4. 安全功能详解(二)
SS1 与 SS2 都属于“安全停止”类功能,但它们的本质区别不在“停不停”,而在“停稳之后还管不管”。SS1 是“受控减速 + 停止后切除扭矩”,SS2 是“受控减速 + 停止后持续监控零速”。理解这一点,才能正确选择制动策略、设置时序参数并配置监控。
一、制动策略:先减速,再决定是否断电
SS1 的制动策略是:触发后驱动器按设定的斜坡(OFF3 斜坡)对电机进行受控减速,同时监控实际转速。当转速低于设定的零速阈值并持续一段时间后,安全功能才通过 STO 通道切除电机扭矩。也就是说,SS1 = 受控减速 + 延时 STO。它的优点是减速过程可控、机械冲击小;缺点是停止后不再监控轴是否被外力带动。
SS2 的制动策略与 SS1 前半段完全相同,同样使用 OFF3 斜坡减速。区别在于:转速降到零速阈值以下后,SS2 不切除扭矩,而是持续监控“轴是否保持在零速附近”。一旦轴被外力拖动超过零速容差,SS2 会触发安全响应(通常进入 STO)。因此 SS2 = 受控减速 + 零速保持监控,适合垂直轴、有负载转矩或需要防止意外滑动的场合。
二、时序关系:四个关键时间点
SS1/SS2 的时序可以拆成四个关键时间点:t0 触发安全停止请求;t1 电机开始按 OFF3 斜坡减速;t2 转速降到零速阈值以下;t3 执行最终动作(SS1 切 STO,SS2 进入零速监控)。其中 t0→t1 是安全功能响应时间,t1→t2 是减速时间,t2→t3 是停止确认延时。
停止确认延时(通常对应参数 p9553 或类似“SS1/SS2 延时”)非常关键:如果设得太短,可能在电机尚未真正停稳时就切 STO,导致机械冲击或报错;设得太长,则安全响应变慢。工程上一般取 0.1~0.5 s,并配合零速阈值(如 p9560 或 r9743 中的转速阈值)一起整定。
三、参数设置:从斜坡到监控阈值
SS1/SS2 的参数设置围绕三组量展开:减速斜坡、零速判定、最终动作延时。以下以 SINAMICS G120/S120 常见参数为例(具体参数号因固件版本略有差异,以实际手册为准)。
| 参数 | 含义 | 典型设置 | 说明 |
|---|---|---|---|
| p1135 | OFF3 减速斜坡时间 | 0.5~2 s | 决定 SS1/SS2 减速快慢,需与机械惯量匹配 |
| p9560 | 零速阈值(转速) | 0.5~2 % 额定转速 | 低于此值认为“已停稳” |
| p9553 | SS1/SS2 停止确认延时 | 0.1~0.5 s | 从低于阈值到执行最终动作的等待时间 |
| p9551 | SS1/SS2 触发源 | 端子 / PROFIsafe | 选择安全停止请求的输入通道 |
整定顺序建议:先设 p1135 使减速过程平稳不报过流;再设 p9560 略高于实际最低可测转速;最后设 p9553,从 0.3 s 起试,观察是否在停稳后才切 STO。若出现“减速未完成就切 STO”的报警,应增大 p9553 或降低 p9560。
四、监控方法:如何确认 SS1/SS2 真正生效
SS1 的监控重点是“减速是否受控”和“STO 是否在停稳后执行”。可以通过安全功能状态字(如 r9722 或 r9730 中的 SS1 激活位、STO 激活位)观察时序:SS1 激活后,转速应沿 OFF3 斜坡下降;当转速低于阈值并经过延时后,STO 位才置位。如果 STO 位在转速仍高时就置位,说明延时太短或阈值太高。
SS2 的监控重点是“零速保持”。停止后,SS2 激活位应保持,同时零速监控位有效。此时可手动施加外力(在安全允许的测试条件下),观察轴被拖动超过容差时是否触发 STO。若轴被拖动但未触发,应检查零速容差是否设得过大,或监控通道是否被屏蔽。
五、实操示例:垂直轴 SS2 配置
假设一台垂直提升轴,额定转速 1500 rpm,负载为悬挂重物。要求:触发安全停止后受控减速,停止后保持零速监控,防止重物下滑。
- 设置 p1135 = 1.0 s,使减速过程平稳,避免重物晃动。
- 设置 p9560 = 1 % 额定转速(约 15 rpm),作为零速判定阈值。
- 设置 p9553 = 0.3 s,确保停稳后再进入零速监控。
- 将 p9551 设为 PROFIsafe 通道,由安全 PLC 发出 SS2 请求。
- 下载参数后,触发 SS2,观察 r9722:SS2 激活位应保持,转速下降至阈值以下后,零速监控位有效,STO 不置位。
- 在安全条件下施加轻微下滑力,确认超过容差时触发 STO。
若第 5 步发现 STO 被置位,说明系统实际执行的是 SS1 而非 SS2,应检查安全功能选择参数(如 p9501 或 p9601 中的 SS2 使能位)是否正确设置。
六、常见问题与判断依据
- 减速时报过流:p1135 太小,应增大斜坡时间。
- 停止后轴仍缓慢滑动:SS1 已切 STO,无保持力矩,应改用 SS2。
- SS2 不触发 STO:零速容差过大或监控未使能,检查 p9560 和使能位。
- 安全响应太慢:p9553 过大,可在保证停稳的前提下适当减小。
掌握 SS1 与 SS2 的制动策略、时序、参数和监控方法,核心是抓住“停稳之后是否继续管”这一分界。实际工程中,先根据负载特性选功能,再按斜坡—阈值—延时的顺序整定参数,最后通过状态字和实际拖动测试验证监控是否真正生效。