一种集成安全链功能电路的伺服驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及伺服驱动器领域，具体地涉及伺服驱动器故障检测及紧急保护领域。
[0002]伺服驱动器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，作为工业自动化设备之一的伺服驱动器，随着其大量应用，把人从大量的繁重体力劳动中解放出来和提高生产效率的同时，由于缺乏相应的安全保护措施，也会给人和设备带来了各种伤害。由于传统伺服驱动器自身缺少安全功能或安全功能比较弱，为了最大程度上减少这种风险，人们通常会通过额外加装各种安全防护及设置相应的监控设备来避免危险事件的发生。因此，设计一种自身安全可靠的伺服驱动器，是十分必要且具有现实意义的。
[0003]典型的伺服驱动系统应用如图1所示。伺服驱动器接收上位机的指令驱动电机运行，在有重力负载的应用场合，伺服驱动器还需对电机抱闸进行可靠控制，防止负载因重力下垂。同时，当电机处于发电状态时，为消耗电机回馈的能量，伺服驱动器还需对制动电阻进行切入切出控制，以防止栗升电压损坏驱动器，另外，一般伺服系统还会配备急停开关，供操作人员在发现紧急意外情况时，关闭伺服驱动器。一般的，伺服驱动器内部还集成了过流保护，过压保护，短路保护等电路，当发生过流，过压或短路故障时，伺服驱动器会禁止输出伺服电机驱动信号以保护设备的安全。
[0004]图2为目前最常见的一种伺服驱动器电路图，交流电源经伺服驱动器的整流单元转换为直流电源后接入逆变单元，制动单元处于整流单元和逆变单元中间，逆变单元的输出连接电机，制动单元的输出连接制动电阻，急停开关经数字输入电路接入中央处理器，故障保护电路的输出信号也连接至中央处理器，故障保护电路一般包括过压保护电路，过流保护电路，短路保护电路等，中央处理器分别通过制动驱动电路和逆变驱动电路对制动单元和逆变单元进行控制，当中央处理器接收到急停开关动作信号或故障保护电路动作信号时，通过制动驱动电路封锁制动单元输出，通过逆变驱动电路封锁逆变单元输出，通过抱闸驱动电路制动电机抱闸。
[0005]但是图2中的伺服驱动器的电路存在以下问题:一是中央处理器从检测到急停开关动作信号或故障保护电路信号有效至到输出封锁信号存在延时，导致保护动作不能及时完成，可能危害设备的安全；二是中央处理器是伺服驱动器的核心电路，如果中央处理器自身发生故障或中央处理器内部程序发生错误，保护动作将无法执行，直接危害设备安全。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种集成安全链功能电路的伺服驱动器，该伺服驱动器将所有可能造成伺服驱动器发生危险的安全输入电路串联成一个安全链回路，只要有一个安全输入电路失效，安全链监控电路就会生效，封锁驱动器所有安全输出电路，确保伺服驱动器处于安全状态。
[0007]—种安全链功能电路，该安全链功能电路包括一个或多个安全输入电路、一个或者多个安全输出电路和安全链监控电路，所有安全输入电路串联成一个安全链回路，连接至安全链监控电路，当一个或多个安全输入电路触发时，安全链回路断开，安全链监控电路对安全链回路的通断进行检测，当安全链回路断开时，输出封锁信号给所有安全输出电路。
[0008]一种集成安全链功能电路的伺服驱动器电路，伺服驱动器所集成的安全链功能电路包括安全数字输入电路、故障保护电路、中央处理器监控电路、安全链回路和安全链监控电路，其中急停开关连接安全数字输入电路，安全数字输入电路的第一输出端连接安全链回路的第一开关，安全数字输入电路的第二输出端连接中央处理器；故障保护电路的第一输出端连接安全链回路的第二开关，故障保护电路的第二输出端连接中央处理器；中央处理器监控电路的输入端连接中央处理器，中央处理器监控电路的输出端连接安全链回路的第三开关；安全链回路的第一、第二和第三开关串联连接之后构成安全链回路，回路两端连接至安全链监控电路，由安全链监控电路检测判断该回路是否导通；安全链监控电路分别连接至制动驱动电路、逆变驱动电路、中央处理器和抱闸驱动电路。
[0009]尤其是，伺服驱动器电路包括整流单元、制动单元和逆变单元，整流单元的输入端连接交流电源，整流单元的输出端连接制动单元的输入端，同时制动单元的输出端连接至逆变单元的输入端，逆变单元的输出端连接伺服电机。
[0010]尤其是，伺服驱动器的制动单元由制动驱动电路驱动，而伺服驱动器的逆变单元由逆变驱动电路驱动，制动驱动电路驱动和逆变驱动电路驱动均连接至伺服驱动器的中央处理器，由中央处理器进行控制。
[0011]尤其是，中央处理器还连接有抱闸驱动电路，以控制驱动抱闸动作。
[0012]尤其是，所述故障保护电路包括过流保护电路、过压保护电路、欠流保护电路、欠压保护电路、短路保护电路和/或断路保护电路。
[0013]一种伺服驱动器电路的安全链保护方法，当安全数字输入电路接收到急停信号时，输出信号断开安全链回路的第一开关；当故障保护电路检测到电路故障时，输出信号断开安全链回路的第二开关；安全链回路的第一和第二开关串联连接；安全链监控电路实时检测和判断安全链回路是否断路，一旦发现安全链回路断路，则安全链监控电路立刻输出封锁信号。
[0014]尤其是，安全链回路中还串接有第三开关，中央处理器监控电路的输入端连接中央处理器，中央处理器监控电路的输出端连接安全链回路的第三开关。
[0015]尤其是，安全链回路中还串接有多个开关，各个开关分别由不同的电路进行触发。
[0016]本发明提供的集成安全链功能电路的伺服驱动器，其安全运行由安全链功能电路保证，不依赖于中央处理器，从而也避免了现有技术中因为中央处理器故障而丧失安全保护功能的问题，摆脱了对中央处理器的依赖；同时，本发明中的安全链功能电路集成了所有与安全相关的输入输出电路，对伺服驱动电路保护得更彻底全面；并且安全链功能电路能够以全硬件电路实现，无需软件参与，保护功能更可靠。
【附图说明】
[0017]图1现有技术中伺服驱动系统结构示意图；
图2现有技术中伺服驱动器电路图；
图3本发明的安全链功能电路原理图；图4本发明的一种集成安全链功能电路的伺服驱动器电路图。
【具体实施方式】
[0018]结合具体实施例对伺服驱动器制动电阻回路检测方法进行具体说明如下:
图3为本发明的安全链功能电路原理图，其中安全输入电路包含所有与伺服驱动安全相关的输入电路，比如:接急停开关的数字输入电路，故障保护电路等这类用于输入或者检测伺服驱动安全性的电路；安全输出电路包含所有与伺服驱动安全相关的输出电路，具体到伺服驱动器电路而言，就比如:逆变驱动电路，制动驱动电路，抱闸驱动电路等对伺服驱动能够起到控制和安全保护作用的电路