概览
响应周期是重要的安全特性。所有应用/所有应用型安全功能,均需考虑响应时间。以下章节列出了各项功能对应的响应周期。必要时,响应周期会与其他参数一并列出。若本文件所列信息无法满足特定应用场景的核算需求,需通过独立测试,将实际的时间行为与目标行为进行验证。尤其对于有滤波函数的使用场景。
响应时间确定不当会显著降低安全性能。
- 所有应用型安全功能的响应时间,均应在标称状态下确定,并与实际值进行比对。进行此项比对时,必须使用下面给出的相关信息。
- 启用滤波功能时,应予以重点关注。根据滤波器宽度/滤波时间的不同,响应周期可能会显著延长。该响应时间的延长量,需在安全设计阶段予以考量。
- 对于特别关键的应用问题设定,其时序特性必须通过实测验证。
- 在设备启动/报警复位或错误复位期间,输出(取决于应用程序)可能会在响应时间内被激活。该特性需在安全设计阶段予以充分考量。
- 采用安全现场总线通信(FSoE)时,必须将系统运行时间(看门狗时间)予以考量。
静止状态响应时间
响应时间基于SAF系统的周期时间计算得出。在运行过程中,SAF系统的周期时间为T_cycle = 4 ms、8ms、12ms 、16ms。所列响应周期为SAF功能模块内各具体应用工况对应的最大运行时长。
根据应用情况,还必须加上与应用无关的传感器和执行器的响应时间。
| 功能介绍 | 响应时间[ms] | 说明 | |
| 典型的 | 最坏情况 | ||
| 数字量输入触发数字量输出 | T_cycle*2 + 输出时间 | T_cycle*2 + 输出时间 | 单路输入触发、逻辑处理及输出切换 |
| 数字量输入触发继电器输出 | T_cycle *2 + 继电器动作时间 | T_cycle *2 + 继电器动作时间 | 单路输入触发及输出切换 |
| 数字量输入停用数字量输出 | T_cycle *2 + 输出时间 | T_cycle *2 + 输出时间 | 单路输入停用并联动停用输出 |
| 数字量输入停用继电器输出 | T_cycle *2 + 继电器延时 | T_cycle *2 + 继电器延时 | 单路输入停用并联动停用继电器输出 |
| FSoE从站输入触发数字量输出 | 2* TWDFSoE1) | 2* TWDFSoE1) | 一个 FSoE从站上的一路输入触发一个 FSoE从站上的一路输入触发,逻辑运算及SAF本地输出切换 |
| FSoE从站数字量输入触发继电器输出 | 2* TWDFSoE1) | 2* TWDFSoE1) | 单路输入触发及输出切换 |
| FSoE从站数字量输入停用数字量输出 | 2* TWDFSoE1) | 2* TWDFSoE1) | 单路输入停用并联动停用输出 |
| FSoE从站数字量输入停用继电器输出 | 2* TWDFSoE1) | 2* TWDFSoE1) | 单路输入停用并联动停用继电器输出 |
| 已触发的监测功能(包括在通过数字量输出完进行位置处理与速度处理时的 PLC 处理)的响应 | T_cycle*22) | T_cycle*22) | 若监测功能已通过 ENABLE 使能,该功能块需要一个循环周期计算当前速度值。进入下一循环周期后,监测功能完成计算,相关信息由PLC进行逻辑运算与处理。根据已实现的逻辑,例如会触发一路输出切换。 |
| 计算SARC | T_cycle | T_cycle | 单周期内计算SARC模块 |
| 虚拟轴 | T_cycle*22) | T_cycle*22) | SARC虚拟轴计算用于监测功能 |
| SARC错误响应时间 | T_cycle*2 | T_cycle*2 | 错误情况下SARC计算的响应时间 |
| 故障响应时间,数字量输出Quality1级静态测试 | T_cycle*2 | T_cycle*2 | 静态测试期间无滤波时长 |
| 故障响应时间,数字量输出Quality2级静态测试 | T_cycle*3 | T_cycle*3 | 静态测试需叠加滤波时长+1个循环周期 |
| 故障响应时间,数字量输出Quality3级静态测试 | T_cycle*4 | T_cycle*4 | 静态测试需叠加滤波时长+2个循环周期 |
| 故障响应时间,数字量输出Quality4级静态测试 | T_cycle*5 | T_cycle*5 | 静态测试需叠加滤波时长+3个循环周期 |
| 故障响应时间,数字量输出Quality5级静态测试 | T_cycle*6 | T_cycle*6 | 静态测试需叠加滤波时长+4个循环周期 |
| 故障响应时间,数字量输出动态测试 | 135* T_cycle | 135* T_cycle | 输出触发后高电平卡滞的故障响应时间 |
| 输出时间 | 2 ms | ||
| 继电器触发/关停响应时间 |
(A)12ms (D)14ms |
||
1): TWDFSoE = 可配置的 FSoE 看门狗时间
2):若采用均值滤波器,必须增加其响应周期
FSoE在快速通道模式下的响应时间
快速通道连接响应时间的计算基础是快速通道处理时间加上EtherCAT传输时间。
快速通道处理时间: TFCcycle = 2 ms。
传输时间: T传输= 4 ms。
SAF 侧的快速通道响应时间为2* ( TFCcycle + T传输)。
此外,还需加上从站模块的响应时间。
最大响应时间=2*从站响应时间+2*(TFCcycle + T传输)
为进行最坏情况处理,必须将 FSoE 连接的看门狗时间也计算在内。
最坏工况响应时间=2*看门狗时长+输出响应时间
输出响应时间:对应从站输出端的响应时间
故障(误差)距离监测的响应时间
针对最坏工况的核算,对应的计算逻辑如下:
扫描时的系统速度 V(t)
系统在 SAF 响应时的速度: VA1 = 无滤波器 VA2 = 带滤波器
阈值(用于监测 SLS 或 SCA 的 t阈值): VS = 恒值,全程不变
参数化滤波器值: XF = 恒值,全程不变
设备最大理论加速度: aF=恒值,全程不变
关断后延迟: aV= 恒值,全程不变
最坏工况事件触发的扫描时长: Terror
SAF系统的响应时间: treact
SAF系统的响应时间: tfilter
对于最坏情况的考虑,假设驱动器最初以速度 V(s) 沿参数化阈值 V0精确移动,之后以最大可能值 aF加速。

不含超速距离时,速度V与距离s满足以下关系:
| 参数 | 计算方法 | 备注 |
| tReakt | SAF响应时间取值+外部关断链路的减速时长 | 外部关断链路的减速时长,取值自继电器 / 接触器 / 制动器等厂家提供的参数。 |
| aF, aV | 未指定 | 应用内估算 |
| Va1 | = VS + aF * treact |
含超速距离时,速度V与距离s满足以下关系:
| 参数 | 计算方法 | 备注 |
| 响应时间 | SAF响应时间取值+外部关断链路的减速时长 | 外部关断链路的减速时长,取值自继电器 / 接触器 / 制动器等厂家提供的参数。 |
| aF, aV | 未指定 | 应用内估算 |
| Va2 | = aF * t响应+ (VS2 + 2 * aF * XF )1/2 |