廣東省云浮市西門子（中國）有限公司數字化工業分銷商合作伙伴-西門子變頻器一級總代理

隨著現代制造業的快速發展，對生產設備的自動化程度要求越來越高，伴隨著運動控制的復雜程度不斷增長的同時，設備的安全性也愈發重要起來。

基于對機械設備自身的保護以及相關調試操作人員的保護，機械設備的制造商應設計出符合安全標準的設備、機械及自動化控制系統，對于運動控制占主導的生產機械的設備故障安全功能尤為重要。

西門子通過采用帶安全功能的F-PLC，與驅動之間通過PROFIsafe通信，并使用LdrvSafe功能庫進行安全功能的編程，可高效實現設備的安全功能。這種安全控制方法具有規范性，便捷性和可靠性的優點。

本文為大家介紹實現方法。

02

 安全系統集成

2.1安全控制系統

安全控制系統的優勢：

標準的安全控制系統，主要由以下三部分構成：

1. 檢測部分，主要包括外部的一些安全傳感器或者信號檢測設備，像常見的急停按鈕，光柵，光幕等等。

2. 評估部分，主要包括安全1200F,1500F等安全PLC以及安全繼電器等，根據不同的輸入信號以及預設的邏輯評估功能來定義不同區域，不同機構組件的安全動作。

3. 執行機構，主要包括SINAMICS變頻器，驅動器以及其他的輔助接觸器等。用來實現SINAMICS驅動器等的斷電停止運行以及在相關專業人員控制下的點動或者慢速運行。

圖2-1 安全控制系統的組成

2.2 安全功能的實現形式-PROFIsafe

PROFIsafe是與安全相關的自動化的一個應用行規，它以PROFIBUS DP以及PROFINET 通信為基礎。執行與安全相關的傳感器、控制器和執行器之間的連接。Zui終通過PROFIsafe通信的方式來進行安全相關控制信號的給定，以及安全監控狀態信號的接收。此外，基于其SIL3的安全等級，可以很好的保障數據在現場總線傳輸過程中的安全性。

通用的PROFIsafe通信報文，主要有安全報文30，31，901，902，903等。

圖2-2 PROFIsafe通信

03

安全PLC的驅動安全控制庫LdrvSafe

圖3-1是在博途項目中安裝的LdrvSafe庫，主要包含以下四個組成部分：

(1)  General ：實現SINAMICS 驅動的安全故障復位，安全回參考點等基本功能。

(2)  PROFIsafe Control ：實現對驅動SINAMICS 驅動集成安全功能的控制信號的給定以及狀態信號的反饋。

(3)  Safety Info/Control Channel：實現對SINAMICS驅動的安全信息評估及測試。

(4)  Winder：實現針對收放卷工藝中的安全直徑計算以及自適應的安全限速等等。

圖3-1 LdrvSafe功能庫

04

1500F PLC及S120安全項目的

主要配置步驟

步驟一. 在博途項目中添加安全控制器CPU1513F-1PN及S120(Startdrive)

步驟二. 正確配置S120，并通過控制面板運行驅動。

步驟三. 在網絡視圖中創建PLC與S120的網絡連接，設置設備的IP地址及設備名稱。   

步驟四. 添加驅動軸報文及擴展安全報文30

圖3-1 LdrvSafe功能庫

步驟五：激活驅動側安全功能并配置集成安全功能

步驟六. 在項目中導入“LDrvSafe”功能庫，打開庫后復制紅框內的相應內容分別到程序塊和PLC 數據類型中。

步驟七：定義控制庫的接口變量

步驟八：編寫安全控制程序

(1) 使用庫中的FB29011功能塊，獲取驅動的安全狀態

(2) 使用庫中的FB29001功能塊，進行驅動的安全控制

FB29001功能塊的輸入管腳可以來自安全輸入點，也可以配合使用命令庫中的安全功能塊，比如調用“ESTOP1”急停命令或者“SFDOOR”安全門命令的輸出來控制驅動器的相關安全動作，如執行STO停止或者SS1停止的控制。

(3) 編寫安全PLC側的故障應答程序

對于故障應答應注意：

應答分為兩個對象的應答，一個是PLC側需要考慮在出現異常的情況下，應答安全DB塊存在的相關故障，可以通過使用“ACK_GL”功能塊或者使用安全DB塊中的應答變量來實現。另一個是驅動側的安全故障，需要通過 “LDrvSafe_ SinaS Tlg30Control”功能塊的“ackSafetyFault”管腳對驅動器的安全相關報警進行應答。