[發明專利]用于交流伺服驅動器的安全轉矩關斷電路及系統

在審

• 申請號: 201810959297.2
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN108847789A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 廖富全
• 申請（專利權）人: 東菱技術有限公司
• 主分類號: H02P3/18
• 分類號: H02P3/18
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 張美娟

本發明提供一種用于交流伺服驅動器的安全轉矩關斷電路及系統，其中電路包括兩信號輸入端、一第一光耦輸入電路、一第二光耦輸入電路、一緩沖阻止電路、一STO故障輸出光耦和一STO故障信號輸出端；所述第一光耦輸入電路和所述第二光耦輸入電路的輸入端分別連接一所述信號輸入端，所述第一光耦輸入電路和所述第二光耦輸入電路的輸出端連接所述緩沖阻止電路；所述緩沖阻止電路連接所述STO故障輸出光耦，所述STO故障輸出光耦的輸出端連接所述STO故障信號輸出端。本發明的一種用于交流伺服驅動器的安全轉矩關斷電路及系統，可實現與上位控制裝置組合應用達到SIL3認證等級的安全轉矩關斷功能，且保證設備生產效率和開機率。

技術領域

本發明涉及安全轉矩關斷電路領域，尤其涉及一種用于交流伺服驅動器的安全轉矩關斷電路及系統。

背景技術

當機械設備遇到緊急情況，需要伺服電機立即停止工作，切斷輸出轉矩，保證設備安全；當進行設備檢修需要有人進入設備運行區域時，需要防止伺服電機意外起動，避免發生伴有人身傷害的事故。通常采用如下兩種做法：(1)通過按下急停開關，關斷伺服驅動器輸入電源上的交流接觸器，切斷輸入電源，使得伺服電機的輸出轉矩關斷；(2)將開關信號接到伺服驅動器的I/O口，或者通過通訊接口，伺服驅動器通過軟件關斷伺服電機的輸出扭矩。

對于上述方案(1)，這樣切斷驅動器的電源，往往并不能快速關斷驅動器的電流輸出和電機的扭矩輸出。因為驅動器的直流母線上會儲存一定的能量，在驅動器主電源斷開后，一部分直流母線殘余的能量仍然可以讓驅動器再運轉一段時間，直到直流母線電壓過低為止。同時，隨著機械的復雜程度提高，傳動和運動軸數不斷增加，采用這種方式必然使得整個系統變得更復雜，元器件的數量、接線數量，以及因此帶來的工程設計實施量也因此而增加。此外，切斷驅動器輸入電源，每次安全停機后的設備恢復生產，不得不重復驅動器的上電初始化過程，進一步延長了設備故障停機的時間，影響了設備生產效率和開機率。

對于上述方案(2)，當伺服驅動器出現程序異常的情況下，難以保證伺服電機輸出轉矩可靠關斷，不能保證設備和操作人員的安全。

國際電工委員會發布的IEC61800-5-2標準《可調速的電動設備標準第5-2部分:功能安全要求》，針對伺服驅動器、伺服電機等系統提出了功能安全要求，符合功能安全技術要求的伺服驅動器將支持安全轉矩關斷(STO)等安全功能。IEC61508標準(《電氣/電子/可編程電子安全系統的功能安全》)提出安全完整性等級(SIL)的概念來衡量安全功能的可靠程度，將其劃分成4個等級，工業領域的最高等級為SIL3。滿足SIL3的STO功能能夠帶來更高的安全性，是發展的趨勢。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種用于交流伺服驅動器的安全轉矩關斷電路及系統，可實現與上位控制裝置組合應用達到SIL3認證等級的安全轉矩關斷功能，且保證設備生產效率和開機率。

為了實現上述目的，本發明提供一種用于交流伺服驅動器的安全轉矩關斷電路，包括兩信號輸入端、一第一光耦輸入電路、一第二光耦輸入電路、一緩沖阻止電路、一STO故障輸出光耦和一STO故障信號輸出端；所述第一光耦輸入電路和所述第二光耦輸入電路的輸入端分別連接一所述信號輸入端，所述第一光耦輸入電路和所述第二光耦輸入電路的輸出端連接所述緩沖阻止電路；所述緩沖阻止電路連接所述STO故障輸出光耦，所述STO故障輸出光耦的輸出端連接所述STO故障信號輸出端。

優選地，第一光耦輸入電路和所述第二光耦輸入電路分別包括：

一第一電阻，所述第一電阻的第一端連接一所述信號輸入端；

一雙向光電耦合器，所述雙向光電耦合器的一第一輸入端連接所述第一電阻的第二端，所述雙向光電耦合器的一第二輸入端接地，所述雙向光電耦合器的一第一輸出端接地；

一第二電阻，所述第二電阻連接于所述雙向光電耦合器的所述第一輸入端和所述第二輸入端之間；