[发明专利]一种在电气传动装置上实现安全保护功能的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气传动安全领域，尤其涉及一种在电气传动装置上实现安全保护功能的方法和系统。

背景技术

在电气传动领域，安全问题逐渐被广泛关注，与此同时，安全保护也被逐渐应用起来。安全保护的目的就是通过相应的技术手段，尽可能地将所设计的系统和设备对人员和周围环境的潜在危险降到最低。然而，无论是设备生产商还是生产运营商都必须满足所在地区的标准与规范，例如，EN954、IEC62061和IEC61508就是相关行业的系统设备和功能安全规范。由于目前各个国家和地区对于安全保护的要求和理念有所不同，因此，对安全的等级划分也不相同。根据IEC61508中的定义，安全完整性等级（Security Integrity Level，SIL）被划分为SIL1、SIL2、SIL3和SIL4四个等级。

目前，安全转矩截止（Security Torque Off，STO）和安全抱闸控制（SecurityBreak Control，SBC）是业界一种典型的安全保护功能实现手段，其目的就是安全地去掉电机的转矩（Torque）输出，以防止电机产生带有转矩输出转动的可能，通常实现方法是利用电路和信号逻辑关系，从硬件本身达到对脉冲触发和机械抱闸的控制，如果切断逆变器的输出脉冲并启动外部机械抱闸，则可有效保证电机的转矩截止（Torque Off）。

一般而言，上述安全保护功能仅适用于独立电控系统的电气传动装置。这是因为，对于由多个电气独立的子系统组成的系统，应用安全保护功能会涉及到信号链的相互连接，而传统的连接方法虽然能够完成信号链的相互连接，但破坏了子系统之间的电气独立，造成硬件容错(Hardware Fault Tolerance，HFT)和安全故障系数(Safe Failure Fraction，SFF)值被抬高从而降低SIL等级。对于本来就是相互独立的子系统，如果因为安全保护功能的需要，必须进行电气连接，则其实际意义就值得探讨。这就是说，对于由多个电气独立的子系统组成的系统，在不降低SIL等级的情况下，业界尚无一种实现安全保护功能的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种在电气传动装置上实现安全保护功能的方法和系统，以在不降低SIL等级的前提下简化硬件装置，节约设计成本。

本发明实施例提供一种在电气传动装置上实现安全保护功能的方法，其中，所述电气传动装置包括主控制单元及子控制单元，所述方法包括：所述主控制单元根据接收到的安全功能信号切断连接所述子控制单元和所述主控制单元的光纤上传输的光信号；所述子控制单元检测到所述光信号消失后产生驱动封锁信号将所述子控制单元中驱动电路输出的电机驱动信号封锁，以使所述驱动电路不能输出所述电机驱动信号。

优选的，所述主控制单元包括输入端子、光纤发送端以及光纤电源，其中，所述主控制单元根据接收到的安全功能信号切断连接所述子控制单元和所述主控制单元的光纤上传输的光信号的步骤包括：所述输入端子接收安全功能信号；所述输入端子将接收到的所述安全功能信号输出至与所述光纤发送端连接的所述光纤电源的输出端，以阻断所述光纤电源向所述光纤发送端提供电源。

优选的，所述主控制单元包括输入端子、光纤发送端、光纤电源、主控制单元中央处理器以及第一逻辑处理单元，其中，所述主控制单元根据接收到的安全功能信号切断连接所述子控制单元和所述主控制单元的光纤上传输的光信号的步骤包括：所述输入端子接收安全功能信号，并将所述安全功能信号输出至所述第一逻辑处理单元；所述主控制单元中央处理器根据所述输入端子所接收到的所述安全功能信号产生软件安全功能信号，其中，所述软件安全功能信号对应的二进制值和所述安全功能信号对应的二进制值相同；所述第一逻辑处理单元将所述输入端子所接收到的所述安全功能信号与所述主控制单元中央处理器所产生的所述软件安全功能信号进行“或”逻辑运算；所述第一逻辑处理单元将运算后的结果输出至与所述光纤发送端连接的所述光纤电源的输出端，以阻断所述光纤电源向所述光纤发送端提供电源。

优选的，所述子控制单元包括光纤接收端、子控制单元中央处理器以及驱动电路，其中，所述子控制单元检测到所述光信号消失后产生驱动封锁信号，并将所述子控制单元中驱动电路输出的电机驱动信号封锁的步骤包括：所述子控制单元中央处理器检测所述光信号是否消失；在所述子控制单元中央处理器检测到所述光信号消失后，产生软件驱动封锁信号并将所述软件驱动封锁信号输出至所述驱动电路，以阻断所述驱动电路输出的电机驱动信号。