西門子電機模塊1FK2102-1AG00-1MA0

自動化科技電子（杭州）有限公司

 Safety Integrated 功能
9.4 Safety Integrated 基本功能
SINAMICS V90，SIMOTICS S-1FL6
244 操作說明, 12/2018, A5E37208845-006
9.3.6 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人員傷害或設備損壞
在電氣中，電氣工作原理可能會引發(fā)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
驅動器中兩個晶閘管同時故障會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，會人員傷害或設備損壞。運動幅度取決于電機極數(shù)。對于同步電機，其
大轉動角度 = 180 °/極對數(shù)
? 采取適當措施（例如，使用配有監(jiān)控的制動裝置）來防止變頻器的意外轉動。
9.4 Safety Integrated 基本功能
9.4.1 轉矩關閉 (STO)
“Safe Torque Off"（STO）功能可以和設備功能一起協(xié)同工作，在故障情況下電
機的扭矩輸出。
選擇此功能后，驅動器便處于“狀態(tài)"?！敖油ń?功能將驅動器鎖住其重新啟
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。
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。
● 在選擇 STO 功能后：
– 可以避免電機意外啟動。
– 通過脈沖可以切斷電機扭矩。
– 在功率單元和電機之間無電氣隔離。
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● 選擇/撤銷 STO 會自動應答信息。
STO 功能可以用在以下兩種：驅動需要通過負載扭矩或力在很短時間內到達靜
止狀態(tài)；驅動停車不。
警告
電機在電流后意外轉動人員傷害或設備損壞
電機在電流后可能發(fā)生意外轉動。這會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：防止電機停轉。
小心
驅動器中兩個晶閘管同時故障會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。對于同步電機，其轉動角度 = 180 °/極對數(shù)對于同步直線電機，其移
動距離 = 極寬
? 采取適當措施（例如，使用配有監(jiān)控的制動裝置）來防止變頻器的意外轉動。
說明
抱閘關閉
抱閘關閉（低電平）在 STO 觸發(fā)后的 30 ms 后輸出。
STO 功能使用條件
使用 STO 功能時，須以下條件：
● 確保輸入脈沖的高電平時間大于 500 ms。
說明
若輸入中包含高電平時間小于 500 ms 的脈沖，須 STO 傳感器的靈敏度
或者通過 PLC 程序或物理濾波器濾除該輸入脈沖。
● 每個監(jiān)控通道（STO1 和 STO2）都可以通過各自的下電通道觸發(fā)脈沖抑
制。
● 如果電機連接并配置了抱閘，那么已連接的抱閘是不的，因為沒有用于抱閘的安
全功能，例如抱閘。
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STO 功能特性
端子 狀態(tài)
STO1 STO2
高電平 高電平 伺服驅動上電后伺服電機可正常運行。
低電平 低電平 伺服驅動可以正常啟動，但伺服電機不能正常
運行。
高電平 低電平 不 產(chǎn)生 F1611，伺服電機停車
（OFF2）。
低電平 高電平 不 產(chǎn)生 F1611，伺服電機停車
（OFF2）。
選擇/撤銷 STO
選擇 STO 后會觸發(fā)以下：
● 每個監(jiān)控通道都通過其斷路路徑脈沖。
● 電機抱閘在連接配置后處于關閉狀態(tài)。
說明
如果 STO 是在 2 秒內以單通道選中并被撤銷的，驅動器會脈沖而不輸出任何信
息。
選擇 STO 后的驅動器重啟
1. 通過輸入端子取消各個監(jiān)控通道的功能。
2. 給出驅動器使能。
3. 開啟驅動器。
– 輸入“ON/OFF1"上輸出 0/1 脈沖沿
– 輸入“ON/OFF1"上輸出 0/1 脈沖沿（接通驅動器）
4. 重新操作驅動器。
STO 的響應時間
對用于 200 V 系列伺服驅動，其 STO 功能的長響應時間為 15 ms。對用于 400 V 系列
伺服驅動，其 STO 功能的長響應時間為 5 ms。
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9.4.2 強制潛在故障檢查
Safety Integrated 基本功能的強制潛在故障檢查或關機路徑
斷路路徑的強制潛在故障檢查可以及時識別出兩個監(jiān)控通道中的硬件和故障，該功能
在選擇/取消“Safe Torque Off"時自動執(zhí)行。
為標準 ISO 13849-1：2015 中關于及時發(fā)現(xiàn)故障的要求，每隔一段時間就要檢查兩
條關機路徑能否正常工作。為此，必須手動或自動化地觸發(fā)強制檢查。
定時器可確保強制檢查及時執(zhí)行。
強制檢查時間 8760 小時。
此時間屆滿后驅動器會一直輸出相應的，只有您完成檢查后才會消失。
每次取消選擇 STO 時定時器都會復位為設置的值。
假設在運行的設備上已通過相應的設施（例如防護門）排除了危險性。因此用戶只會
收到強制檢查到期的提示，并被要求在今后的適宜時間執(zhí)行檢查。此不會影響設
備的運行。
執(zhí)行強制檢查的時間示例：
● 設備上電后驅動器靜止時。
● 在防護門打開時。
● 以設定周期。
● 在自動運行中，根據(jù)時間和事件。
說明
如果完成了相應的強制檢查，強制檢查的定時器也一同清零。相應的不會被觸發(fā)。
STO 的強制檢查步驟總是通過終端執(zhí)行。
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10
10.1 控制器概述
SINAMICS V90 PN 伺服驅動由三個控制環(huán)組成：
● 電流控制
● 速度控制
● 位置控制
下圖展示了三個控制環(huán)之間的關系：
理論上，內部控制環(huán)的頻寬必須比外部控制環(huán)的寬；否則，整個控制會振動或響應等
級。上述三個控制環(huán)頻寬之間的關系如下所示：
電流環(huán)>速度環(huán)>位置環(huán)
由于 SINAMICS V90 PN 伺服驅動的電流環(huán)已有的頻寬，因此只需速度環(huán)增益和
位置環(huán)增益。

10.1 控制器概述
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伺服增益
● 位置環(huán)增益
位置環(huán)增益直接影響位置環(huán)的響應等級。如機械未振動或產(chǎn)生噪音，可位置
環(huán)增益以響應等級并縮短定位時間。
參數(shù) 取值范圍 缺省值 單位 描述
p29110 0.00 至 300.00 1.8 1000/min 位置環(huán)增益
● 速度環(huán)增益
速度環(huán)增益直接影響速度環(huán)的響應等級。如機械未振動或產(chǎn)生噪音，可速度
環(huán)增益的值以響應等級。
參數(shù) 取值范圍 缺省值 單位 描述
p29120 0 至 999999.00 0.3 Nms/rad 速度環(huán)增益
● 速度環(huán)積分增益
通過將積分分量加入速度環(huán)，伺服驅動可速度的穩(wěn)態(tài)誤差并響應速度的微小
更改。
一般情況下，如機械未振動或產(chǎn)生噪音，可速度環(huán)積分增益從而剛
性。
如負載慣量比很高或機械有諧振系數(shù)，必須保證速度環(huán)積分時間常數(shù)夠大；否
則，機械可能產(chǎn)生諧振。
參數(shù) 取值范圍 缺省值 單位 描述
p29121 0 至 100000.00 15 ms 速度環(huán)積分時間
p29022 1 至 10000 1 - ：總慣量和電機慣量之
比
● 位置環(huán)前饋增益
響應等級可通過位置環(huán)前饋增益。如位置環(huán)前饋增益過大，電機速度可能會出現(xiàn)
超調且數(shù)字量輸出 INP 可能重復開/關。因此必須監(jiān)控速度波形的變化和時數(shù)
字量輸出 INP 的?？晌恢铆h(huán)前饋增益。如位置環(huán)增益過大，前饋增
益的作用會不明顯。
參數(shù) 取值范圍 缺省值 單位 描述
p29111 0 至 200 0 % 速度前饋系數(shù)（前饋）

10.2
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10.2
機械設備的響應度可。 響應度由動態(tài)系數(shù)反映出來并通過伺服驅動中所設的伺服增
益決定。
伺服增益通過組合參數(shù)設置。 這些參數(shù)互相影響因此在設定參數(shù)值時必須考慮所設值之
間的平衡。
一般來說，高剛性的機械設備的響應度可通過伺服增益；然而，如低剛性設備的
伺服增益，則設備可能振動且響應度無法。
注意
伺服增益的有效性
功能僅使用組伺服增益（位置環(huán)增益 1，速度環(huán)增益 1 和速度環(huán)積分時間
1）。
以下功能可用于 SINAMICS V90 PN 伺服驅動。
通過設置參數(shù) p29021 選擇：
參數(shù) 設定值 描述
p29021 0（默認值） 自動禁止（手動），不更改伺服增益的相關參
數(shù)。
1 一鍵自動
識別負載慣量比并相應地自動伺服增益。
3 實時自動
識別負載慣量比并實時地自動伺服增益。
5 禁止自動（手動）。所有伺服驅動的相關參數(shù)恢
復其默認值。

10.3 一鍵自動
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自動
SINAMICS V90 PN 提供兩種自動：一鍵自動和實時自動自動功能
可以通過機床負載慣量比（p29022）自動控制參數(shù)并設置的電流濾波器參數(shù)來
機床的機械諧振。你可以通過設置不同的動態(tài)因子來改變的動態(tài)性能。
● 一鍵自動
– 一鍵自動通過內部運動指令估算機床的負載慣量和機械特性。為達到期望的性
能，在使用機控制驅動運行之前，你可以多次執(zhí)行一鍵自動。電機轉
速為額定轉速。
● 實時自動
– 實時自動可以在機控制驅動運行時自動估算機床負載慣量。在電機伺服使
能后，實時自動功能一直有效。若不需要估算負載慣量，你可以在性
能可接受后禁用該功能。
推薦在結束且驅動性能可接受后將后的參數(shù)進行保存。
通過 SINAMICS V-ISTANT
推薦使用工程工具 SINAMICS V-ISTANT 執(zhí)行。更多信息請參見 SINAMICS VISTANT
在線幫助。
10.3 一鍵自動
說明
使用一鍵自動之前，將伺服電機移至機械位置中間來避免機床實際限位。
使用一鍵自動的前提條件
● 機床負載慣量比未知，需要進行估算。
● 電機在順時針和逆時針方向上均可。
● 電機位置（p29027 定義一圈為 360 度）在機床允許的范圍之內。
– 對于帶值編碼器的電機：位置由 p29027 決定
– 對于帶增量式編碼器的電機：在開始時必須允許電機有兩圈的

10.3 一鍵自動
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252 操作說明, 12/2018, A5E37208845-006
一鍵自動步驟
執(zhí)行以下操作來實現(xiàn)對 SINAMICS V90 PN 伺服驅動的一鍵自動。

10.3 一鍵自動
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操作說明, 12/2018, A5E37208845-006 253
參數(shù)設置
你可以通過以下來設置機床負載慣量比（p29022）：
● 若已知機床的負載慣量比，可直接手動輸入。
● 通過一鍵自動功能來估算機床的負載慣量比（p29023.2 = 1）。在多次執(zhí)行一鍵
自動并的 p29022 的值時，你可以設置 p29023.2 = 0 來停止估算機床的
負載慣量比。
參數(shù) 取值范圍 缺省值 單位 描述
p29020
[0...1]
1 至 35 18 - 自動的動態(tài)系數(shù)
? [0]：一鍵自動的動態(tài)系數(shù)
? [1]：實時自動的動態(tài)系數(shù)
p29021 0 至 5 0 - 選擇
? 0：禁用
? 1：一鍵自動
? 3：實時自動
? 5：通過默認的控制參數(shù)禁止
p29022 1 至
10000
1 - 負載慣量比
p29023 0 至 0xffff 0x0007 - 一鍵自動配置
p29025 0 至
0x003f
0x0004 - 通用配置
p29026 0 至 5000 2000（默認
值）
ms 內置時間
p29027 0 至
30000
0（默認
值）
° 電機限位
p29028 0.0 至
60.0
7.5 ms 前饋時間常數(shù)
當多軸插補功能被（p29023.7 = 1）時，參數(shù) p29028 可用。若有多個軸被用作插補
軸，你需要為它們設置相同的前饋時間常數(shù)（p29028）。