随着现代制造业的快速发展，对生产设备的自动化程度要求越来越高，伴随着运动控制的复杂程度不断增长的同时，设备的安全性也愈发重要起来。

基于对机械设备自身的保护以及相关调试操作人员的保护，机械设备的制造商应设计出符合安全标准的设备、机械及自动化控制系统，对于运动控制占主导的生产机械的设备故障安全功能尤为重要。

西门子通过采用带安全功能的F-PLC，与驱动之间通过PROFIsafe通信，并使用LdrvSafe功能库进行安全功能的编程，可高效实现设备的安全功能。这种安全控制方法具有规范性，便捷性和可靠性的优点。

本文为大家介绍实现方法。

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 安全系统集成

2.1安全控制系统

安全控制系统的优势：

使用以安全为导向的技术安装，尽可能将对操作调试人员和生产设备的的危害降低到最小化。

通过相关的安全功能设备或者安全控制系统，对安全风险进行合理的评估，从而降低安全事故发生的风险。

标准的安全控制系统，主要由以下三部分构成：

检测部分，主要包括外部的一些安全传感器或者信号检测设备，像常见的急停按钮，光栅，光幕等等。

评估部分，主要包括安全1200F,1500F等安全PLC以及安全继电器等，根据不同的输入信号以及预设的逻辑评估功能来定义不同区域，不同机构组件的安全动作。

执行机构，主要包括SINAMICS变频器，驱动器以及其他的辅助接触器等。用来实现SINAMICS驱动器等的断电停止运行以及在相关专业人员控制下的点动或者慢速运行。

图2-1 安全控制系统的组成

2.2 安全功能的实现形式-PROFIsafe

PROFIsafe是与安全相关的自动化的一个应用行规，它以PROFIBUS DP以及PROFINET 通信为基础。执行与安全相关的传感器、控制器和执行器之间的连接。最终通过PROFIsafe通信的方式来进行安全相关控制信号的给定，以及安全监控状态信号的接收。此外，基于其SIL3的安全等级，可以很好的保障数据在现场总线传输过程中的安全性。

通用的PROFIsafe通信报文，主要有安全报文30，31，901，902，903等。

图2-2 PROFIsafe通信

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安全PLC的驱动安全控制库LdrvSafe

图3-1是在博途项目中安装的LdrvSafe库，主要包含以下四个组成部分：

(1)  General ：实现SINAMICS 驱动的安全故障复位，安全回参考点等基本功能。

(2)  PROFIsafe Control ：实现对驱动SINAMICS 驱动集成安全功能的控制信号的给定以及状态信号的反馈。

(3)  Safety Info/Control Channel：实现对SINAMICS驱动的安全信息评估及测试。

(4)  Winder：实现针对收放卷工艺中的安全直径计算以及自适应的安全限速等等。

图3-1 LdrvSafe功能库

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1500F PLC及S120安全项目的

主要配置步骤

步骤一. 在博途项目中添加安全控制器CPU1513F-1PN及S120(Startdrive)

步骤二. 正确配置S120，并通过控制面板运行驱动。

步骤三. 在网络视图中创建PLC与S120的网络连接，设置设备的IP地址及设备名称。   

步骤四. 添加驱动轴报文及扩展安全报文30

图3-1 LdrvSafe功能库

步骤五：激活驱动侧安全功能并配置集成安全功能

步骤六. 在项目中导入“LDrvSafe”功能库，打开库后复制红框内的相应内容分别到程序块和PLC 数据类型中。

步骤七：定义控制库的接口变量

步骤八：编写安全控制程序

(1) 使用库中的FB29011功能块，获取驱动的安全状态

(2) 使用库中的FB29001功能块，进行驱动的安全控制

FB29001功能块的输入管脚可以来自安全输入点，也可以配合使用命令库中的安全功能块，比如调用“ESTOP1”急停命令或者“SFDOOR”安全门命令的输出来控制驱动器的相关安全动作，如执行STO停止或者SS1停止的控制。

(3) 编写安全PLC侧的故障应答程序

对于故障应答应注意：

应答分为两个对象的应答，一个是PLC侧需要考虑在出现异常的情况下，应答安全DB块存在的相关故障，可以通过使用“ACK_GL”功能块或者使用安全DB块中的应答变量来实现。另一个是驱动侧的安全故障，需要通过 “LDrvSafe_ SinaS Tlg30Control”功能块的“ackSafetyFault”管脚对驱动器的安全相关报警进行应答。