台達伺服的 緊急停止與保護功能-(1)說明

在自動化應用裡,伺服作為運動功能的執行裝置,除了效能的要求之外,安全保護也至關重要。本文匯整台達伺服所有的 緊急停止/安全保護 機能,說明其使用時機,觸發方式,以及對應的減速時間。

緊急停止 DI.EMGS(0x21)觸發 AL.013

由 DI.EMGS(0x21)觸發,緊急停止用於非預期的危險狀況,例如安全門被打開,(光柵)感測到異物入侵,面板緊急開關被按下等等,為了確保安全,配線必須採用 B 接點(Normal Close)以避免斷線時失去保護作用。也為了防止夾傷人,本功能作用時會 Servo off,也就是馬達不激磁,避免馬達持續出力。然而,萬一緊急停止發生時,馬達正以高速旋轉,此時若直接 Servo off,馬達無法立即減速停止,只能靠摩擦力緩慢停止,仍然會滑行很遠,甚至撞壞機器,仍然有危險性。

動態煞車並不是機械煞車

為了解決前述的失控滑行問題,驅動器提供了”動態煞車“來作為 Servo off 狀態下的減速功能。動態煞車並非馬達後方安裝的機械煞車[註 1],切勿混淆,動態煞車是在 Servo off 時,驅動器將馬達三相繞線 U/V/W 于以短路,使馬達旋轉時切割磁場產生電流,以產生減速的扭矩。由於能量守恆,線圈產生電能勢必消耗馬達的動能,因此馬達會減速停止。此功能可使不受控的馬達較快停下來,可由參數 P1-32.Y 來設置,如下圖所示,預設(P1-32.Y=0)已開啟動態煞車,故 Servo off 時推動馬達會明顯感覺比較重,不容易推動。也可設置為(P1-32.Y=2)馬達有速度時才開啟動態煞車,停止時就自動解除。然而,當機構的慣量很大,即使使用動態煞車,緊急狀況發生時仍無法立即使馬達停止,還是有些不完整。

可設定減速時間的緊急停止 DI.PFQS

基於前述的考量,伺服後來增加了 DI.PFQS(0x47),提供可規劃減速時間的緊急停止功能,亦即減速過程中,馬達仍然 Servo On,可指定減速時間(P5-03.C),等馬達停止後才 Servo off。由於減速過程馬達仍然受控,可以用最大扭矩來減速,因此馬達可儘快停止,儘可能避免衝出行程而撞壞機構。如下圖所示,減速過程會顯示 AL.35F,停止後則顯示 AL3CF。

STO (Safe Torque Off)雙迴路硬體保護

STO 是基於歐規定義的安全標準,目前僅A3與B3部分機種提供,其藉由一組獨立的配線來斷開伺服的扭力輸出,特色是具有雙迴路,任一迴路斷開都會觸發保護而 Servo off,並產生對應的 AL500 ~ AL.503,因馬達不受控,無法指定減速時間。

PR 命令的暫停與恢復

此為 PR 模式特有的停止功能,由 DI.STOP(0x46)或寫入 P5-07=1000 來觸發,可讓執行中的 PR定位/定速命令停止,可由 P5-03.D 指定減速時間。此命令並非用於異常保護,因此作用時保持 Servo On 狀態。被停止的命令可以用 “增量=0” 的命令再次啟動以走完剩下的行程,詳細可參考此文 => PR 命令的暫停與恢復

電子凸輪警報後不必回原點

當電子凸輪運轉過程中發生警報,故障排除後主從軸相對關係已經錯亂,若要回原點會很困擾,其實使用 巨集#D 也可以不必回原點,作法請參考 =>電子凸輪警報後,不必回原點。 

受控狀態的安全保護

這類保護作用時,馬達保持 Servo On,減速時間可由 P5-03 指定,且減速停止後仍然為 Servo On。例如 PL(正轉極限),NL(反轉極限),SPL(軟體正極限),SNL(軟體反極限) ⋯等等。

以上各種保護功能的詳細特性,彙整於 =>緊急停止與安全保護-彙整總表


[註 1] 機械煞車位於馬達後端,斷電或當伺服 Servo Off 且轉速低於P1-38時夾緊,Servo On 時放開,通常用於斷電時固定機構的位置,尤其對於垂直運動的機構,避免斷電後受重力作用而下滑造成損壞。並非用於馬達的減速,與動態煞車用途不同。 


 


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