DD111S - 探测器 IFM - 免费用户手册

用户手册 DD111S IFM

原厂操作说明

安全速度监测器

DD110S

目录

1 初步说明.... 3

1.1 生产商地址 3
1.2 使用的符号 3
1.3 警告.... 3
1.4 设备上的安全符号 4

2 安全说明.... 5

2.1 安全相关功能的一般要求.... 5
2.2 网络安全 5

3 运输、处理和储存.... 6

4 指定用途.... 7

5 所供配件 8

6 功能 9

6.1 一般功能说明....9
6.2 输出继电器的安全状态（故障安全状态） 9
6.3 开关功能“超速” 9
6.4 迟滞 10
6.5 初始化.... 10
6.6 故障输出 (Y7) 10
6.7 超速输出 (Y8) 10
6.8 用于外部装置监控 (Y1-Y2) 的反馈电路.... 10

7 安装 12

7.1 移除设备 13

8 电气连接.... 14

8.1 端子 14
8.2 自动/手动模式选择.... 15

8.2.1 自动操作 16
8.2.2 手动操作.... 17
8.3 启用输入 18

9 操作和显示元件 20

9.1 LED 20
9.2 开关 21

10 设定 22

10.1 配置位置（出厂设定） 22
10.2 设定开关点 22
10.3 开关点设定示例.... 23
10.4 安装和设定后的检查表.... 23
10.5 传感器/阻尼元件定位的注意事项 24

11 技术资料.... 26

11.1 DD110S.pdf 26

12 维护、修理及处理.... 30

12.1 维护 30
12.2 清洁外壳表面 30
12.3 修理.... 30
12.4 处理.... 30

1 初步说明

说明、技术资料、认证和其他信息可通过扫描设备/包装上的二维码或访问网站 www.ifm.cn 获取。

1.1 生产商地址

ifm electronic gmbh

Friedrichstraße 1

45128 Essen

德国

www.ifm.com

[e-mail]

1.2 使用的符号

√ 要求
▶ 说明
反应，结果

粗体 按键、按钮或指示标记

无链接交叉引用

带链接交叉引用

1.3 警告

警告可能会发生人身伤害和财产损失。有助于实现安全的产品处理。警告的分级如下：

警告

严重人身伤害警告

▷ 若不注意警告，可能造成致命和严重伤害。

注意

轻度到中度人身伤害警告

▷ 若不注意警告，可能造成轻度到中度伤害。

注意

财产损失警告

▷ 若不注意警告，可能造成财产损失。

1.4 设备上的安全符号

设备上的安全符号：

▶ 严格遵守操作说明，安全操作设备。

2 安全说明

- 所述产品为集成至系统的子组件。

• 系统架构师为系统的安全负责。

• 系统架构师根据运营商和系统用户提供的法规和规范要求来实施风险评估和存档。该存档必须包含针对运营商和用户（如适用，还要包含系统架构师授权的维修人员）的所有必要信息和安全说明。

• 设定产品前请阅读本文档，并在产品整个使用周期内妥善保管本文档。

• 产品必须适合相应的应用和环境条件，且不受任何限制。
• 仅将产品用于指定用途（→指定用途）。
• 如果未遵照操作说明或技术资料，则可能导致人身伤害和/或财产损失。
• 对于操作员擅自改装产品或错误使用导致的任何后果，制造商概不承担任何责任。
• 产品的安装、电气连接、设置、编程、配置、操作及维护工作必须由获得相关活动授权的合格人员执行。
• 防止产品和电缆损坏。
• 更换受损设备，否则技术数据与安全将受损。
• 遵循适用的文档。
• 安装后，必须全面检查系统功能。
• 操作设备前，请断开设备的外部连接。同时，断开任何独立供电的继电器负载电路。

2.1 安全相关功能的一般要求

设备符合 EN ISO 13849-1 性能等级 "e" 级以及 EN 62061 SIL "3" 级的功能和组织要求。

警告

为了满足安全完整等级(SIL) "3" 级要求，两个输入传感器必须保持独立。

必须通过保持适当的电缆安装方式（例如单独的电缆通路）来排除输入传感器之间的常规故障。

输入传感器必须彼此分开安装。

警告

为了在长时间停机期间保持 4 类的要求，输入（S43 和 S34）必须至少每 24 小时发生一次电平变化。

2.2 网络安全

安装

该设备适合在符合 IEC 62443-1-1 的安全环境中运行。

▶ 根据 IEC 62443-1-1 对系统进行风险评估。
▶ 采取措施确保人身安全。该设备没有防止未经授权访问的内置保护。

3 运输、处理和储存

▶ 将设备存放在其原包装中。
▶ 再次存放设备时，请使用原包装或将设备装入合适的包装中。
在设备存放期间，请遵守允许的环境条件（→技术数据）。

警告

存储保护不足以应对 2 级污染

▷ 连接设备时有触电危险
▶ 将设备存放在其原包装中。
▶ 否则请确保设备存储环境可应对 2 级污染

4 指定用途

该设备是用于速度和超速故障安全监测的评估单元。

5 所供配件

• 1个评估单元DD110S
  • 1 份原始操作说明书 DD110S
• CE 符合性声明
  ▶ 如发生所供配件不完整或损坏的情况，请与 ifm 联系。

6 功能

6.1 一般功能说明

设备拥有双通道脉冲评估系统，可用于安全超速检测。它从连接至输入端的脉冲传感器接收脉冲序列。设备计算产生的频率。

通过持续比较输入频率（实际值）和开关点（限值/开关点），设备可迅速检测所设定开关点的超速情况。

内部继电器的常开触点以串联方式连接，以便电流回路仅在两个继电器均开启后闭合。通过电流回路，可控制门的防护锁定系统，等等。

图 1: 方块图

目标值通过设备前侧的 3 个开关设定。值可以 rpm 或 Hz 为单位设定。

6.2 输出继电器的安全状态（故障安全状态）

输出继电器断电。电流回路断开。

6.3 开关功能“超速”

事件发生（达到频率 Fo）时，输出继电器断电。输入频率降至通过迟滞 (Foh) 降低的设定目标值以下时，继电器将再次开启。

图 2: 安全输出（电流回路）的特性
Fo: 频率超速（=设定开关点）
Foh: 频率超速 - 迟滞

6.4 迟滞

迟滞确定开关点（电流回路断开）与开启点（电流回路闭合）之间的差值。

迟滞值固定在 5%。

如果输入频率降至低于设定开关点 Fo 5%，则继电器将再次通电且电流回路将闭合。

例如，开关点 Fo = 10 (Hz):

• 超过 Fo（频率升高）时，电流回路将断开。
• 未达到 Foh 时电流回路闭合（此处为 9.5 Hz ，下降频率）。

6.5 初始化

通电后，设备即会执行包括完整的自检。该初始化阶段持续大约 3 秒。

6.6 故障输出 (Y7)

发生内部或外部错误时，晶体管输出“故障”(Y7)开启。

通过中断电源可复位错误信息。

6.7 超速输出 (Y8)

电流回路闭合时，超速输出(Y8)为“高”，电流回路断开时，则为“低”。

6.8 用于外部装置监控 (Y1-Y2) 的反馈电路

如果检测到超速，则电流回路将断开且外部继电器将断电。

如果反馈电路未在 1 秒内闭合，则会提供错误消息。LED FAULT 闪烁 3 次（参见：LINK LED）。

如果不需要反馈功能，则必须永久将 Y1-Y2 端短接。

图 3: 反馈触点（串联的外部继电器常闭触点）

图 4: 短接-无反馈功能

7 安装

▶ 断开电源。

若要正常运行，设备必须安装在仅可用工具打开的外壳中，或者安装在锁定的控制柜中（防护等级均为IP 54或更高），作为符合EN61010-1的外壳。

安装时，必须符合 EN 60204 的各项要求。根据 ENISO13849-2 D.5.2 要求连接和敷设所有电缆（机械安全 - 控制系统的安全相关部件）。

设备须始终符合针对 2 级污染的要求。

▶ 在 35 mm DIN 导轨上垂直安装设备。

在设备与控制柜顶端和底端之间保留适当空间 ( ≥ 50 mm)，以保证空气流通且避免过热。

注意

若多个设备并列安装，可能导致设备间发生过热。

▷ 进而可能导致故障/损坏。
▶ 并列安装不同设备时，考虑所有设备的内部发热，并遵循每台设备的环境条件。建议设备之间保持最少 20 mm 的距离。

7.1 移除设备

8 电气连接

8.1 端子

务必由具备资质的电工连接产品。

▶ 遵守有关电气设备安装的国内和国际法规。

▶ 断开电源。
▶ 按以下方式连接设备：

图 5: 端子

连接器	端子	连接
A1	L+	电源电压 (+24 V DC)
	S33	传感器 1 电源 (+24 V DC)
	S35	传感器 1 GND(直接连接到 L-)
	S34	传感器 1 输入(PNP,去抖动)
A2	L-S44	电源电压 (GND)传感器2电源(+24VDC)
	S45	传感器2GND(直接连接到L-)
	S43	传感器2输入(PNP,去抖动)
A3	13	电流回路1A(继电器触点)
		(未使用)
		(未使用)
	14	电流回路1B(继电器触点)
C1	Y3	监控功能的禁用(P)(请参阅启用输入→18)
	Y4	监控功能的禁用(N)(请参阅启用输入→18)
	Y5	自动模式选择
	Y6	手动模式选择
C2	Y7	晶体管输出“故障”(请参阅故障输出(Y7)→10)
	Y8	晶体管输出“超速”(请参阅超速输出(Y8)→10)
	Y1	反馈电路输出
	Y2	反馈电路输入
C3	23	电流回路2A(继电器触点)
		(未使用)
		(未使用)
	24	电流回路2B(继电器触点)

设备的继电器触点必须由相同的电源供电。

遵守电气连接的技术数据要求（→技术资料）。

PELV 电源应根据 EN 60204-1 来使用。

电气输入信号符合 EN 61131 的 2 类要求。

请勿将未连接的端子用作支撑点端子。

端子拧紧扭矩：0.6...0.7 Nm (5...7 lb-in)

8.2 自动/手动模式选择

如果检测到超速，则电流回路将断开且传动装置将关闭。因此，输入频率降至开关点以下，且电流回路闭合（低于 Foh）。手动操作可防止电流回路在输入频率再次低于 Foh 值时立即自动闭合。

操作模式通过两个输入端子 Y5 和 Y6 的电路来选择。

8.2.1 自动操作

图 6: 自动操作

在此操作模式下，设备会比较输入频率与设定的目标值。

• 如果输入频率低于目标值，则继电器输出将开启。
• 如果输入频率超过目标值，则继电器输出将关闭。

自动操作模式通过将输入 Y5 连接至 Y1（脉冲测试信号）并将输入 Y6 连接至 +24 V DC 来实施。检测到错误时，设备即会进入故障安全状态（0 V DC 或 +24 V DC 时短路或断开连接）。

8.2.2 手动操作

图 7: 手动操作

在此操作模式下，仅在输入频率低于目标值，且重启信号已经由外部重启命令（端子Y5）发送至设备后，方会激活设备的输出。

检测到超速后，即会关闭继电器输出。

必须重复上述顺序以便将其重新激活。

初始化期间，输入 Y6 位于 Y1 的脉冲测试信号上且输入 Y5 开启时，将实施手动操作。在此情况下，电流回路保持断开，直至输入 Y5 上有重启信号为止。输入 Y5 上的重启信号响应此输入的下降沿（完全转换 0 V DC → +24 V DC → 0 V DC）。仅在频率低于 Foh 值时，会启用此信号。

必须持续 0.3...5 s 施加重启信号。否则，将拒绝命令。

如果在频率介于 Fo 和 Foh 时启用重启命令，则将拒绝命令。这对于上升沿和下降沿均适用。

重启命令元件必须安装于危险区域外部，可清楚看到危险区域和整个相关工作区域的位置。设备也可以安装在危险区域内，因为在操作期间不需要处理。

不得从危险区域内部操作重启命令元件。

设备等待重启命令时，黄色 ENA LED 将闪烁。

下图显示手动模式下的重启选项。

图 8: 手动模式/重启图

8.3 启用输入

如果将拥有不同开关点的多台设备用于传动装置的超速监控，则可通过两个启用输入“关闭”开关点值不相关的设备。

而后这些设备的监控功能禁用；电流回路闭合。

设备监控功能通过发送至两个启用输入的互补信号来激活或禁用。

图 9: 使能输入端的时序特性（高电平 = 开关闭合，低电平 = 开关断开）

1: 设备的监控功能启用/不启用
2: 启用信号非同步

若要禁用设备的监控功能，必须满足 2 个条件：

- 启用信号 E1 和 E2 必须几乎同时激活。启用信号的最大时间间隔：0.5 s

- 当启用信号激活时，设备必须开启。

启用信号可借助机械开关来激活。

9 操作和显示元件

1: LED
2: 开关（270°电位计，10个位置，锁定）

9.1 LED

LED	颜色	描述
ON	绿色	电源设备开启时亮起。
CONF	蓝色	配置设备处于配置模式时亮起。开关处于P位置时闪烁。
ENA	黄色	启用启用输入在逻辑上开启时亮起。开关位置改变时,在配置模式下闪烁(每一步对应一次闪烁)。设备等待重启命令时闪烁()。
FAULT	红色	错误当检测到内部故障时亮起。当检测到外部故障时闪烁。1x→手动/自动配置错误2x→处于错误位置的开关(频率选择器)3x→反馈电路错误4x→传感器错误(功能或配线)5x→输出S33、S44、Y1、Y7或Y8上的电流>500mA未连接传感器时ENA、CONF、IN1/2和K1/2交替闪烁。
IN1/2	黄色	输入IN1/2输入IN1或IN2上检测到“高”信号时亮起。
K1/2	绿色	继电器K1/2安全输出继电器K1或K2开启时亮起。

9.2 开关

开关		描述
S1	SP x 10	开关点选择(以 10 为步距)
S2	SP x 1	开关点选择(以 1 为步距)
S3	SP multi	设备 (rpm/Hz) 和所选开关点的乘数

10 设定

首次开启设备时，有必要使用三个开关配置超速频率 (Fo)。

- 数字值 1 到 99 可使用 S1 和 S2 来设定。

S1 步长为 10，S2 步长为 1。

- 乘数使用开关 S3 来设定。

数值与此类系数相乘，从而得出实际的开关点值。乘数的单位为 "rpm" 或 "Hz"。

10.1 配置位置（出厂设定）

在开启设备进行开关点设定之前，3 个开关必须处于位置 "P" 出厂设定）。

只有当设备开启时，才可能进行开关点设定。

S1 在位置 P/0

S2 在位置 P/0

S3 在位置 P

图 10: 配置位置（出厂设定）

注意

为了避免损坏开关，请使用规格适用的螺丝刀。

10.2 设定开关点

第1步:

▶ 关闭设备的电源。
▶ 将 3 个开关设至配置位置 P 或 P/0 (配置位置（出厂设定）→ 22)
▶ 开启设备的电源。

▷ 设备处于配置模式下。
▷ CONF LED 闪烁。

第2步:

▶ 将开关 S1 从位置 P/0 设至所需值。

▷ 旋转时，ENA LED 会随每个开关步距闪烁。
LED 的闪烁用作指示已执行开关步距的视觉反馈。
▷ 设备保持处于配置模式下，并等待设定 S2。
▷ CONF LED 仍然闪烁。

第 3 步:

▶ 将开关 S2 从位置 P/0 设至所需值。

▷ 旋转时，ENA LED 会随每个开关步距闪烁。
▷ 设备保持处于配置模式下，并等待设定 S3。
▷ CONF LED 仍然闪烁。

第 4 步:

▶ 将开关 S3 从位置 P 设至所需值。

▷ 旋转时，ENA LED 会随每个开关步距闪烁。

▷ CONF LED 永久亮起。

第 5 步:

▶ 等待至 CONF LED 闪烁两次（已保存设定）。
▶ 关闭设备的电源。
▷ 配置完成。

所有 3 个开关必须至少移动一次。如果所需值为 "0"（对应于开关位置 P），则此要求也适用。

10.3 开关点设定示例

图 11: 520 Hz

图 12: 6700 rpm

设备 rpm 仅适用于 1 凸轮/旋转存在时。对于多个凸轮：将所需的开关点乘以凸轮数量。示例：

所需开关点：1000 rpm

凸轮数量：4

设定值： 4 × 1000 rpm = 4000 rpm

10.4 安装和设定后的检查表

通电后，设备即会执行包括完整自检在内的初始化。

若要确保设备的可靠运行，以下检查必须在启动时执行，且此后至少每年执行一次：

▶ 确认所有 LED（指示器）均可正常亮起。
▶ 确认所有已连接传感器的定位。
▶ 确认已将设备正确地固定至 DIN 轨道。
▶ 确认所有外部指示器均可正常工作。
▶ 确保开关可正常工作。

▶ 确认所有电缆均已正确连接且端子块已妥善以螺丝固定。

10.5 传感器/阻尼元件定位的注意事项

设备检查两个输入端的频率是否相同（在各自的公差范围内）。如果移动方向保持相同，则传感器可定位在阻尼区内的任意点。

图 13: 示例：移动方向

在此情况下，输入信号如下所示，例如：

图 14: 同频，时移

在其他情况下，传感器或目标的位置对于正确运行而言至关重要。否则，如果移动方向改变，传感器可能无阻尼，这将导致误差。

图 15: 示例：更改移动方向，传感器定位不正确

如果在指定角度内发生重复移动，两个传感器检测到不同的频率，设备将报告错误。设备通过闪烁FAULT、IN1和IN2 LED四次指示此错误。

图 16: IN1 无信号，Y7 有错误消息

在此情况下，可通过重新定位传感器或目标来解决问题，以便正确检测来自两个传感器的信号。

图 17: 示例：更改移动方向，传感器定位正确

11 技术资料

11.1 DD110S.pdf

DD110S

用于安全速度监控的估算单元

Safety speed monitor

1 螺丝接线端子
2 旋转开关
3 安装在DIN轨道

产品特征

外壳		矩形的
尺寸	[mm]	108 x 22.5 x 114.5
安全相关的开关量输出
电气设计		继电器;(触头无电势)
数字量输出
电气设计		PNP
输出功能		1 x 故障输出 "Fault"; 1 x 诊断输出 "Overspeed"

应用

设计	用于DIN轨道安装的外壳
应用	针对超速情况,可靠评估旋转和直线运动

电气数据

工作电压	[V]	19.2...28.8 DC; (包含5%剩余波纹)
额定电压DC	[V]	24
电流损耗	[mA]	< 125
防护等级		II
开机延迟时间最大值	[ms]	3000
用于传感器的辅助能量DC	[V]	24; (≤70 mA,相对于工作电压的压降 ≤2 V)

总的输入/输出

输入和输出总数

数字输出数量:2;继电器输出数:2

DD110S

用于安全速度监控的估算单元

Safety speed monitor

输入

输入特征	S34, S43: "1": 6 mA / 24 V DC
数字输入输入电路	PNP
反馈回路
通过反馈触点的电流 [mA]	< 100

输出

数字输出数量	2
继电器输出数	2
反馈回路
短路保护	有

安全相关的开关量输出

电气设计	继电器;(触头 无电势)
继电器接口容量	6 A, 250 V AC / 24 V DC; (≥ 6 mA ; 欧姆阻力)
短路保护类型	触点需使用额定电流 < 3.6 A 的外部熔断器进行保护。
数字量输出
电气设计	PNP
输出功能	1 x 故障输出 "Fault"; 1 x 诊断输出 "Overspeed"
每个输出最大电流负载 [mA]	20; (24 V DC, 相对于供电电压的压降 ≤ 2 V, 非安全型
短路保护	有

测量/设定范围

设定范围[Hz]	[Hz]	0.5...990
设定范围	[lmp/min]	10...49500
频率范围	[Hz]	< 2000; (脉冲持续时间: 100 μs: > 500 Hz ; 150 μs: ≤ 500 Hz)

精度/偏差

迟滞	[%]	5
注释		输入端允许的频率差: ≤ 10% (f > 100 Hz) / ≤ 20% (f < 100 Hz)

反应时间

根据安全要求的反应时间	[ms]	f sel ≥ 100 Hz:	t = 10,7 + 400 x (f sel ÷ f in)
		f sel < 100 Hz:	t = 14 + (4500 ÷ f in)
危险时间(故障反应时间)	[ms]	5.5
图例		t :	反应时间
		f sel :	设定频率(预设值)
		f in :	应用频率(实际值)

工作条件

环境温度	[°C]	-40...55
注意环境温度		请观察对流的可用空间(请参见操作使用说明书)
存储温度	[°C]	-40...70
允许最大的相对空气湿度	[%]	95
海拔高度最大值	[m]	2000
外壳防护等级		IP 20

安全分类

符合要求	ISO 13849-1 种类 4, PL e
	IEC 61508 SIL 3

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DD110S

用于安全速度监控的估算单元

Safety speed monitor

使用寿命 TM (Mission Time) [h]		≤175200
使用寿命TM(额外指示)		20年
PFH	[1/h]	DC13 (2 A), 24 V DC	7,69E-09
		AC15 (1 A), 230 V AC	8,25E-09
		AC15 (3 A), 230 V AC	9,15E-09
硬件故障公差HFT		1; (型号 B)

机械技术数据

重量	[g]	309
外壳		矩形的
安装方式		DIN轨道安装;(TH35 (EN 60715))
尺寸	[mm]	108 x 22.5 x 114.5
原材料		外壳:PA

显示器/操作件

显示	电压	1x LED, 绿色
	有效感应	1x LED, 黄色
	配置	1x LED, 蓝色
	错误	1x LED, 红色
	开关状态	2x LED, 绿色
	输入信号	2x LED, 黄色

注释

注释	用于1000次继电器运行/年的安全分类特性
包装单位	1件

电气连接

螺丝接线端子: 0.5...2.5 mm2; AWG 30...12
A1
1 (L+)	L+
2 (S33)	L+	(US;传感器电源)
3 (S35)	L-	(US;传感器电源)
4 (S34)	IN	FI
A2
1 (L-)	L-
2 (S44)	L+	(US;传感器电源)
3 (S45)	L-	(US;传感器电源)
4 (S43)	IN	FI
A3
1 (13)	OUT1	DO1 (NO) (继电器)
2 (n.c.)	n.c.
3 (n.c.)	n.c.
4 (14)	OUT2	DO2 (NO) (继电器)
C1
1 (Y3)	IN1	DI1 (PNP)
2 (Y4)	IN2	DI2 (NPN)
3 (Y5)	IN3	DI3
4 (Y6)	IN4	DI4

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DD110S

用于安全速度监控的估算单元

Safety speed monitor

C2

1 (Y7)	OUT1	DO1
2 (Y8)	OUT2	DO2
3 (Y1)	OUT3	DO3
4 (Y2)	IN	DI

C3

1 (23)	OUT1	DO1 (NO) (继电器)
2 (n.c.)	n.c.
3 (n.c.)	n.c.
4 (24)	OUT2	DO2 (NO) (继电器)

DI: 数字量输入；DO: 数字量输出；FI: 频率输入

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12 维护、修理及处理

12.1 维护

设备无需维护。

12.2 清洁外壳表面

▶ 请断开设备电压供电连接。
▶ 用未经化学处理的超细纤维柔软干布，清除设备上的污物。

12.3 修理

▶ 仅可由制造商修理设备。遵守安全说明（→ 安全说明）
▶ 如有故障，请联系 ifm。

12.4 处理

- ▶ 弃用设备时，应按适用的国家法规以环保的方式处理设备。