运动控制系统系列：Bosch Rexroth IndraDrive_（6）.IndraDrive的安全功能
IndraDrive的安全功能解析在机器加工工业控制系统中，安全功能是确保装备正常运行和职员安全的重要组成部分。Bosch Rexroth IndraDrive 系列运动控制系统的安全功能计划旨在提供全面的掩护，防止不测发生，保障生产过程的连续性和可靠性。本节将详细先容 IndraDrive 系列的安全功能，包括安全制止、安全扭矩关断、安全限速等，并提供相应的设置和编程示例。
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安全制止 (Safe Stop)
安全制止功能是运动控制系统中最根本的安全措施之一。IndraDrive 系列提供了多种安全制止模式，可以根据不同的应用场景选择合适的模式。安全制止功能主要包括 Safe Stop 1 (SS1) 和 Safe Stop 2 (SS2)。
Safe Stop 1 (SS1)
SS1 是一种安全制止模式，它通过快速制止电机来确保安全。当系统检测到安全事件时，SS1 会立即切断电机的电源，使电机快速减速并制止。这种模式适用于需要快速反应的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SS1 模式。
[*] 设置安全参数：设置安全制止的时间和减速曲线。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SS1 的示例代码：
<!-- 安全停止1配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeStop1>
<Enable>true</Enable>
<StopTime>1000</StopTime> <!-- 停止时间，单位：毫秒 -->
<Deceleration>1000</Deceleration> <!-- 减速曲线，单位：毫米/秒^2 -->
<SafetyInput>1</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeStop1>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
Safe Stop 2 (SS2)
SS2 是一种更高级的安全制止模式，它通过监测电机的位置和速度来确保安全。当系统检测到安全事件时，SS2 会将电机减速到一个安全的速度，然后制止。这种模式适用于需要更精细控制的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SS2 模式。
[*] 设置安全参数：设置安全制止的最大速度、减速时间和减速曲线。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SS2 的示例代码：
<!-- 安全停止2配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeStop2>
<Enable>true</Enable>
<MaxSafeSpeed>500</MaxSafeSpeed> <!-- 安全最大速度，单位：毫米/秒 -->
<StopTime>2000</StopTime> <!-- 停止时间，单位：毫秒 -->
<Deceleration>500</Deceleration> <!-- 减速曲线，单位：毫米/秒^2 -->
<SafetyInput>2</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeStop2>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全扭矩关断 (Safe Torque Off, STO)
STO 功能是一种通过切断驱动器的扭矩输出来确保安全的措施。当系统检测到安全事件时，STO 会立即切断电机的扭矩输出，使电机无法产生运动。这种模式适用于需要完全制止电机的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 STO 模式。
[*] 设置安全参数：设置 STO 的相应时间和安全输入端口。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 STO 的示例代码：
<!-- 安全扭矩关断配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeTorqueOff>
<Enable>true</Enable>
<ResponseTime>500</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>3</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeTorqueOff>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全限速 (Safe Speed Limit, SSL)
SSL 功能用于限定电机的最大安全速度，防止电机在高速下发买卖外。当系统检测到电机速度凌驾设定的安全限速时，SSL 会立即接纳措施将速度降至安全范围内。这种模式适用于需要控制速度的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SSL 模式。
[*] 设置安全参数：设置最大安全速度和相应时间。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SSL 的示例代码：
<!-- 安全限速配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeSpeedLimit>
<Enable>true</Enable>
<MaxSafeSpeed>1000</MaxSafeSpeed> <!-- 最大安全速度，单位：毫米/秒 -->
<ResponseTime>300</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>4</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeSpeedLimit>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全位置制止 (Safe Position Stop, SPS)
SPS 功能用于在特定位置制止电机，防止电机在伤害位置继续运行。当系统检测到电机位置凌驾设定的安全位置时，SPS 会立即接纳措施将电机制止。这种模式适用于需要精确位置控制的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SPS 模式。
[*] 设置安全参数：设置安全位置范围和相应时间。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SPS 的示例代码：
<!-- 安全位置停止配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafePositionStop>
<Enable>true</Enable>
<SafePositionMin>0</SafePositionMin> <!-- 最小安全位置，单位：毫米 -->
<SafePositionMax>5000</SafePositionMax> <!-- 最大安全位置，单位：毫米 -->
<ResponseTime>400</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>5</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafePositionStop>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全限定 (Safe Limited, SL)
SL 功能用于限定电机的运行范围，防止电机在超出设定范围的环境下继续运行。这种模式适用于需要在特定范围内操纵的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SL 模式。
[*] 设置安全参数：设置电机的最大和最小安全位置。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SL 的示例代码：
<!-- 安全限制配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeLimited>
<Enable>true</Enable>
<SafePositionMin>-1000</SafePositionMin> <!-- 最小安全位置，单位：毫米 -->
<SafePositionMax>6000</SafePositionMax> <!-- 最大安全位置，单位：毫米 -->
<ResponseTime>500</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>6</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeLimited>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全方向监控 (Safe Direction Monitoring, SDM)
SDM 功能用于监控电机的运行方向，防止电机在错误的方向上运行。这种模式适用于需要严酷控制运动方向的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SDM 模式。
[*] 设置安全参数：设置答应的运动方向和相应时间。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SDM 的示例代码：
<!-- 安全方向监控配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeDirectionMonitoring>
<Enable>true</Enable>
<AllowedDirections>
<Direction>Positive</Direction> <!-- 允许正方向 -->
<Direction>Negative</Direction> <!-- 允许负方向 -->
</AllowedDirections>
<ResponseTime>300</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>7</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeDirectionMonitoring>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全制动 (Safe Brake Control, SBC)
SBC 功能用于控制电机的制动器，确保在安全制止后电机可以或许保持在制止位置。这种模式适用于需要防止电机在制止后继续运动的场合。
设置步骤
[*] 选择安全模式：在 IndraDrive 的设置软件中选择 SBC 模式。
[*] 设置安全参数：设置制动器的相应时间和制动强度。
[*] 毗连安全输入：将安全输入信号毗连到 IndraDrive 的安全输入端口。
编程示例
以下是一个使用 IndraWorks 软件设置 SBC 的示例代码：
<!-- 安全制动配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeBrakeControl>
<Enable>true</Enable>
<ResponseTime>200</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<BrakeStrength>100</BrakeStrength> <!-- 制动强度，单位：百分比 -->
<SafetyInput>8</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeBrakeControl>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
安全功能的集成与测试
在实际应用中，多种安全功能通常需要集成在一起，以提供全面的掩护。以下是一个集成多种安全功能的示例，并展示了如何举行测试。
设置集成示例
<!-- 安全功能集成配置示例 -->
<IndraDriveConfiguration>
<SafetyFunction>
<SafeStop1>
<Enable>true</Enable>
<StopTime>1000</StopTime> <!-- 停止时间，单位：毫秒 -->
<Deceleration>1000</Deceleration> <!-- 减速曲线，单位：毫米/秒^2 -->
<SafetyInput>1</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeStop1>
<SafeStop2>
<Enable>true</Enable>
<MaxSafeSpeed>500</MaxSafeSpeed> <!-- 安全最大速度，单位：毫米/秒 -->
<StopTime>2000</StopTime> <!-- 停止时间，单位：毫秒 -->
<Deceleration>500</Deceleration> <!-- 减速曲线，单位：毫米/秒^2 -->
<SafetyInput>2</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeStop2>
<SafeTorqueOff>
<Enable>true</Enable>
<ResponseTime>500</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>3</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeTorqueOff>
<SafeSpeedLimit>
<Enable>true</Enable>
<MaxSafeSpeed>1000</MaxSafeSpeed> <!-- 最大安全速度，单位：毫米/秒 -->
<ResponseTime>300</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>4</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeSpeedLimit>
<SafePositionStop>
<Enable>true</Enable>
<SafePositionMin>0</SafePositionMin> <!-- 最小安全位置，单位：毫米 -->
<SafePositionMax>5000</SafePositionMax> <!-- 最大安全位置，单位：毫米 -->
<ResponseTime>400</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>5</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafePositionStop>
<SafeLimited>
<Enable>true</Enable>
<SafePositionMin>-1000</SafePositionMin> <!-- 最小安全位置，单位：毫米 -->
<SafePositionMax>6000</SafePositionMax> <!-- 最大安全位置，单位：毫米 -->
<ResponseTime>500</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>6</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeLimited>
<SafeDirectionMonitoring>
<Enable>true</Enable>
<AllowedDirections>
<Direction>Positive</Direction> <!-- 允许正方向 -->
<Direction>Negative</Direction> <!-- 允许负方向 -->
</AllowedDirections>
<ResponseTime>300</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<SafetyInput>7</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeDirectionMonitoring>
<SafeBrakeControl>
<Enable>true</Enable>
<ResponseTime>200</ResponseTime> <!-- 响应时间，单位：毫秒 -->
<BrakeStrength>100</BrakeStrength> <!-- 制动强度，单位：百分比 -->
<SafetyInput>8</SafetyInput> <!-- 安全输入端口号 -->
</SafeBrakeControl>
</SafetyFunction>
</IndraDriveConfiguration>
测试步骤
[*] 毗连安全输入：确保所有安全输入信号已经正确毗连到 IndraDrive。
[*] 启动系统：启动 IndraDrive 系统，进入运行模式。
[*] 触发安全事件：依次触发不同的安全事件，观察系统的相应。
[*] 记载结果：记载每种安全功能的相应时间和效果，确保符合预期。
测试示例
以下是一个测试安全功能的示例代码：
# 测试安全功能示例
import time
from indradrive import IndraDrive
# 初始化 IndraDrive
drive = IndraDrive()
# 配置安全功能
drive.configure_safety_function('SafeStop1', enable=True, stop_time=1000, deceleration=1000, safety_input=1)
drive.configure_safety_function('SafeStop2', enable=True, max_safe_speed=500, stop_time=2000, deceleration=500, safety_input=2)
drive.configure_safety_function('SafeTorqueOff', enable=True, response_time=500, safety_input=3)
drive.configure_safety_function('SafeSpeedLimit', enable=True, max_safe_speed=1000, response_time=300, safety_input=4)
drive.configure_safety_function('SafePositionStop', enable=True, safe_position_min=0, safe_position_max=5000, response_time=400, safety_input=5)
drive.configure_safety_function('SafeLimited', enable=True, safe_position_min=-1000, safe_position_max=6000, response_time=500, safety_input=6)
drive.configure_safety_function('SafeDirectionMonitoring', enable=True, allowed_directions=['Positive', 'Negative'], response_time=300, safety_input=7)
drive.configure_safety_function('SafeBrakeControl', enable=True, response_time=200, brake_strength=100, safety_input=8)
# 启动系统
drive.start()
# 测试安全停止1
drive.trigger_safety_input(1)
time.sleep(1.5)# 等待停止时间
print("SafeStop1 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全停止2
drive.trigger_safety_input(2)
time.sleep(2.5)# 等待停止时间
print("SafeStop2 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全扭矩关断
drive.trigger_safety_input(3)
time.sleep(0.6)# 等待响应时间
print("SafeTorqueOff 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全限速
drive.set_speed(1200)
time.sleep(0.4)# 等待响应时间
print("SafeSpeedLimit 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全位置停止
drive.set_position(6000)
time.sleep(0.5)# 等待响应时间
print("SafePositionStop 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全限制
drive.set_position(7000)
time.sleep(0.6)# 等待响应时间
print("SafeLimited 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全方向监控
drive.set_direction('Negative')
time.sleep(0.4)# 等待响应时间
print("SafeDirectionMonitoring 测试结果：", drive.get_status())
# 测试安全制动
drive.trigger_safety_input(8)
time.sleep(0.3)# 等待响应时间
print("SafeBrakeControl 测试结果：", drive.get_status())
# 停止系统
drive.stop()
测试结果解释
[*] SafeStop1 测试结果### 测试结果解释
[*] SafeStop1 测试结果：当触发安全输入 1 时，IndraDrive 会立即实行 SafeStop1 功能，快速切断电机电源，使电机减速并制止。测试结果应显示电机在设定的 1000 毫秒内完全制止。
[*] SafeStop2 测试结果：当触发安全输入 2 时，IndraDrive 会实行 SafeStop2 功能，将电机减速到设定的最大安全速度 500 毫米/秒，然后制止。测试结果应显示电机在设定的 2000 毫秒内减速并制止。
[*] SafeTorqueOff 测试结果：当触发安全输入 3 时，IndraDrive 会立即实行 SafeTorqueOff 功能，切断电机的扭矩输出。测试结果应显示电机的扭矩输出被完全切断，电机制止运动。
[*] SafeSpeedLimit 测试结果：当设置电机速度凌驾 1000 毫米/秒时，IndraDrive 会立即实行 SafeSpeedLimit 功能，将电机速度降至 1000 毫米/秒以内。测试结果应显示电机速度被限定在设定的范围内。
[*] SafePositionStop 测试结果：当设置电机位置凌驾 5000 毫米时，IndraDrive 会立即实行 SafePositionStop 功能，将电机制止在设定的安全位置范围内。测试结果应显示电机在靠近 5000 毫米时制止运动。
[*] SafeLimited 测试结果：当设置电机位置凌驾 6000 毫米时，IndraDrive 会立即实行 SafeLimited 功能，将电机制止在设定的安全位置范围内。测试结果应显示电机在靠近 6000 毫米时制止运动。
[*] SafeDirectionMonitoring 测试结果：当设置电机方向为负方向时，IndraDrive 会立即实行 SafeDirectionMonitoring 功能，防止电机在错误的方向上运行。测试结果应显示电机在实验负方向运动时制止。
[*] SafeBrakeControl 测试结果：当触发安全输入 8 时，IndraDrive 会立即实行 SafeBrakeControl 功能，控制电机的制动器，使电机保持在制止位置。测试结果应显示电机在制动器的作用下保持制止状态。
测试注意事项
[*] 安全性：在举行安全功能测试时，必须确保所有操纵都在安全的环境下举行，避免对装备和职员造成伤害。
[*] 记载详细：记载每一步测试的详细结果，包括相应时间、电机状态等，以便于后续分析和调解。
[*] 渐渐测试：发起渐渐测试每种安全功能，确保每一种功能都能独立正常工作后再举行集成测试。
[*] 复位：每次测试后，确保系统可以或许正确复位，以便举行下一次测试。
安全功能的维护与更新
[*] 定期查抄：定期查抄安全功能的设置和毗连，确保所有安全输入信号都能正确触发相应的安全功能。
[*] 更新固件：定期更新 IndraDrive 的固件，以得到最新的安全功能和修复已知的安全漏洞。
[*] 培训：确保操纵职员和维护职员担当充分的培训，了解安全功能的使用和维护方法。
总结
Bosch Rexroth IndraDrive 系列运动控制系统的安全功能计划旨在提供全面的掩护，防止不测发生，保障生产过程的连续性和可靠性。通过设置和测试这些安全功能，可以确保系统在各种应用场景下都能正常运行。希望本文对您在机器加工工业控制系统中的安全功能设置和测试有所资助。
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