台达伺服的 紧急停止与保护功能-(1)说明

在自动化应用裡,伺服作为运动功能的执行装置,除了效能的要求之外,安全保护也至关重要。本文汇整台达伺服所有的 紧急停止/安全保护 机能,说明其使用时机,触發方式,以及对应的减速时间。

紧急停止 DI.EMGS(0x21)触發 AL.013

由 DI.EMGS(0x21)触發,紧急停止用于非预期的危险状况,例如安全门被打开,(光栅)感测到异物入侵,面板紧急开关被按下等等,为了确保安全,配线必须採用 B 接点(Normal Close)以避免断线时失去保护作用。也为了防止夹伤人,本功能作用时会 Servo off,也就是马达不激磁,避免马达持续出力。然而,万一紧急停止發生时,马达正以高速旋转,此时若直接 Servo off,马达无法立即减速停止,只能靠摩擦力缓慢停止,仍然会滑行很远,甚至撞坏机器,仍然有危险性。

动态煞车并不是机械煞车

为了解决前述的失控滑行问题,驱动器提供了”动态煞车“来作为 Servo off 状态下的减速功能。动态煞车并非马达后方安装的机械煞车[註 1],切勿混淆,动态煞车是在 Servo off 时,驱动器将马达三相绕线 U/V/W 于以短路,使马达旋转时切割磁场产生电流,以产生减速的扭矩。由于能量守恆,线圈产生电能势必消耗马达的动能,因此马达会减速停止。此功能可使不受控的马达较快停下来,可由参数 P1-32.Y 来设置,如下图所示,预设(P1-32.Y=0)已开启动态煞车,故 Servo off 时推动马达会明显感觉比较重,不容易推动。也可设置为(P1-32.Y=2)马达有速度时才开启动态煞车,停止时就自动解除。然而,当机构的惯量很大,即使使用动态煞车,紧急状况發生时仍无法立即使马达停止,还是有些不完整。

可设定减速时间的紧急停止 DI.PFQS

基于前述的考量,伺服后来增加了 DI.PFQS(0x47),提供可规划减速时间的紧急停止功能,亦即减速过程中,马达仍然 Servo On,可指定减速时间(P5-03.C),等马达停止后才 Servo off。由于减速过程马达仍然受控,可以用最大扭矩来减速,因此马达可儘快停止,儘可能避免冲出行程而撞坏机构。如下图所示,减速过程会显示 AL.35F,停止后则显示 AL3CF。

STO (Safe Torque Off)双迴路硬体保护

STO 是基于欧规定义的安全标准,目前仅A3与B3部分机种提供,其藉由一组独立的配线来断开伺服的扭力输出,特色是具有双迴路,任一迴路断开都会触發保护而 Servo off,并产生对应的 AL500 ~ AL.503,因马达不受控,无法指定减速时间。

PR 命令的暂停与恢復

此为 PR 模式特有的停止功能,由 DI.STOP(0x46)或写入 P5-07=1000 来触發,可让执行中的 PR定位/定速命令停止,可由 P5-03.D 指定减速时间。此命令并非用于异常保护,因此作用时保持 Servo On 状态。被停止的命令可以用 “增量=0” 的命令再次启动以走完剩下的行程,详细可参考此文 => PR 命令的暂停与恢復

电子凸轮警报后不必回原点

当电子凸轮运转过程中發生警报,故障排除后主从轴相对关係已经错乱,若要回原点会很困扰,其实使用 巨集#D 也可以不必回原点,作法请参考 =>电子凸轮警报后,不必回原点。 

受控状态的安全保护

这类保护作用时,马达保持 Servo On,减速时间可由 P5-03 指定,且减速停止后仍然为 Servo On。例如 PL(正转极限),NL(反转极限),SPL(软体正极限),SNL(软体反极限) ⋯等等。

以上各种保护功能的详细特性,彙整于 =>紧急停止与安全保护-彙整总表


[註 1] 机械煞车位于马达后端,断电或当伺服 Servo Off 且转速低于P1-38时夹紧,Servo On 时放开,通常用于断电时固定机构的位置,尤其对于垂直运动的机构,避免断电后受重力作用而下滑造成损坏。并非用于马达的减速,与动态煞车用途不同。 


 


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