G150、S120 裝機(jī)裝柜型、S120 變頻柜和
S150 上，PFH 值主要取決于硬件配置（驅(qū)動數(shù)量、控制方式、使用的編碼器的數(shù)量
等）， 它代表了驅(qū)動器集成的所有安全功能的故障概率。
您可咨詢當(dāng)?shù)氐奈鏖T子辦事處獲取 PFH 值的信息。其他情況下： t_ACT= 1 ms
2) SLS: 指驅(qū)動器開始制動動作的響應(yīng)時間，或向運動控制器發(fā)出信息“SOS selected”的響
應(yīng)時間。
3) SSM: 指驅(qū)動器轉(zhuǎn)速低出監(jiān)控極限值到通過 PROFIsafe 發(fā)送信息之間的響應(yīng)時間。
4) SSM: 指驅(qū)動器轉(zhuǎn)速低出監(jiān)控極限值到通過 TM54F 端子發(fā)送信息之間的響應(yīng)時間。
5)p9386/p9586 是用于確定“無編碼器計算中延時”的參數(shù)。
設(shè)置延時 p9586/p9386 可以避免驅(qū)動器啟動階段輸出多余信息。
1. 請用 Trace 功能記錄驅(qū)動系統(tǒng)（驅(qū)動器+電機(jī)+負(fù)載） 的啟動特性，以確定短延時
p9586/p9386。 STARTER 提供了 Trace 功能，您可以借此確定 p9586/p9386。
2. 為避免驅(qū)動器在啟動時輸出多余信息，請選擇功能“不帶編碼器的 SDI”和“不帶編碼器
的 SLS”。
3. 通過觸發(fā)器“OFF2 → 無效”激活 Trace 功能，并選擇需要記錄的信號： 至少一個電機(jī)
電流相位和 OFF2。
記錄給出 ON 指令后、電流達(dá)到 I 額定前該選中的電機(jī)電流相位。 在 p9386 中輸入電流
下降到 Imin所需的時間加上+ 10 % 的反向時間的總和。
4. 在具體應(yīng)用中啟動驅(qū)動器，檢查其啟動特性。
5. 參照 Trace 記錄，查看經(jīng)過多少時間后異步電機(jī)的峰值電流開始下降或轉(zhuǎn)子位置檢測
功能的脈沖模型結(jié)束，經(jīng)過多少時間后電流超出了 p9588/p9388“沒有編碼器的小電
流實際值檢測”。
6. 將該時間值再加上 10 %得出的和值輸入到 p9586 中（p9386 會自動輸入相同的
值）。
7. 激活功能“不帶編碼器的 SDI”和“不帶編碼器的 SLS”。
8. 現(xiàn)在重新啟動系統(tǒng)，Trace 功能激活。
9. 現(xiàn)在在系統(tǒng)上應(yīng)該不再會出現(xiàn)多余信息。信號（C-D 信號）中的錯誤、電機(jī)接口上相位的周期性互換（從 U-V-W 變成 VW-U）以及旋轉(zhuǎn)方向的反轉(zhuǎn)都可能引起電機(jī)加速。 但是在出現(xiàn)上述故障時，驅(qū)動器
內(nèi)置的符合 EN 60204-1 的 1 類停機(jī)和 2 類停機(jī)的安全功能（即 Safety Integrated 的
故障響應(yīng)功能 STOP B ~ D）不會生效。
只有在參數(shù)中設(shè)置的過渡時間或延遲時間屆滿后，驅(qū)動器才觸發(fā)符合 EN 60204-1 的 0 類停機(jī)功能（即 Safety Integrated 的故障響應(yīng)功能 STOP A）。 在選中 SAM 后，
驅(qū)動器可以檢測出此類故障（故障響應(yīng)功能 STOP B/C），并忽略設(shè)置的延遲時間，
盡可能早地觸發(fā)符合 EN 60204-1 的 0 類停機(jī)（即 Safety Integrated 故障響應(yīng)功能
STOP A）。在出現(xiàn)電氣故障（如零部件損壞等）時，驅(qū)動器同樣作出上述響應(yīng)。
• 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(jī)短時間
運動，運動幅度取決于電機(jī)極數(shù)。
大可達(dá)到：
同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)： 大轉(zhuǎn)動角度 = 180 °/極對數(shù)
同步直線電機(jī)：大距離 = 極寬
警告 • 電機(jī)超出限值運行時，從驅(qū)動器檢測到該故障到作出響應(yīng)這段時間內(nèi)電機(jī)可能會短暫
地超過轉(zhuǎn)速運行，軸可能會稍稍越過的位置，過速或超限幅度取決于驅(qū)動器
的動態(tài)響應(yīng)和參數(shù)設(shè)置。
• 當(dāng)有大于驅(qū)動器大扭矩的機(jī)械力作用于位置閉環(huán)控制中的驅(qū)動器時，它可能會脫離
“Safe Operating Stop”(SOS)狀態(tài)，并觸發(fā) EN 60204-1 的 1 類停機(jī)（即故障響應(yīng)功
能 STOP B）。在設(shè)備配備單編碼器系統(tǒng)時：
a) 編碼器中的某個電氣故障或者
b) 編碼器中心軸斷裂（或編碼器聯(lián)軸器松動）或者編碼器外殼固定元件的松動
會導(dǎo)致編碼器信號處于“穩(wěn)態(tài)”（穩(wěn)態(tài)即編碼器不跟蹤電機(jī)/軸的運動，但是仍會返回正確
的電平），但是該故障無法在驅(qū)動器靜止時（例如：在 SOS 狀態(tài)中）被檢測到。
通常，閉環(huán)控制會繼續(xù)生效，使驅(qū)動器保持靜止， 但從控制技術(shù)的角度來說，此時驅(qū)動
器可能會運行，而這種運行無法被檢測到，尤其是在驅(qū)動器上懸掛了負(fù)載時。
a)中指出的編碼器電氣故障風(fēng)險只存在于按照特定原理工作的少數(shù)幾種編碼器（例如使
用微處理器控制信號生成的編碼器，如 Heidenhain 公司的 EQI、Hübner 公司的 HEAG
159/160、AMO 公司的使用正弦/余弦信號的測量系統(tǒng)）。
上述所有故障都必須納入機(jī)械制造商的風(fēng)險分析中， 另外，對于懸掛式/垂直驅(qū)動或牽引
負(fù)載來說還必須采取額外的安全措施，以排除 a)中指出的故障：
• 使用生成模擬量信號的編碼器或
• 使用雙編碼器系統(tǒng)
排除 b)中指出故障的方法例如有：
• 針對編碼器中心軸的斷裂（或針對編碼器聯(lián)軸器松動）以及編碼器外殼固定元件松動
執(zhí)行 FMEA，并按照標(biāo)準(zhǔn)如 IEC 61800-5-2 排除故障或
• 使用雙編碼器系統(tǒng)（在此情況下編碼器不可固定在同一根軸上）。4.1 本章內(nèi)容
這一章會向您介紹 SINAMICS G130、G150、S120 裝機(jī)裝柜型、S120 變頻柜和 S150
上配備的所有 Safety Integrated 功能， 您可以從中了解每種變頻器支持的安全功能、這
些功能的使用條件和控制方式。
下文列出的安全功能都符合 DIN EN 61508 的安全集成等級(SIL) 2、
DIN EN ISO 13849-1 的類別 3 以及 DIN EN ISO 13849-1 的性能等級(PL) d。
安全功能和 DIN EN 61800-5-2 中的 STO、SS1 和 SBC 功能一致。基本功能
前提條件
Safety Integrated 基本功能是變頻器的標(biāo)配功能，不需要額外的授權(quán)便可使用。
變頻器支持的 Safety Integrated 基本功能
SI 功能 縮寫
Safe Torque Off STO 支持
Safe S* SS1 支持
Safe Brake Control SBC 需要安全制動適配器 SBA
控制方式 ● 控制單元+功率單元上的端子
● PROFIsafe +功率單元上的端子
4.4.2 擴(kuò)展功能
前提條件 ● 選件 F01~F05：安全功能授權(quán)，一根軸到五根軸
說明
術(shù)語“軸”也指“驅(qū)動器”。 ● 正弦/余弦編碼器信號轉(zhuǎn)換（編碼器模塊 SMC20、SME20/25/120/125、SMI20）“Safe Torque Off”（STO）功能可以和設(shè)備功能一起協(xié)同工作，在故障情況下安全封鎖電
機(jī)的扭矩輸出。
選擇此功能后，驅(qū)動器便處于“安全狀態(tài)”， 被“接通禁止”鎖住，無法重新啟動。
該功能生效的基礎(chǔ)是電機(jī)模塊/功率模塊中集成的雙通道式脈沖封鎖技術(shù)。
STO 的特性
● 該功能為驅(qū)動器集成的功能，即不需要上級控制器。
● 該功能為驅(qū)動器專有的功能，即每臺驅(qū)動器都具有該功能，并需要單獨調(diào)試。
● 該功能需要通過參數(shù)使能。
● 在選擇 STO 功能后：
– 可以避免電機(jī)意外啟動。
– 通過安全脈沖封鎖可以安全切斷電機(jī)扭矩。
– 在功率單元和電機(jī)之間無電氣隔離。
● 擴(kuò)展應(yīng)答方式：
在設(shè)置了 p9307.0/p9507.0 = 1 時，選擇/撤銷 STO 除了對常規(guī)故障信息進(jìn)行應(yīng)答外，
也會自動應(yīng)答安全信息。
● 控制單元和電機(jī)模塊/功率模塊上的端子可以設(shè)置去抖，避免因抖動信號而導(dǎo)致故障信
息， 去抖時間在參數(shù) p9651 和 p9851 中設(shè)置。可通過以下參數(shù)使能：
● STO 由控制單元和功率單元上的端子控制時：
設(shè)置 p9601.0 = 1, p9801.0 = 1
● STO 由 PROFIsafe 控制時：
– 設(shè)置 p9601.0 = 0, p9801.0 = 0
– 激活基本功能： 設(shè)置 p9601.2 = 0, p9801.2 = 0
激活擴(kuò)展功能：設(shè)置 p9601.2 = 1, p9801.2 = 1
– 設(shè)置 p9601.3 = 1, p9801.3 = 1
● STO 由“PROFIsafe + 端子”控制時：
– 設(shè)置 p9601.0 = 1, p9801.0 = 1
– 激活基本功能： 設(shè)置 p9601.2 = 0, p9801.2 = 0
激活擴(kuò)展功能：設(shè)置 p9601.2 = 1, p9801.2 = 1
– 設(shè)置 p9601.3 = 1, p9801.3 = 1
● STO 由 TM54F 控制時（只配備選件“擴(kuò)展功能”）：
– 設(shè)置 p9601.2 = 1, p9801.2 = 1
– 設(shè)置 p9601.3 = 0, p9801.3 = 0撤銷 STO 相當(dāng)于一次內(nèi)部安全應(yīng)答，會觸發(fā)以下動作：
● 每個監(jiān)控通道通過其斷路路徑撤銷脈沖封鎖。
● 撤銷請求“閉合電機(jī)抱閘”。 ● 撤銷可能存在的 STOP F 或 STOP A（參見 r9772 / r9872）。
● 故障必須已被用戶排除。
● 另外，故障存儲器中的信息必須通過常規(guī)的應(yīng)答機(jī)制應(yīng)答。
說明
如果 STO 是在 p9650/p9850 設(shè)置的時間內(nèi)以單通道方式選中并被撤銷的，驅(qū)動器會
封鎖脈沖而不輸出任何信息。
如需在此情況下顯示信息，您須通過 p2118 和 p2119 將信息 N01620/N30620 改設(shè)為
“報警”或“故障”。
選擇 STO 后的驅(qū)動器重啟
1. 通過輸入端子撤銷每個監(jiān)控通道中的功能。
2. 給出驅(qū)動器使能。
3. 取消“接通禁止”并且重新接通。
– 輸入信號“ON/OFF1”上輸出 1/0 脈沖沿（取消“接通禁止”） – 輸入信號“ON/OFF1”上輸出 0/1 脈沖沿（接通驅(qū)動器）
4. 驅(qū)動器重新啟動
“Safe Torque Off”的狀態(tài)
STO 的狀態(tài)由參數(shù) r9772、r9872、r9773 和 r9774 顯示。
您也可通過可配置信息 N01620 和 N30620 顯示該功能的狀態(tài)（通過 p2118 和 p2119 配
置）。
STO 的響應(yīng)時間
通過輸入端子選擇/撤銷該功能時該功能的響應(yīng)時間請參見“系統(tǒng)特性”一章中的“響應(yīng)時間”
表。
以裝機(jī)裝柜型設(shè)備為例選擇 SS1 后驅(qū)動器會沿著 OFF3 斜坡（p1135）制動，并在延遲時間
（p9652/p9852）屆滿后自動觸發(fā) STO/SBC。
延遲時間從選擇該功能的時間點開始計時，即使在此期間撤銷該功能也不會中止計
時，延遲時間屆滿后，STO/SBC 先被選中再被撤銷。
說明
請按照下面的公式來設(shè)置合適的延遲時間，確保驅(qū)動器沿著完整的 OFF3 斜坡制動，
可能存在的電機(jī)抱閘有時間閉合。
• 配置了抱閘時： 延遲時間≥ p1135 + p1228 + p1217
• 沒有配置抱閘時： 延遲時間≥ p1135 + p1228
● 該功能的選擇為雙通道選擇，但是 OFF3 斜坡卻以單通道的方式執(zhí)行。
● 控制單元和電機(jī)模塊上的端子可以設(shè)置去抖，避免因抖動信號而導(dǎo)致故障信息， 去抖
時間在參數(shù) p9651 和 p9851 中設(shè)置。
SS1 的使能
“Safe S*”(SS1)功能可通過以下參數(shù)使能：
● SS1 通過端子或 PROFIsafe 控制時：
– 在 p9652 和 p9852 中輸入延遲時間
前提條件
STO 由端子控制(p9601.0 = p9801.0 =1)，或者基本功能由 PROFIsafe 控制
(p9601.2 = p9801.2 = 0 且 p9601.3 = p9801.3 = 1) 。
為了在確保單通道選擇該功能時驅(qū)動器也可以制動到靜態(tài)，p9652/p9852 中的時間必須小
于交叉數(shù)據(jù)比較的參數(shù)總和(p9650/p9850 和 p9658/p9858)， 否則在“p9650 + p9658”時
間屆滿后，驅(qū)動器會自由停轉(zhuǎn)。
SS1 的狀態(tài)
“Safe S*”(SS1)的狀態(tài)由參數(shù) r9772、r9872、r9773 和 r9774 顯示。
您也可通過可配置信息 N01621 和 N30621 顯示功能狀態(tài)（通過 p2118 和 p2119 配
置）。SBC 的使能
SBC 可通過以下參數(shù)使能：
● p9602 SI Safe Brake Control 使能（控制單元）
● p9802 SI Safe Brake Control 使能（電機(jī)模塊）
只有在至少激活了一安全監(jiān)控功能后（即 p9601 = p9801 ≠ 0），SBC 才可以投入使用。
雙通道式制動控制
說明
抱閘的接線
在裝機(jī)裝柜型電機(jī)模塊/功率模塊上不能直接連接抱閘， 模塊上的連接端子是為
DC 24 V、150 mA 設(shè)計的，更高的電壓和電流要求加裝硬件，例如：安全制動適配器
SBA。
原則上制動由控制單元控制， 閉合制動的信號路徑有兩條。
當(dāng)控制單元損壞或出現(xiàn)故障時，電機(jī)模塊/功率模塊會負(fù)責(zé)執(zhí)行 SBC，切斷制動電流，使
制動閉合。
只有在制動切換狀態(tài)時，例如：打開或閉合時，TB+、TB– 中某個開關(guān)的功能故障才會被
制動診斷功能發(fā)現(xiàn)。
電機(jī)模塊或控制單元檢測出某個故障后，會切斷制動電流，進(jìn)入安全狀態(tài)。
裝機(jī)裝柜型電機(jī)模塊/功率模塊上的 SBC
裝機(jī)裝柜型設(shè)備上使用的制動功率更大，為此需要加裝一個安全制動適配器 SBA。 關(guān)于
安全制動適配器的連接和布線信息請參見“通過安全制動適配器來控制 SBC”一章。
通過 p9621/p9821 您可以確定通過哪個 DI 將安全制動適配器的反饋信號（制動打開或閉
合）傳送給控制單元。
制動后續(xù)的工作方式和控制（即進(jìn)入安全狀態(tài)）和上文描述的書本型設(shè)備的制動類似。
SBC 的響應(yīng)時間