Was ist Safe Torque Off (STO)?
Welches sind die Hauptvorteile des STO, Safe Torque Off, für Schrittmotor-, oder BLDC-Motor-, Controller?
Die Safe Torque Off (STO) Funktion, ist eine in viele digitale, Ever Elettronica, Controller für Schritt-, oder BLDC- Motoren, integrierte Sicherheitsfunktion. Der Safe Torque Off, STO ist ein im Controller integrierter Sicherheitseingang, der über einen zertifizierten Stromkreis, die Stromversorgung des Motors unterbricht und somit das Drehmoment abschaltet, und ein unerwartetes Wiedereinschalten verhindert! Die Safe Torque Off, STO-Funktion ist eine extrem sichere Stoppfunktion und durchläuft im Gegensatz zu einem normalen enable Eingang, keinen Mikroprozessor, sondern wirkt direkt auf die elektronische Schaltung, die den Motor versorgt und somit die Drehmoment-Abschaltung garantiert und die Logik des Motors aktiv lässt. Safe Toque Off, STO ermöglicht das Abschalten der Stromversorgung von Servomotoren, Schritt-, oder BLCD-Motoren, ohne den Controller oder Motorteile zu beschädigen. Aus diesem Grund ist STO Safe Torque Off, die gängigste Sicherheitsfunktion für die meisten Hersteller von Servo-Controllern, Für Schritt-, oder Brushless-, Motoren, weswegen Sie in vielen Industrieanwendung, von Förderbändern bis zur Robotik, genutzt wird.
Wie funktioniert Safe Torque Off STO?
Der Safe Torque Off STO ist ein redundanter Eingang, welcher im deaktivierten Zustand mit einer Spannung von 24VDC versorgt wird.
Sobald STO Safe Torque Off aktiviert wird, mittels entsprechenden Safety Torque Off STO-Schalter, oder durch eine Sicherheitseinheit, unterbricht eine zertifizierte Schaltung die Versorgungsspannung zu den Transistoren, welche den Strom im Servomotor regeln. Nach dem Stop, bleibt der Motor durch Trägheit stehen. Ever Elettronica Controller für Schrittmotoren oder Brushless Motoren, erkennen die Freigabe des STO Safe Torque Off und melden, während die Logik aktiv bleibt, den Sicherheitsschutz über EtherCat, Profinet, CANopen oder Modbus TCP/IP Feldbus-Schnittstelle an eine externe SPS.
Wie starte ich den Servomotor nach dem Stop?
Die einzige Möglichkeit, einen Servomotor nach dem Safe Torque Off STO, neu zu starten, besteht darin, den Sicherheitseingang zu deaktivieren und die 24VDC Spannung wieder an die Klemmen der 2 Sicherheitseingänge zu erlaben.
Welches sind die Hauptvorteile von STO Safe Torque Off bei Controllern für Schrittmotoren oder bürstenlose Motoren?
Die Hauptvorteile des Safe Torque Off STO bei Controllern für Schrittmotoren oder bürstenlose Motoren sind:
- Erhöhte Sicherheit an Maschinen
- Kostenreduktion und Zeitersparnis für die Zertifizierung der Maschinen
- Reduzierung der Sicherheitseinrichtungen an Maschinen
- Reduzierung und Vereinfachung des Verkabelungsaufwands und die damit verbundene Senkung der Kosten.
Controller mit integrierter Safety Torque Off STO Funktion benötigen daher keine zusätzlichen Relais zur Unterbrechung der Spannungsversorgung des Antriebes, da die Spannungsunterbrechung direkt über den STO Eingang unterbrochen wird.
Herkömmlicher Sicherheits-Anschluss ohne STO Safe Torque Off
.png)
Sicherheits-Anschluss mit STO Safe Torque Off
.png)
Abbildung 1: Sicherheit mit und ohne Safety Torque Off
Sicherheitsstandards
Hersteller von Einheiten, müssen dem Kunden Spezifikationen auf Grundlage bestimmter Sicherheitsvorschriften zur Verfügung stellen. In unten aufgeführter Tabelle sind die Sicherheit Integritästs Stufen, SIL (Safety Integrity Level) und PL (Performance Level) angegeben.
Die Stop Kategorien werden durch IEC 60204-1 Norm für Maschinen-Sicherheit definiert:
| Die Stop Kategorien werden durch IEC 60204-1 Norm für Maschinen-Sicherheit definiert: |
| Stop Kategorie 0 | Abschaltung durch sofortige Spannungsunterbrechung von Controller und Motor |
| Stop Kategorie 1 | Kontrolliertes Abschalten mit Stromversorgung und Versorgungsunterbrechung nach erfolgter Abschaltung |
| Stop Kategorie 2 | Kontrolliertes Abschalten ohne Unterbrechung der Stromversorgung |
Die Safe Torque Off STO Funktion der Ever Elettronica Controller bezieht sich auf die Stop Kategorie 0, gemäß IEC 60204-1 Norm.
Stop Kategorie 0 ermöglicht das Stoppen durch sofortiges Abschalten der Stromversorgung von Controller und Motor.
Um die Safe Torque Off STO Funktion zu garantieren, ist es nicht ausreichen einen STO Safe Torque Off Schaltkreis im Controller oder im Motor mit integrierter Elektronik zu haben, denn dieser muss von einer autorisierten Zertifizierten Zulassungsstelle zertifiziert werden.
Die auf den Ever Elettronica Controller vorhandenen Schaltkreisläufe für Safe Torque Off STO Funktion sind von international anerkannten UL-Zertifizierungsstelle zertifiziert.
Dank der Zusammenarbeit mit der UL-Zulassungsstelle, bietet Ever Elettronica UL Recognized Controller, Schritt- und bürstenlose- Motoren an.
Diese Produkte sind ideal für Maschinenbauer, die Ihre Maschinen auf dem Amerikanischen und Kanadischen Markt vertreiben und daher UL-zertifizierte Maschinen liefern müssen.
Um mehr über unsere UL Recognized Controller oder Motoren zu erfahren, klicken Sie auf untenstehenden Link
Unsere UL-zertifizierten Produkte
Spezifikationen der STO Safe Torque Off-Eingänge in Ever Elettronica Controllern
Die für in Ever Elettronica Controllern angewandten Safe Torque Off STO Kreisläufe Norm ist: EN/ISO 13849-1 mit Sicherheitsstufe SIL3/PLe.
Der STO Safe Torque Off- Schaltkreis ist von einer unabhängigen Stelle, UL International, zertifiziert, welche alle Tests durchgeführt und das Konformitätszertifikat ausgestellt hat.
Folgende Tabelle zeigt die Zertifizierungswerte der Safe Torque Off STO-Eingänge, aufgeteilt nach verschiedenen Controller-Familien auf:
SW5A9052, SW5A5080, AW5A91K5 Series
| Sicherheitsfunktion | STO | Safe Torque Off
|
| Category | 4 | Gemäß EN ISO 13849-1 |
| Performance Level | PLe | Gemäß EN ISO 13849-1 |
| Safety Integrity Level | SIL3 | Gemäß EN ISO 13849-1 table 3 |
| DCavg [%] | 99 | Durchschnittliche Diagnoseabdeckung
(Average Diagnostic Coverage) |
| PFHD [1/h] | 6,44 x 10-9 | Wahrscheinlichkeit gefährlicher Ausfälle je/h
(Probability of dangerous failure per hour) |
| MTTFD [Years] | 368 | Mittlere Zeit bis zum gefährlichen Ausfall
(Mean time to dangerous failure) |
| Mission Time [Years] | 20 | Gemäß EN ISO 13849-1 |
SW5A9030, AW5A9750, AW5A6750 Series
| Sicherheitsfunktion | STO | Safe Torque Off
|
| Category | 4 | Gemäß EN ISO 13849-1 |
| Performance Level | PLe | Gemäß EN ISO 13849-1 |
| Safety Integrity Level | SIL3 | Gemäß EN ISO 13849-1 table 3 |
| DCavg [%] | 99 | Durchschnittliche Diagnoseabdeckung
(Average Diagnostic Coverage) |
| PFHD [1/h] | 7,04 x 10-9 | Wahrscheinlichkeit gefährlicher Ausfälle je/h
(Probability of dangerous failure per hour) |
| MTTFD [Years] | 351 | Mittlere Zeit bis zum gefährlichen Ausfall
(Mean time to dangerous failure) |
| Mission Time [Years] | 20 | Gemäß EN ISO 13849-1 |
Funktionsbeschreibung der STO SIL3/PLe Eingänge
Die STO Safe Torque Off Funktion ist in 2 Kanälen (STO 1 e STO 2) mittels Sicherheitsschalter S1 implementiert, wobei die Steuerspannung (24 VDC) an beiden Eingängen STO 1 e STO 2 abgeschaltet ist (Bild 2).
Beide Eingänge müssen gleichzeitig geschaltet werden und haben immer den gleichen Spannungswert von 24VDC.
Bei unterschiedlichen Werten zwischen den beiden Eingängen deaktiviert die Diagnoseschaltung in der Hardware, die Stromversorgungsstufe und informiert den Mikrocontroller über das Vorliegen eines Alarms, der auf dem Display angezeigt und über den Fault-Ausgang signalisiert, sowie über die Feldbus-Schnittstelle, mit dem der Controller ausgestattet ist, weitergeleitet.
Was macht der Controller, wenn die Safe Torque Off STO Funktion aktiviert ist?
• Verhalten des Controllers bei laufendem Motor
Für den Eigenbetrieb des Safe Torque Off / SIL3 STO-Eingangs wird der Motor nicht durch eine Verzögerungsrampe gestoppt, sondern läuft durch eigene Trägheit und externe Kräfte bis zum physischen Stop aus.
• Verhalten des Controllers bei ruhendem Motor
Bei ruhendem Motor steuert der Controller den Motor nicht, so dass sich dieser unter Einfluss von äußeren Kräften frei bewegen kann.
Wie ist die Safe Torque Off STO SIL3-Schaltung aufgebaut?
Abbildung 3 zeigt die Schaltung, welches die Safe Torque Off (STO)-Funktion implementiert, indem isolierte zweikanalige STO-Signale verwendet werden, welche die Stromversorgung (VCC) zum Gate-Driver der integrierten Schaltung (IC) über Lastschalter aktivieren oder deaktivieren, die eine redundante Option bieten.
Um ein hohes Maß an Sicherheit zu gewährleisten, sind zwei redundante und unabhängige Eingänge in der Hardware implementiert.
Der STO Safe Torque Off Schaltkreislauf ist so ausgelegt, dass ein Fehler in einem Steuereingang die Fähigkeit des anderen Eingangs, den Motorstart zu verhindern, nicht beeinflusst (Einzelfehlertoleranz).
Abbildung 3: Implementierung der Safe Torque Off STO / SIL3 Funktion in Ever Elettronica Controllern
Dieses Design implementiert Safe Torque Off (STO) Funktionen mit isolierten zweikanaligen STO Signalen, welche die Stromversorgung (VCC) zum integrierten Gate-Treiber-Schaltkreis (IC), über Lastschalter aktivieren oder deaktivieren, welche eine redundante Option bieten.
Um ein hohes Maß an Sicherheit zu gewährleisten, sind zwei unabhängige STO Safe Torque Off Steuerkanäle in der Hardware implementiert.
Die Safe Torque Off STO Schaltung ist so ausgelegt, das sein Fehler in einem der Steuerkanälen die Fähigkeit des anderen Steuerkanals, den Start des Konverters zu verhindern, nicht beeinträchtigt (Einzelfehlertoleranz).
Die Implementierung der Safe Torque Off STO Funktion, ist mit negativer Logik ausgestattet und deaktiviert die Standard-Leistungsstufe.
Um die Leistungsendstufe zu aktivieren und damit dem Motor zu versorgen, müssen beide Differenzial-Eingänge mit Spannung versorgt werden.
Diese Eingänge aktivieren zwei Optokoppler, welche die Gate Treiber speisen die die Leistungs-Endstufe steuern.
Wenn die STO Safe Torque Off Eingänge nicht mit Strom versorg werden, werden auch die Transistoren der Leistungs-Endstufe abgeschaltet, da die Gate-Treiber welche die Motorbrücke steuern, keinen Strom erhalten.