在电机驱动器中推动功能安全性

美国保险商实验室(Underwriters Laboratories, UL)电力与控制业务开发经理凯文•康奈利(Kevin Connelly)表示，元件制造商现在有一个重要的机会来获得功能安全认证，这给他们和他们的客户提供了比以前更高水平的保证。

“现在，有可能 - 以及标准 - 将安全功能集成到电机驱动器中，”他说。“在传统的机器/安全关系中，您始终需要安全继电器，传感器，可编程逻辑控制器等;今天，外部或额外的安全设备的大部分都可以集成到驱动器中。“

事实上，调速动力传动系统在设计、实施和实现安全方面发挥着越来越大的作用。出现这种情况有很多原因，包括自动化程度的提高，对提高生产率的需求，以及减少操作人员体力劳动的愿望。“在标准建立之前，人们不愿意接受与安全相关的电子和可编程电子元件，”UL功能安全首席工程师Thomas Maier说。这是由于该技术的安全性能的不确定性。

随着IEC 61800-5-2的到来，时代已经改变了，在功能安全和电机驱动方面。Maier解释说:“这是组件的功能安全标准。“这是来自IEC 61508 -驱动机械的功能安全的标准在美国和欧洲生产标准,应该减少功能的集成安全的变频器,驱动器,和其他电力传动系统安全装置,根据IEC 61508, IEC 62061,或EN ISO 13849 - 1”。

停下，向前走

为了了解新技术和新标准是如何影响功能安全的，迈尔说，考虑简单的紧急停车的驾驶:对于传统的驱动器，安装紧急停止需要一个紧急停止按钮，一个电子安全继电器监控按钮，和一个接触器，由安全继电器驱动，从驱动器上删除电源并使其停止。然而，通过集成功能安全，您可以摆脱接触器，这通常是大和昂贵的，以及安全继电器集成到驱动器的安全逻辑。

迈尔说:“这对我们的客户以及客户的客户来说都是一个巨大的经济优势。”“机器制造商节省了空间、部件和资金，并拥有了一个更简单、更容易监控和维护的系统。”

Maier表示，集成了安全功能的组件使安全系统的设计变得更容易，因为它们可以被视为安全模块，很容易插到整体安全安装中。可用于工业应用的例子:
•机床、机器人、生产测试设备和试验台
•造纸机械和纺织生产机械
•塑料，化学品或金属生产中的过程生产线;轧机
•水泥破碎机、水泥窑、搅拌机、离心机、挤出机
•钻床
•输送机、物料搬运机、起重设备
•泵、风扇等

Maier说:“有很多例子表明，控制系统采用可调速动力驱动系统作为降低风险的安全措施。“一个很好的例子就是被称为‘安全限速’的安全功能。当打开安全门或穿过光幕使机器减速到对操作人员不再危险的速度时，就会使用这个功能。

“在这种情况下，生产并未停止，”笔记迈尔。“或者，操作员可以接近机器并进行调试工作或修理工作;机器以运动为单位允许测试在现场完成。“

安全第一

IEC 61800-5-2提供了一种方法来识别可调速动力驱动系统对识别的安全功能的贡献，并使适当的设计和验证满足要求的性能。“首先，你需要有安全要求，”梅尔说。“这意味着与安全相关的功能:识别哪些功能是安全关键的，并知道它们需要多安全。”

必须在安全完整性级别设置所需安全程度的措施（如果安装根据IEC 61508或IEC 62061）或在性能级别（如果安装是根据EN ISO 13849-1的））。然后，第一步是写一个安全要求规范。“这意味着与您计划的接口相关详细的功能和安全水平，以及解释如何激活安全功能，将需要什么失败安全反应以及将需要的反应时间，”迈尔解释说。

您可能必须自定义这些函数。如果说，如果您有安全有限的速度，则没有兴趣将其固定到某个值;它必须是可定制的。因此，必须解决自定义驱动器中安全相关参数的挑战。“您在该文件中定义的一切都将实施，并且您已实施的所有内容将根据安全要求规范进行验证，”迈尔笔记本。

从那时起，系统的开发人员使用良好的开发过程就变得非常重要，特别是当涉及到软件时。他们将需要一种结构化的软件方法;强烈推荐基于V模型的设计。(V模型方法是软件和复杂系统开发中常见的良好实践。“V”字的左边是发展道路;右边是验证路径。对于开发的每一步，都必须进行相应的验证或确认。)

“通过这种方法，我们能够尽早发现关键问题，并发现故障。”迈尔说。

更简单，更安全，更便宜

根据Connelly的说法，对于机器和系统构建者来说，真正的好处之一是，IEC 61800-5-2是一个基于组件的标准。他说:“这意味着你可以给那个组件——那个驱动器——颁发证书。”“这告诉机器制造商，或者更重要的是，告诉必须认证或检查机器或系统的测试机构，他们不需要进一步查看组件。”

证书告诉他们里面有什么。他们知道它能带来什么。他们可以把它看成一个模块。“这将简化机器设计任务，以及测试和认证任务，”Connelly总结道。