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响应时间

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 =  V+ 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  
最近修改: 2026-03-05