无论选择的是何种驱动类型，就配置方面而言，变频器的所有功 能被构建为能以相同的方式处理，亦即，一旦在驱动 x 中使用过 一种功能，便能以相同的方式在驱动 y 中重新配置该功能并对其 进行调试。所获取的知识能够简单而高效地得到重复利用。配置 和调试工具STARTER 和 SINAMICS Startdrive 均体现了这一应用。 更多信息参见配置工具章节。
应用及行业专有技术 在应用（和/或标准）工艺功能时，西门子制定了大量的应用 解决方案。 这些应用示例可通过西门子应用支持网页下载 接下来，可以通过调试工具 STARTER，将应用载入到控制单元 中，并且加以激活和配置。
应用及行业专有技术 根据具体的工艺功能，可能需要所需应用程序的授权（参见控制 单元和存储卡章节）。 在某些行业控制单元（例如 CU230P-2）中，行业典型功能 是固件的固定组成部分。 更多信息参见驱动应用章节。
机械制造商和设备构建商必须确保其机械或设备除常规性风险 （电击、过热或辐射）外，不会发生任何因故障而导致的危险。 以欧洲为例，欧盟的职业健康与安全框架指令中便强制规定须遵 守机械指令 2006/42/EC。为了确保符合该指令的要求，建议采 用相应的欧洲协调标准。该标准是一致性假设的基础，为制造商 和操作人员提供满足国家规范及欧盟指令方面的法律**。在商 品自由流通过程中，机器制造商借助 CE 标志来证明其产品符合 所有指令和法规。
安全相关标准 各类标准对功能安全均有详细规定。例如，EN ISO 12100 主要 涉及机器的风险评估和风险降低。IEC 61508 规定了可编程电子 安全相关系统的基本要求。 EN 62061（仅适用于电气电子控制 系统）和 EN ISO 13849-1（替代现已撤消的 EN 954-1）则规定 了安全相关控制系统中的功能和安全相关要求。 上述标准根据风险、危险状况的频率、事故可能性和识别临近危 险的机会，定义了机器必须满足的不同安全要求。 • EN ISO 13849-1： 性能等级 PL a ... e；类别 B，1 ... 4 • EN 62061： 安全集成等级 SIL 1 ... 3 集成安全系统为大势所趋 随着机械的复杂度和模块化程度越来越高，传统的集中式安全功 能（例如通过主开关停用整套机械设备）逐渐被取代，而针对机 械控制系统和驱动的安全功能则越来越多地被采用。通常情况 下，由于切换时间缩短，并且部分组件甚至可以在切换过程中继 续正常生产（取决于机器类型），从而实现生产力的显著提高。 与传统设计相比，集成安全功能的速度有了大幅提升。引入集成 安全功能后，机械设备的安全性进一步提高。此外，由集成安全 系统控制的安全措施被认为很少受机器操作人员自身行为的干 扰，这大大减少了故意安全功能的动机。
两条独立的断路信号路径 此装置拥有两条相互独立的断路信号路径。所有关闭电路均是低 位有效。以确保某个部件失灵或断线时始终可以切换到安全状 态。如果发现断路路径中有故障，STO 或者 SS1（根据具体的参 数配置）会被激活，系统重启被禁止。 双通道式监控结构 所有对于安全集成非常重要的硬件功能和软件功能在两条相互* 立的监控通道中实施（例如：断路信号路径、数据管理、数据校 验）。对两条监控通道中的安全相关数据进行循环交叉校验。 在每条监控通道中进行的监控基于以下原理：执行动作前必须 存在定义的状态，执行动作后必须进行特定反馈。如果一条监 控通道不满足这些期望，驱动会在两个通道中停止，并输出相 应的信息。 利用 test stop（强制检查）进行强制潜在故障检查 为满足标准 EN ISO 13849-1 和 IEC 61508 中关于及时发现故障 的要求，在特定时间间隔内须至少检查一次功能及断路路径是否 正常运作。这必须通过以手动或流程自动方式触发 test stop（强 制检查）来实现。对 test stop 周期进行监控，并在**时后输出警 告。强制检查不需要给系统重新上电。通过撤销 test stop（强制 检查）请求来进行应答。 强制潜在故障检查的执行示例： • 设备上电后驱动处于静止状态时 • 防护门开启前 • 以规定的时间间隔进行检查（比如 8 小时间隔） • 在自动运行中，根据时间和事件 安全转速 / 位置检测 增量编码器或值编码器都可以用于安全实际位置检测。 安全实际值检测以增量信号 A/B 的冗余分析（发送 1 Vpp 正弦/余 弦信号）为基础。所用编码器类型必须采用纯粹的模拟技术来创 建和处理的 A/B 轨迹信号。 此外可以采用 HTL/TTL 增量编码器。在这里，利用两个独立的编 码器来实现安全实际值检测。在此情形下，须注意速度分辨率的 下限。 通过编码器模块读入编码器信号。 或者也可使用集成了 DRIVE-CLiQ 接口的电机。在此情形下，转 速实际值或位置实际值在电机中安全生成并经由基于 DRIVECLiQ 的安全通信传送至控制单元。 除此以外，也可以使用通过认证且带有 DRIVE-CLiQ 接口的加装 式旋转编码器。
在设计编码器的机械结构时，必须确保编码器轴不会松脱或滑 动。相关提示参见 IEC 61800-5-2：2016，表格 D.16。 满足电气和机械要求的西门子电机的列表可从以下网址获取： 安全速度/位置检测可采用以下系统完成： • 单编码器系统，或 • 双编码器系统 单编码器系统
示例：单编码器系统 在单编码器系统中，只将电机编码器用于安全实际值检测。 双编码器系统
示例：双编码器系统 采用双编码器系统时，利用两个独立的编码器来提供安全实际 值。实际值经 DRIVE-CLiQ 传送至控制单元。采用无 DRIVE-CLiQ 接口的电机时，必须选配一个编码器模块。 对于一个双编码器系统，也可以选择使用 HTL/TTL 增量编码器。 既可以采用两个 HTL/TTL 编码器，也可以采用一个双 HTL/TTL 编 码器，或者可以采用一个 HTL/TTL 编码器与一个 sin/cos 编码器。
工业正面临巨大挑战： 生产流程必须具备高生产力、高能效及高资源效率。西门子向您 提供持续并全面的降低机器与设备的能耗，从而提升企业竞争力 的能效方案。在实施能效解决方案时，西门子不仅评估整个生产 过程，而且评估每个生产步骤。 1 产品设计 制定周全的计划！必须了解生产机械设备所有相关的费用，以便 计入生产机械设计的费用账户，这一点很重要。例如，可以利用 SinaSave 软件来计算对能效驱动的投资的回收速度。此外还可 利用 Mechatronic Support 来测试和优化机械方案。这样便能节
省能源、时间和运行成本。另见 SIZER for Siemens Drives 选型 工具。生产计划 提升您的设备的盈利能力！在实际生产之前，我们可以预先在电 脑屏幕上仿真单个设备甚至完整的生产线的操作流程。例如可以 利用借助于数字模型和分析的 Plant Simulation 对您的机械的运
动顺序进行优化，避免负荷峰值叠加，回收能源以及优化速度。
3 生产配置 优化工作流程！管理工具 SIMATIC Energy Manager PRO 能够实
现对能源和成本的高效控制。硬件和软件之间必须能相互协调、 **通信。TIA 博途，这一标准工程组态平台，可快速建立所有 流程并进行相应优化。通过 TIA 博途软件，客户可以全面了解整
个工厂规划，从而显著提高生产效率以及工厂的环保特性。另见 调试工具 STARTER 和调试工具 SINAMICS Startdrive。 SIMATIC Energy Manager PRO：TIA 博途： 生产实施 利用创新型驱动技术，实现能源的有效利用！西门子的高能效产 品和解决方案，可显著降低工厂的能源消耗。其中，带有能源回 馈功能的调速变频器和固定转速驱动解决方案中的软启动器均可 大幅降低所需能源。与此同时，西门子的 PROFIenergy 集中式 解决方案还可根据需要关断一些负载甚至整个生产车间。该产品 性能灵活可快速启动，适用于所有厂商的任何设备。 5 服务 在降低总成本的同时提升生产率和效率！西门子通过“能源和环 境服务”向您提供度身定制的咨询服务，以协助您设计和实施系 统化的能源管理和环境管理解决方案。这样便能为您的企业实现 能效。
由于产品生命周期越来越短，较短的响应时间和经过优化的流程 是在**市场具备竞争力的前提条件。 PROFINET 可确保工厂架构和生产过程有的灵活性，使用户 能够实施创新的机器和工厂理念。例如，对于比较难以出入的地 方，可集成移动设备。 灵活的拓扑结构 除既有现场总线普遍采用的线型拓扑外，PROFINET 还支持使用 星形、树形和环形拓扑。这些拓扑结构可通过基于工业以太网交 换机和介质转换器等有源网络组件的交换技术实现，也可通过在 现场设备中集成交换功能来实现。这样不但可提供机器和工厂设 计上的灵活度，而且可减少布线需要。 PROFINET 网络的安装*任何专业知识，并且该网络符合工业 环境的所有相关要求。PROFINET 指南有助于制造商和用户执行 网络设计、安装和调试。根据具体的应用，可使用对称铜芯电缆 或抗 RFI 光纤。不同制造商的设备均可通过坚固耐用的标准插头 轻松连接（可达 IP65/IP67 防护等级）。 通过在设备中集成交换功能，可根据现**器或工厂结构构成线 型拓扑。从而可减少接线开支，并削减另置外部交换机等组件的 成本。 IWLAN PROFINET 还支持通过工业无线 LAN 进行的无线通讯，从而开
启新的应用领域。例如可以将易磨损装置（如接触导体）替换， 以及实现无驾驶者的运输系统和移动式的操作设备。 安全 在 PROFIBUS 中证实可靠的、能够实现在总线电缆上传输标准数据 和安全相关数据的 PROFIsafe 安全协议，也可以用于 PROFINET。 故障安全通讯不需要特殊的网络组件，而且标准交换机和标准网 络转换在使用上也都没有任何限制。此外同样可通过工业无线 LAN (IWLAN) 来进行故障安全通讯。
开放式标准 PROFINET 是一个开放式标准 (IEC 61158/IEC 61784)，不依赖于
供应商。由 PROFIBUS 和 PROFINET International (PI) 提供支
持。它代表的开放式透明 IT 通信、网络安全和同步实时
通讯。 由于 PROFINET 具有开放性，因此基于它可在工厂中构成一个统
一的自动化网络，使所有的机器和设备都可连接到该网络。同 时，还可通过网络转换来实现工厂中既有各部分（例如使用 PROFIBUS）的集成。 使用网络工具 由于 PROFINET 完全支持 TCP/IP，所以可在设备中使用网络服 务器等标准网络服务。无论使用什么工具，自动化级的信息都可 通过市面的 Internet 浏览器随时随地进行访问。这较大简化了调 试和诊断工作。每个用户都可自行决定机器或工厂对 IT 领域的开
放程度。因此，PROFINET 既可轻松作为独立的工厂网络使用， 也 可 连 接 到 办 公 网 络 或 者 通 过 适 当 的 安 全 模 块（例 如， SCALANCE S 模块）连接到 Internet。这支持了新的远程服务概 念，甚至使生产数据快速交换成为可能。 可扩展性 借助 PROFINET，一方面能够以简单且低成本的方式将现有系统 及网络集成。这样一来，PROFINET 能够**对现有的、例如通 过 PROFIBUS 和 AS-Interface 等其他现场总线进行通讯的设备部 件的投资。另一方面，随时都能增加其他 PROFINET 节点。通过 使用其他网络组件，能够以有线或无线的方式来对网络基础架构 进行扩展，甚至在设备运行时也能扩展。
使用 SINAMICS S120 所集成的安全功能能够在实际应用中实现对 人员和设备的高效保护。其适用于需要灵活的安全功能的机器和 设备，且有助于度身定制安全方案。 除基本功能（STO、SS1、SBC）外，SINAMICS S120 还提供扩 展功能（带有 SBR/SAM 的 SS1、SS2、SOS、SLS、SDI、SSM、 SLP、SP、SBT）。 SP 功能和 SBT 诊断功能**出 IEC 61800-5-2 所定义的功能范畴。 安全集成功能完全集成至驱动系统。可采用以下方式将其激活： • 通过控制单元 CU310-2 上的安全相关输入 • 通过端子模块 TM54F 上的安全相关输入 • 通过采用 PROFIsafe 协议的 PROFIBUS 或 PROFINET 安全集成功能完全通过电子方式执行，因此响应时间较外部执行 监控功能的方案要短。 安全功能除了用端子、PROFIsafe 或“端子+PROFIsafe”选中 生效外，还可以自动生效。在这种模式中，安全功能在变频器上 电后一直选中。 示例： 通过“自动生效的 SLS”可实现，如对速度的监控，该监控 可阻止驱动**出机械转速极限。此处由于“自动生效”功能而不 必使用 F-DI 或者 F-CPU。
安全转速/位置检测 可使用增量编码器或值编码器实现驱动器的位置值安全检 测。实际值安全检测基于增量通道 A/B 的冗余计算来实现，增量 通道可提供 1 Vpp 的 sin/cos 信号。所用编码器类型必须采用纯 粹的模拟技术来创建和处理的 A/B 轨迹信号。可通过编码器模块 读入编码器信号。 借助 HTL/TTL 编码器可在双编码器系统中采用安全实际值检测。 在此情形下，须注意速度分辨率的下限。通过编码器模块 SMC30 读入编码器信号。 或者也可使用集成了 DRIVE-CLiQ 接口的电机。在此情形下，转 速实际值或位置实际值在电机中安全生成，并经由基于 DRIVECLiQ 的安全通信传送至控制单元。 在设计编码器的机械结构时，必须确保编码器轴不会松脱或滑 动。相关注意事项，请参见 IEC 61800-5-2：2016，表 D.16。 满足电气和机械要求的西门子电机的列表可从以下网址获取：安全速度/位置检测可采用以下系统完成： • 单编码器系统 • 双编码器系统 单编码器系统 在单编码器系统中，只将电机编码器用于安全实际值检测。 双编码器系统 双编码器系统指使用两个独立的编码器来检测实际值。实际值经 DRIVE-CLiQ 传送至控制单元。采用无 DRIVE-CLiQ 接口的电机 时，必须选配一个编码器模块。 不带编码器的安全实际值检测 不带编码器时，也可采用带 SAM/SBR 的安全停止 1 (SS1)、安全 限制速度 (SLS)、安全速度监控 (SSM) 和安全运行方向 (SDI) 等扩 展功能（与异步感应电机和 SIEMOSYN 电机搭配使用）。此处， 用于电机控制的编码器对安全功能没有任何意义。 有关不带编码器的安全功能的更多详细信息请见安全集成功能 手册。 安全停止 2 (SS2)、安全运行停止 (SOS)、安全限制位置 (SLP) 、 安全位置传输 (SP) 和安全制动测试 (SBT) 这些扩展功能始终需要 安全编码器系统。 授权 Safety Integrated（安全集成）基本功能*授权。 Safety Integrated（安全集成）扩展功能需要授权。该授权不限 制所使用的安全功能的种类和数量。授权可随附于存储卡中供 货。或者也可以购买单用户授权。
安全制动控制 对于书本型功率部件，其集成有安全制动控制系统。 对于 Safe Brake Control (SBC) 功能，针对模块型功率单元，需 要一个安全制动继电器，而对于装机装柜型功率单元，则需要一 个安全抱闸适配器。 借助安全制动继电器/安全抱闸适配器，以及模块型/装机装柜型 功率单元所集成的制动控制系统，便能实现对机电型电机抱闸的 安全控制。 安全制动继电器用于控制 DC 24 V 制动；安全抱闸适配器用于控 制 AC 230 V 制动。STO 功能生效时，安全制动继电器/安全抱闸 适配器将连接的抱闸安全闭合。SBC 功能对制动控制进行监控， 但不监控其机械系统。 变频器借助电机抱闸功能对所连接的抱闸进行控制。 不需要采用外部过压抑制装置。用于连接至功率模块的成形电缆 包含在安全制动继电器的供货范围中。连接安全制动适配器，需 要一根连接电缆。 采用安全制动继电器/安全抱闸适配器时，抱闸的控制符合IEC 61508 SIL 2和EN ISO 13849-1 PL d及3类。
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