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CN102208888B - 电动机驱动系统、电动机控制器和安全功能扩展器 - Google Patents

电动机驱动系统、电动机控制器和安全功能扩展器 Download PDF

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CN102208888B
CN102208888B CN201110077314.8A CN201110077314A CN102208888B CN 102208888 B CN102208888 B CN 102208888B CN 201110077314 A CN201110077314 A CN 201110077314A CN 102208888 B CN102208888 B CN 102208888B
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China
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deceleration
power supply
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久保努
猪木敬生
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4063—Monitoring general control system

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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及电动机驱动系统、电动机控制器和安全功能扩展器。电动机控制器和安全模块包括：被配置成根据预定驱动命令对电动机执行供电控制的电动机控制电路部；当输入安全请求信号时，选择并执行控制减速模式或主动减速模式的功能，在控制减速模式中，通过输入从控制器向电动机控制电路部输入的符合预定上位控制操作图的上位控制命令作为驱动控制命令来实现电动机减速和停止，在主动减速模式中，通过向电动机控制电路部输入在电动机控制器内产生的符合预定自我控制操作图的内部减速命令作为驱动控制命令来实现电动机的减速和停止；以及被配置成在输入安全请求信号时监控驱动状态量是否超过预定操作监控图的比较和监控部。

Description

电动机驱动系统、电动机控制器和安全功能扩展器
技术领域
本发明涉及用于对用作工业机械的负载机器的驱动源的电动机进行驱动和控制的电动机驱动系统、电动机控制器以及安全功能扩展器。
背景技术
在例如机床的工业机械领域中，已经提出了如下所述的用于控制充当驱动源的电动机以确保其安全的很多技术。
例如，在JP2006-011730A中，描述了一种伺服电动机控制器，该伺服电动机控制器能够抑制在伺服电动机停止时可能发生的任何大的扭矩波动。当用于停止伺服电动机的停止命令出现时，该控制器在速度命令存储装置中存储该时刻的速度命令作为停止命令时刻速度命令，根据该停止命令时刻速度命令执行由预定时间计时装置计时的预定时间的恒定速度控制，并且根据由减速命令计算装置计算的减速命令对随后的逐步减速执行减速控制。
另外，例如在JP05-053631A中，描述了一种控制器，该控制器为驱动机器人的关节的电动机提供即时停止功能。该控制器在寄存器中设置包括在关节驱动电动机的加速操作、匀速操作和减速操作中规定的加速时间、减速时间、最大速度、加速距离、匀速距离以及减速距离在内的数据，在存储器中存储从标准化命令值图(pattern)中发现的命令值数据，并且当在电动机操作期间出现即时停止信号时，参数计算装置根据此时电动机的操作状态替换寄存器中的数据组，随后基于寄存器数据和存储在存储器中的标准化命令值数据来计算用于执行减速操作的命令值，并且利用该命令值使电动机进行平滑的即时停止操作。
另外，例如在JP06-086448A中，描述了一种伺服电动机驱动设备，该伺服电动机驱动设备在检测到错误后尽可能快地停止电动机。当错误信号检测电路检测到错误信号时，该设备把该输出输入到继电电路并无条件地在驱动器内将速度命令信号改变为停止命令信号。
发明内容
技术问题
另一方面，近年来，已经制定了诸如国际标准IEC 61508(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全性)的安全规范，并且现在制造的工业机器在其不能证明满足这种安全规范标准时将不能够被使用。例如在需要时，这样的安全规范要求特定的电动机操作，如经由预定过程的电动机的减速或停止。
然而，实际的工业机器的系统构造根据用户需求而多样化。也就是说，即使在例如要采用应当对电动机减速和停止的预定状态进行检测的简单构造时，根据整个工业机器的规模和应用或者如构成该工业机器的各设备的性能的关系，可以结合多种系统构造，使得能够做出这样的选择，即，是只将用于发布检测到预定状态的通知的信号输入到电动机驱动设备，还是也将该信号输入到用作上位控制器的控制器。因而，为了证明在维持这样的设计自由度不变的情况下所制造的工业机器符合上述安全规范，需要极其复杂的步骤，如对各单独的工业机器设计进行细致的检验。
因此，在上面提供的各项现有技术中，均基于受限的系统构造的假定而描述了一种用于在输入停止信号后简单地停止电动机的技术，而没有描述明确实现上述安全规范所需的预定的减速和停止操作过程的技术。
因此，需要一种电动机驱动系统，该电动机驱动系统能够轻松地确保有变化地构造的系统的安全性并确保整个工业机器符合安全规范。
因此，本发明的目的是提供一种电动机驱动系统、电动机控制器和安全功能扩展器，其能够适应多功能的具有各种系统构造的工业机器，并能够轻松地确保安全性并确保这样的工业机器符合安全规范。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种电动机驱动系统，该电动机驱动系统包括：用于驱动负载机器的电动机；驱动状态量检测器，其机械连接到所述电动机，并且被配置成检测与所述电动机相关的驱动状态量；电动机控制部，其被配置成对所述电动机执行供电控制；上位控制部，其能够向所述电动机控制部输出上位控制命令并对所述电动机控制部的所述供电控制进行控制；以及安全请求部，其在应当使所述电动机减速或停止的预定条件被满足时向所述电动机控制部输入安全请求信号，其特征在于，所述电动机控制部包括：电动机控制电路部，其根据预定的驱动控制命令同时参照所述驱动状态量作为反馈信号，来执行所述供电控制；模式选择和执行部，其被配置成在所述安全请求信号被输入时选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式，在所述第一安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部输入符合预定的上位控制操作图的所述上位控制命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机的减速控制或停止控制，而在所述第二安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部输入在所述电动机控制部内产生的符合预定的自我控制操作图的内部减速命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机的减速控制或停止控制；以及比较和监控处理部，当所述安全请求信号被输入时，所述比较和监控处理部将所述驱动状态量与预定的操作监控图进行比较，并且监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。
根据本发明的第一方面，在正常操作期间，上位控制部向电动机控制部输入提供优选驱动操作指令的上位控制命令，并且所述电动机控制部将输入的上位控制命令照原样输入到内部电动机控制电路部作为驱动控制命令。然后，所述电动机控制电路部根据所述驱动控制命令同时参照所述驱动状态量检测器检测到的驱动状态量作为反馈信号，来对所述电动机执行供电控制，使得整个电动机驱动系统能够根据所述上位控制部的所述上位控制命令稳定地、高精度地驱动所述电动机。
而且，当出现要求电动机减速和停止的预定状态时，安全请求部向所述电动机控制部输入安全请求信号，并且所述电动机控制部的模式选择和执行部选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式。注意，例如根据从用户预先进行的设置操作中选择了哪种模式供执行，可以做出该模式选择和执行部的模式选择。
根据上述的第一安全功能方式，即使在要求电动机减速和停止的预定状态中，来自所述上位控制部的所述上位控制命令也被作为驱动控制命令照原样输入到所述电动机控制电路部中，即，根据来自所述上位控制部的所述上位控制命令执行电动机减速控制和停止控制。然而，在这种情况下，所述系统需要一种将来自所述安全请求部的所述安全请求信号也输入到所述上位控制部的系统构造，并且还需要在所述上位控制部自身内的一种功能，在所述安全请求信号被输入时，该功能能够输出符合满足所述安全规范标准的上位控制操作图的所述上位控制命令。
而且，根据上述的第二安全功能方式，只有在需要电动机减速和停止的预定状态的情况下，才在所述电动机控制部内部生成符合满足所述安全规范标准的自我控制操作图的内部减速命令，并且将该内部减速命令作为驱动控制命令输入到所述电动机控制电路部中。也就是说，所述电动机控制部自身而不是所述上位控制部自主地执行电动机减速控制和停止控制。在这种情况下，既不需要向所述上位控制部输入安全请求信号的系统构造，也不需要向所述上位控制部输出符合上位控制操作图的所述上位控制命令的功能。
如上所述，不管是否存在向上位控制部输入安全请求信号的系统构造，或者不管是否存在输出符合所述上位控制部本身的所述上位控制操作图的上位控制命令的功能，所述电动机控制部都能够在要求电动机减速和停止的预定状态中可靠地执行预定的减速和停止操作处理，即，更充分地独立确保符合安全规范。
然而，例如当所述上位控制部在上述第一安全功能模式中输出符合上位控制操作图的上位控制命令时，或者当所述电动机控制部在上述第二安全功能方式中产生符合所述自我控制操作图的内部减速命令时，电动机速度并不总是服从所述上位控制命令或所述内部减速命令，导致所述电动机控制电路部有时并不以实际满足安全规范标准的程度来执行所述电动机减速和停止操作处理。这种故障的原因大概是电动机或驱动状态量检测器中的错误或者故障、从与电动机连接起来的负载侧接收到的与所述上位控制命令或内部减速命令无关的某种类型的动作等。
因此，所述电动机控制部的比较和监控处理部对满足所述安全规范标准的预定操作监控图与所述电动机的驱动状态量进行比较，并且监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。使用这种方案，当所述电动机的实际驱动状态量超过所述操作监控图并导致偏离所述安全规范的操作状态时，可以检测到该状态，使得可以采取适当的措施并因而能够更可靠地确保符合安全规范。
因此，根据本发明的第一方面，能够适应多功能的具有多样化系统构造的工业机器，并且能够轻松地确保安全并确保符合安全规范。
根据本发明的第二方面，在根据本发明的第一方面的电动机驱动系统中，所述电动机控制部包括供电切断部，该供电切断部在供电切断信号被输入时切断从所述电动机控制电路部对所述电动机的供电。
根据本发明的第二方面，在电动机控制部包括供电切断部的情况下，当出现包括切断对所述电动机的供电的步骤的操作图处理或诸如偏离安全规范的操作状态时，启用所述供电切断部，使得可以最可靠且最快速地使所述电动机减速并停止。
根据本发明的第三方面，在根据本发明的第二方面的电动机驱动系统中，所述比较和监控处理部在所述驱动状态量超过所述操作监控图时向所述供电切断部输出所述供电切断信号。
根据本发明的第三方面，当在上述第一安全功能模式或第二安全功能模式中电动机速度不遵守所述上位控制命令或内部减速命令且所述电动机的驱动状态量超过所述操作监控图时，所述比较和监控处理部检测到该状态并且将该状态处理为偏离安全规范的操作状态，并且切断对所述电动机的供电，由此最可靠且最快速地实现电动机减速和停止，并且因而更可靠地确保符合安全规范。
根据本发明的第四方面，在根据本发明的第三方面的电动机驱动系统中，所述比较和监控处理部在输入所述安全请求信号之后的预定定时向所述供电切断部输出所述供电切断信号。
根据本发明的第四方面，操作监控图基于独特的安全请求信号被输入后的预定定时，与所述比较和监控处理部输出供电切断信号分开地输出供电切断信号。使用这种方案，可以实现在输入所述安全请求信号后立即切断对所述电动机的供电以最可靠且最快速地使所述电动机减速和停止的操作图，或者实现在输入所述安全请求信号后首先使所述电动机减速和停止并接着切断供电的操作图。
根据本发明的第五方面，在根据本发明的第四方面的电动机驱动系统中，所述上位控制部的所述上位控制操作图、所述电动机控制部的所述自我控制操作图以及所述比较和监控处理部的所述操作监控图全部能够应用相同的多种类型的操作图。
首先，对于所述上位控制操作图、所述自我控制操作图和所述操作监控图，存在被分成相同的多种类型的操作图。这里，根据本发明的第五方面，所述上位控制部、所述电动机控制部以及所述比较和监控部均能够处理多种类型的操作图，使得可以根据要求电动机减速和停止的预定状态的内容来切换操作图，向各部应用相同类型的操作图，并且因而避免各部之间的不一致性。
根据本发明的第六方面，在根据本发明的第五方面的电动机驱动系统中，所述安全请求部能够输出多个所述安全请求信号；并且所述上位控制部、所述电动机控制部以及所述比较和监控处理部中的每一个都向所述多个安全请求信号应用相同类型的操作图并且并行地单独处理所应用的多个操作图。
根据本发明的第六方面，在存在可能出现需要电动机减速和停止的多种类型的预定状态的可能性的情况下，所述安全请求部可以根据相应的状态输出所述安全请求信号。然后，所述上位控制部、所述电动机控制部以及所述比较和监控处理部可以正确地使用相应的安全请求信号，即，可以根据需要电动机减速和停止的状态中的差异来处理操作图。而且，在需要电动机减速和停止的多个状态以重叠的方式出现的情况下，能够通过根据各个状态组合多个操作图的方式来执行处理。使用这种方案，当存在可能以重叠的方式出现需要电动机减速和停止的多种类型的预定状态的可能性时，能够实现能够针对这些状态中的每一个实现实时响应的系统构造。
为了实现上述目的，根据本发明的第七方面，提供了一种电动机控制器，该电动机控制器基于从上位控制部输入的上位控制命令对电动机执行供电控制，并且接收由机械连接到所述电动机的驱动状态量检测器检测到的与所述电动机相关的驱动状态量以及在满足了应当使所述电动机减速或停止的预定条件时从安全请求部输出的安全请求信号，所述电动机控制器包括：电动机控制电路部，其根据预定的驱动控制命令同时参照所述驱动状态量作为反馈信号，来执行所述供电控制；和模式选择和执行部，其被配置成在所述安全请求信号被输入时选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式，在所述第一安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部输入符合预定的上位控制操作图的所述上位控制命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机的减速控制或停止控制，而在所述第二安全功能模式中，通过输入在所述电动机控制部内产生的符合预定的自我控制操作图的内部减速命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机的减速控制或停止控制。
根据本发明的第七方面，在正常操作期间，上位控制部向电动机控制器输入提供优选的驱动操作指令的上位控制命令，并且所述电动机控制器将输入的上位控制命令作为驱动控制命令照原样输入到内部电动机控制电路部。然后，所述电动机控制电路部根据所述驱动控制命令同时参照所述驱动状态量检测器检测到的驱动状态量作为反馈信号，来控制对所述电动机的供电，使得所述电动机控制器能够根据所述上位控制部的所述上位控制命令稳定地驱动所述电动机。
而且，当出现需要电动机减速和停止的预定状态时，安全请求部向所述电动机控制器输入安全请求信号，并且所述电动机控制器的模式选择和控制部选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式。注意，可以例如根据在用户预先执行的设置操作中选择了哪个模式以供执行来做出该模式选择和执行部的模式选择。
根据上述第一安全功能模式，即使在需要电动机减速和停止的预定状态中，也将来自所述上位控制部的所述上位控制命令作为驱动控制命令照原样输入到所述电动机控制电路部中，即，根据来自所述上位控制部的所述上位控制命令来执行电动机减速控制和停止控制。然而，在这种情况下，所述系统需要一种将来自所述安全请求部的所述安全请求信号也输入到所述上位控制部的系统构造，并且还需要一种在所述上位控制部自身内的功能，该功能能够在所述安全请求信号被输入时输出符合满足安全规范标准的上位控制操作图的所述上位控制命令。
而且，根据上述第二安全功能方式，只有在需要电动机减速和停止的预定状态的情况中，才在所述电动机控制器内部产生符合满足安全规范标准的自我控制操作图的内部减速命令。也就是说，所述电动机控制器本身而不是所述上位控制部自主地进行电动机减速控制和停止控制。在这种情况下，既不需要向所述上位控制部输入安全请求信号的系统构造，也不需要向所述上位控制部输出符合上位控制操作图的所述上位控制命令的功能。
如上所述，不管是否存在向所述上位控制部输入安全请求信号的系统构造，或者不管是否存在输出符合所述上位控制部本身的所述上位控制操作图的上位控制命令的功能，所述电动机控制器都能够在需要电动机减速和停止的预定状态中根据满足安全规范标准的操作图来可靠地执行预定的减速和停止操作处理，即，更加充分地独立确保符合安全规范。
因此，根据本发明的第七方面，能够适应多功能的具有多样化系统构造的工业机器并且容易确保符合安全规范。
为了实现上述目的，根据本发明的第八方面，提供了一种连接到电动机控制部的安全功能扩展器，所述电动机控制部包括对驱动负载机器的电动机执行供电控制的电动机控制电路部和在供电切断信号被输入时切断对所述电动机的供电的供电切断部，其中，所述安全功能扩展器接收由机械连接到所述电动机的驱动状态量检测器检测到的与所述电动机相关的驱动状态量以及在满足了应当使所述电动机减速或停止的预定条件时从安全请求部输出的安全请求信号作为输入；并且所述安全功能扩展器包括比较和监控处理部，在所述安全请求信号被输入时，所述比较和监控处理部将所述驱动状态量与预定的操作监控图进行比较，并且在所述驱动状态量超过所述操作监控图时向所述供电切断部输出所述供电切断信号。
根据本发明的第八方面，在电动机速度不服从所述电动机控制电路的供电控制从而导致所述电动机控制电路不能以实际满足安全规范标准的程度来执行所述电动机减速和停止操作处理的情况下，安全功能扩展器的比较和监控处理部对满足所述安全规范标准的预定的操作监控图与所述电动机的驱动状态量进行比较，并且监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。使用这种方案，当实际电动机的所述驱动状态量超过所述操作监控图时，所述比较和监控处理部检测到该状态并且将此视为偏离安全规范的操作状态，并且向供电切断部输出供电切断信号以切断对所述电动机的供电，使得能够最可靠且最快速地使所述电动机减速和停止。也就是说，所述安全功能扩展器能够独自地充分确保符合安全规范。
因此，根据本发明的第八方面，能够适应多功能的具有多样化系统构造的工业机器并且容易确保符合安全规范。
为了实现上述目的，根据本发明的第九方面，提供了一种电动机控制器，该电动机控制器基于从上位控制部输入的上位控制命令对电动机执行供电控制，并且接收由机械连接到所述电动机的驱动状态量检测器检测到的与所述电动机相关的驱动状态量以及在满足了应当使所述电动机减速或停止的预定条件时从安全请求部输出的安全请求信号，所述电动机控制器包括：电动机控制电路部，其根据预定的驱动控制命令同时参照所述驱动状态量作为反馈信号，来执行所述供电控制；模式选择和执行部，其被配置成在所述安全请求信号被输入时选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式，在所述第一安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部输入符合预定的上位控制操作图的所述上位控制命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机的减速控制或停止控制，而在所述第二安全功能模式中，通过输入在所述电动机控制部内产生的符合预定的自我控制操作图的内部减速命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机的减速控制或停止控制；以及比较和监控处理部，在所述安全请求信号被输入时，所述比较和监控处理部将所述驱动状态量与预定的操作监控图进行比较，并且监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。
根据本发明的第九方面，在正常操作期间，上位控制部向电动机控制部输入提供优选驱动操作指令的上位控制命令，并且所述电动机控制器将输入的上位控制命令作为驱动控制命令照原样输入到内部电动机控制电路部。然后，所述电动机控制电路部根据所述驱动控制命令同时参照驱动状态量检测器检测到的驱动状态量作为反馈信号，来对所述电动机执行供电控制，使得所述电动机控制器能够根据所述上位控制部的所述上位控制命令稳定地驱动所述电动机。
而且，当出现需要电动机减速和停止的预定状态时，安全请求部向所述电动机控制器输入安全请求信号，并且所述电动机控制器的模式选择和执行部选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式。注意，可以根据在用户预先执行的设置操作中选择了哪种模式以供执行而做出该模式选择和执行部的模式选择。
根据上述第一安全功能模式，即使在需要电动机减速和停止的预定状态中，也将来自所述上位控制部的所述上位控制命令作为驱动控制命令照原样输入到所述电动机控制电路部中，即，根据来自所述上位控制部的所述上位控制命令来执行电动机减速控制和停止控制。然而，在这种情况下，所述系统需要一种将来自所述安全请求部的所述安全请求信号也输入到所述上位控制部的系统构造，并且还需要一种在所述上位控制部自身内的功能，该功能能够在所述安全请求信号被输入时输出符合满足安全规范标准的上位控制操作图的所述上位控制命令。
而且，根据上述第二安全功能方式，只有在需要电动机减速和停止的预定状态的情况下，才在所述电动机控制器内部产生符合满足安全规范标准的自控制操作图的内部减速命令并且将其作为驱动控制命令输入到所述电动机控制电路部。也就是说，所述电动机控制器本身而不是所述上位控制部自主地执行电动机减速控制和停止控制。在这种情况下，不需要向所述上位控制部输入安全请求信号的系统构造或者向所述上位控制部输出符合上位控制操作图的所述上位控制命令的功能。
如上所述，不管是否存在向上位控制部输入安全请求信号的系统构造，或者不管是否存在输出符合所述上位控制部本身的所述上位控制操作图的上位控制命令的功能，所述电动机控制器都能够在需要电动机减速和停止的预定状态中根据满足安全规范标准的操作图来可靠地执行预定的减速和停止操作处理，即，独立地充分确保符合安全规范。
然而，例如当所述上位控制部在上述第一安全功能模式中输出符合上位控制操作图的上位控制命令时，或者当所述电动机控制部在上述第二安全功能模式中产生符合自我控制操作图的内部减速命令时，电动机速度不总是服从所述上位控制命令或所述内部减速命令，导致所述电动机控制电路部有时不以实际满足安全规范标准的程度来执行电动机减速和停止操作处理。这种故障的原因大概是所述电动机或驱动状态量检测器的错误或故障、从与所述电动机相连接的负载机器接收到的与所述上位控制命令或所述内部减速命令等无关的某些类型的动作。
因此，所述电动机控制部的所述比较和监控处理部对满足安全规范标准的预定的操作监控图与所述电动机的所述驱动状态量进行比较并监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。使用这种方案，当所述电动机的实际驱动状态量超过所述操作监控图从而导致偏离了安全规范的操作状态时，可以检测到这种状态，使得能够采取适当的措施并因而能够更可靠地确保符合安全规范。
因此，根据本发明的第九方面，能够适应多功能的具有多样化系统构造的工业机器，并且能够轻松地确保安全并确保符合安全规范。
有益效果
根据本发明，可以适应多功能地具有多样化系统构造的工业机器并能够轻松地确保符合安全规范。
附图说明
图1是示出根据本发明实施方式的电动机驱动系统的功能构造的功能框图。
图2是示出传感器和安全控制器的连接构造的示例的功能框图。
图3是解释在正常操作中电动机驱动系统内的信号流的图。
图4是解释在控制器减速模式中电动机驱动系统内的信号流的图。
图5是解释在主动减速模式中电动机驱动系统内的信号流的图。
图6是例示操作监控图细节和比较和监控部的外围信号流的图。
图7是示出HWBB的详细构造的功能框图。
图8是示出在控制器减速模式中执行的SBB操作图的时间表的图。
图9是示出在控制器减速模式中执行的SBB-D操作图的时间表的图。
图10是示出在控制器减速模式中执行的SPM-D操作图的时间表的图。
图11是示出在控制器减速模式中执行的SPM-D操作图的另一时间表的图。
图12是示出在控制器减速模式中执行的SLS-D操作图的时间表的图。
图13是示出在控制器减速模式中综合应用SLS-D操作图和SBB-D操作图的情况下的时间表的图。
图14是示出在主动减速模式中以位置命令形式执行的自我控制操作图的时间表的图。
图15是示出在主动减速模式中以速度命令形式执行的自为控制操作图的时间表的图。
具体实施方式
下面参考附图来描述本发明的实施方式。
图1是示出根据本发明实施方式的电动机驱动系统的功能构造的功能框图。
在图1中，电动机驱动系统1包括电动机2、位置检测器3、电动机控制器13、安全模块14、控制器11、安全控制器12以及工程工具22。
注意，在图1中，每一个上述组件之间的连接以及在这些组件之间发送的信号的流动由箭头示出，并且稍后将描述这些组件的详细内部构造。另外，图中虚线指示的信号线视情况可以指示组件之间的连接。下面示意性描述上述组件中的每一个。
电动机2是诸如三相交流电动机的驱动器，其连接到例如工业机器(如车床或机器人)的负载机器4并进行驱动。
位置检测器3包括例如机械地连接到电动机2的编码器，并且执行检测驱动状态量(如电动机2的驱动位置)的功能。
电动机控制器13利用稍后描述的设置在内部的电动机控制电路部来执行控制电动机2的供电的功能，以控制电动机2的驱动。
安全模块14是附加连接到电动机控制器13的功能扩展器，并且利用稍后描述的设置在内部的比较和监控部来执行监控电动机2的驱动状态量的功能，并且在出现偏离这个受监控状态的操作状态时向电动机控制器13输出供电切断信号以基于输入了来自于稍后描述的安全控制器12的安全请求信号后的预定定时对电动机2执行强制减速和停止。
控制器11执行向电动机控制器13输出用于使电动机2执行期望的驱动操作的上位控制命令和用于通过电动机控制器13的供电控制来控制电动机2的驱动的功能。注意，上位控制命令以位置命令或速度命令形式产生和输出。
安全控制器12执行如下功能：根据在设置给工业机器的传感器15、16等均检测到应当使电动机2减速和停止的预定状态时的检测到的内容，至少向上述安全模块14并视情况而定向上述控制器11输出安全请求信号。(安全请求信号的输出目的地将在稍后详细描述)
工程工具22是在必要时连接到上述电动机控制器13的接口装置，并且执行与电动机控制器13内的各种电动机控制功能的可选设置和各种参数值相关的显示、设置、更新和其他操作。
注意，尽管没有专门示出，但上述电动机控制器13、安全模块14、控制器11和安全控制器12均分别包括CPU、ROM、RAM等，并且能够独立地执行软件处理。
注意，上述位置检测器3等同于权利要求中描述的驱动状态量检测器，连接成一体的电动机控制器13和安全模块14的整体构造等同于在权利要求中描述的电动机控制部，控制器11等同于在权利要求中描述的上位控制部，并且安全控制器12等同于在权利要求中描述的安全请求部。而且，工程工具22等同于设置部，并且安全模块14等同于安全功能扩展器。
图2是示出传感器15和16与安全控制器12的连接构造的示例的功能框图。注意，图中的粗信号线指示信号传输的状态，并且图中的细信号线指示不输出信号的状态(此后的每个附图都如此)。另外，在图2中，没有示出控制器11和工程工具22。
在图2中，在该示例中，安全围栏17和18双双安装在包括由电动机2驱动的负载机器4的工业机器S的外围，并且提供了分别检测安全围栏17和18的通道门19和20的打开/关闭状态的传感器15和16。传感器A 15被设置给远离工业机器S的外安全围栏17的外通道门19，并且传感器B 16被设置给靠近工业机器S的内安全围栏18的内通道门20。
当操作员H接近工业机器S以执行例如紧急的检查工作时，首先，仅较远的外安全围栏17的外通道门19被打开，导致只有传感器A 15向安全控制器12输出检测信号(如图2示出的状态)，接着较近的内安全围栏18的内通道门20也被打开，导致传感器B 16也向安全控制器12输出附加检测信号。即，在这种情况下，在传感器A 15和传感器B 16均输出检测信号的定时出现了时间差。而且，如果将两个安全围栏17和18布置得相隔足够远，根据操作员H的检查工作的内容，操作员H有时仅通过较远的外安全围栏17，即，有时仅传感器A 15输出检测信号而传感器B 16不输出检测信号。
根据传感器15和16的检测信号中的每一个的输出定时，安全控制器12向安全模块14照原样输出分别对应于传感器15和16的检测状态的两个安全请求信号。注意，尽管没有专门示出，但当安全模块14确认了安全请求信号的输入时，在安全模块14向安全控制器12返回相应的应答信号并且安全控制器12确认了该应答信号的输入时，安全请求信号的发送/接收才完成。而且，尽管没有专门示出，但安全请求信号中的每一个都被发送两次(利用双重系统布线发送一个安全请求信号)，使得安全模块14还能够在两个系统上检测不同的安全请求信号，在例如在电气、电子或磁组件的单一随机故障的情况下检测并发布关于部件故障的警告，并且停止对电动机2的控制。
然后，当传感器15或16中任一个输出检测信号时，考虑到操作员H的安全，工业机器S需要使电动机2减速和停止。然而，取决于是如图中示出的示例那样由传感器A 15输出检测信号(较远的外安全围栏17的外通道门19被打开)还是由传感器B 16输出检测信号(较近的内安全围栏18的内通道门20被打开)，在本实施方式的安全模块14和电动机控制器13中出现安全对策支持中的差异。也就是说，当仅较远的外安全围栏17的外通道门19被打开时，工业机器S的操作将使操作员置身于危险中的可能性较低，因而如稍后详细描述的那样，例如可以简单地使电动机2减速到预定速度或更低速度以确保轻松地恢复正常操作。另一方面，当较近的内安全围栏18的内通道门20被打开时，工业机器S的操作将使操作员H置身于危险中的可能性较高，因而如稍后描述的那样，需要以这种可恢复性为代价可靠且快速地使电动机2减速和停止。
本实施方式的安全模块14和电动机控制器13因而分别响应于两个安全请求信号的输出，并且在控制内容方面有差异地执行电动机2的减速和停止控制。而且，响应于使操作员H置身于危险中的需要电动机2的这种减速和停止控制的状态的出现，电动机控制器13交替地选择并执行控制器减速模式或者主动减速模式，在控制器减速模式中，根据来自控制器11的上位控制命令执行电动机2的减速和停止控制，在主动减速模式中，根据由电动机控制器13自身产生的内部减速命令来执行电动机2的减速和停止控制。
图3至5是解释电动机驱动系统1内的信号流的图。图3对应于正常操作时段，图4对应于执行控制器减速模式时的时段，并且图5对应于执行主动减速模式时的时段。注意，在图3至图5中，在电动机控制器13内设置的电动机控制电路部31和HWBB 32由硬件电路组成，而电动机控制器13、安全模块14和控制器11内的所有其他功能组件均被示为由其中设置的相应CPU执行的软件模块。
在图3至图5中，如上所述，电动机控制器13包括电动机控制电路部31和HWBB(基于硬布线的模块，在图3中未示出)32，电动机控制电路部31在内部包含硬件电路。
电动机控制电路部31根据预定的驱动控制命令(例如等同于来自控制器11的上位控制命令)同时参照由位置检测器3检测到的电动机2的驱动状态量作为反馈信号，来执行对电动机2的供电控制的功能。
当输入了HWBB启动信号时，HWBB 32执行切断从上述电动机控制电路部31对电动机2的供电的功能(稍后将参考图7描述详细构造)。注意，该HWBB 32等同于权利要求中描述的供电切断部，并且HWBB启动信号等同于权利要求中描述的供电切断信号。
首先，如图3所示，在工业机器S的正常操作期间，控制器11例如输出根据预先存储到电动机控制器13的程序的执行而产生的上位控制命令以提供期望的驱动操作指令，并且电动机控制器13把输入的上位控制命令作为驱动控制命令照原样输入到内部的电动机控制电路部31。然后，电动机控制电路部31根据该驱动控制命令同时参照位置检测器3检测到的驱动状态量作为反馈信号，对电动机2执行供电控制，使得整个电动机驱动系统1能够根据控制器11的上位控制命令稳定地驱动电动机2。在正常操作期间，没有从两个传感器15和16中的任一个输出检测信号，并且也未从安全控制器12中输出两个相应安全请求信号中的任一个(参考图中的虚线)。
然后，在工业机器S的这种正常操作期间，当图2中示出的各安全围栏17和18的通道门19和/或20被打开时，至少传感器A 15输出检测信号，并且传感器B 16根据情况有时也输出检测信号。如图4或5所示，接收到该信号并且接着将该状态看成是应当使工业机器S的电动机2减速和停止的状态的安全控制器12至少向安全模块14且视情况而定也向控制器11输出对应于检测信号中的每一个的安全请求信号。
经由被输入了安全请求信号的安全模块14和视情况而定也经由控制器11使工业机器S的电动机2减速和停止的电动机控制器13选择并执行图4中示出的控制器减速模式或图5中示出的主动减速模式。注意，通过使用户利用图1中示出的工程工具22经由设置操作来选择模式，可以预先做出本实施方式的示例中的模式选择。
在图4所示的控制器减速模式中，在安全围栏17和18的通道门19和20被打开从而需要电动机2减速和停止的预定状态中，控制器11向电动机控制电路部31照原样输出上位控制命令作为驱动控制命令，即，根据来自控制器11的上位控制命令来执行电动机2的减速控制和停止控制。然而，在这种情况下，系统需要一种也向控制器11输入来自安全控制器12的安全请求信号的系统构造(即，用于从安全控制器12向控制器发送安全请求信号的布线和在控制器11自身中接收安全请求信号的功能)，并且还需要控制器11自身中的一种在输入了安全请求信号时能够输出符合满足安全规范标准的上位控制操作图(higher control operation pattern)的上位控制命令的功能。
而且，在图5中示出的主动减速模式中，只有在安全围栏17和18的通道门19和20被打开从而需要电动机2减速和停止的预定状态的情况下，才在电动机控制器13内部产生符合满足安全规范标准的自我控制操作图(self-control operation pattern)的内部减速命令，并且将该内部减速命令作为驱动控制命令输出到电动机控制电路部31。也就是说，电动机控制器13自身而不是控制器11自主地执行电动机2的减速控制和停止控制。在这种情况中，不需要向控制器11输入安全请求信号的系统构造，并且控制器11不需要输出符合上位控制操作图的上位控制命令。
注意，连接到电动机控制器13的安全模块14能够直接向上述HWBB 32输出HWBB启动信号，使得在上述控制器减速模式的上位控制操作图或者上述主动减速模式的自我控制操作图中的每个操作图步骤中均可以切断对电动机2的供电。
比较和监控部41被设置给连接到电动机控制器13的安全模块14。该比较和监控部41执行以下功能：当从安全控制器12输入了安全请求信号时，将电动机2的驱动状态量与预定的操作监控图(operation monitoring pattern)进行比较，并且当驱动状态量超过操作监控图时，向HWBB 32输出HWBB启动信号以切断从电动机控制电路部31对电动机2的供电。而且，如稍后更详细描述的那样，根据所应用的操作监控图的类型(稍后描述的SBB或SBB-D)，操作监控图基于从安全控制器12输入安全请求信号后的预定定时，执行独立向HWBB 32输出HWBB启动信号以切断从电动机控制电路部31对电动机2的供电的功能。注意，该比较和监控部41等同于在权利要求中描述的比较和监控处理部。
现在将参考图6来描述由安全模块14处理的操作监控图的细节。图6是说明操作监控图细节和比较和监控部41的外围信号流的图。注意，在该图中，仅示出了第一操作监控图以及相应的比较和监控部41和信号流以避免说明的复杂性。
在图6中，由安全模块14处理的操作监控图包括以下两个处理要素中的至少一个：HWBB启动定时和电动机速度/位置变化图。HWBB启动定时处理要素执行基于从安全控制器12输入安全请求信号后的预定定时直接向上述HWBB 32输出HWBB启动信号的功能。而且，电动机速度/位置变化图的处理要素执行以下功能：当从安全控制器12输入了安全请求信号时，向比较和监控部41输出电动机2的变化的或在预定过程中稳定保持的速度的模式值(model value)，或者输出电动机2的从预定定时开始稳定保持的相对位置的模式值。经过上述比较和处理部41与电动机2的驱动状态量进行比较的值是由该电动机速度/位置变化图输出的模式值。
根据第一操作监控图应用的图的类型，上述两个处理要素中的一个或全部两个被包括在第一操作监控图中。当如图所示包括了全部两个处理要素时，从安全控制器12同时输入相应的安全请求信号，使得能够在并行地执行相应过程的同时独立地执行处理。尽管在图中没有专门示出，但在控制器11和电动机控制器13各自处理的上位控制操作图和自我控制图中仅包括上述的电动机速度/位置变化图处理要素而不包括HWBB启动定时处理要素。也就是说，在图4所示的控制器减速模式中，从控制器11照原样输出了由上位控制操作图内的电动机速度/位置变化图输出的模式值作为上位控制命令。而且，在图5所示的主动减速模式中，自我控制操作图内的电动机速度/位置变化图输出的模式值被照原样产生作为内部减速命令。
使用这种方案，当出现实际电动机2的驱动状态量超过操作监控图(具体而言，由电动机速度/位置变化图输出的模式值)的操作状态从而导致偏离安全规范时，比较和监控部41可以经由HWBB 32切断对电动机2的供电并且可靠且快速地使电动机2减速和停止。注意，这种情况下的减速和停止是通过将电动机2的端子之间的电阻器连接起来并且通过实现制动扭矩的动态制动部执行减速和阻尼停止或者经由稍后详细描述的惯性操作执行减速和停止而执行的。
而且，在本实施方式中，控制器11、电动机控制器13以及安全模块14的比较和监控部41均能够处理稍后描述的四种类型的上位控制操作图或操作监控图(控制器减速模式：SBB、SBB-D、SPM-D、SLS-D；参考稍后描述的图8至图12)。而且，电动机控制器13以及安全模块14的比较和监控部41均能够处理稍后描述的自我控制操作图和操作监控图(主动减速模式；参考稍后描述的图14和图15)。
而且，如上所述，安全控制器12被设计为逐个个别地输出两个安全请求信号，并且控制器11、电动机控制器13以及安全模块14的比较和监控部41均能够支持相同或不同类型的操作图(图中的第一操作图、第二操作图、第一操作监控图和第二操作监控图)并向两个安全请求信号应用相同或不同类型的操作图，并且并行地个别处理所应用的第一操作图和第二操作图。经由利用上面图1所示的工程工具22执行的用户设置操作，这些第一操作图和第二操作图可以被预先设置为将要应用的操作图，并且可以被设置为相同或不同类型。而且，可以利用上述工程工具22为上位控制操作图、自我控制操作图和操作监控图适当地设置操作图内的诸如驱动速度和驱动位置的各种定时和参数，即便这些图是用于对应于相同安全请求信号的第一操作图(或第二操作图)。
注意，上述控制器减速模式等同于在权利要求中描述的第一安全功能模式，并且主动减速模式等同于权利要求中描述的第二安全功能模式。而且，与图4中示出的控制器减速模式和图5中示出的主动减速模式的选择和执行相关的整个功能部等同于权利要求中描述的模式选择和执行部。
然后，控制器11、电动机控制器13以及安全模块14的比较和监控部41在以重叠方式输入了两个安全请求信号的时段中并行地个别处理分别对应于两个安全请求信号的第一操作图和第二操作图，并且最终，组合的结果被产生为上位控制命令或内部减速命令，或者经受比较和监控。
图7是示出HWBB 32的详细构造的功能框图。注意，在图7中，仅示出与HWBB32相关的组件；略去了所有其他不太相关的组件。
在图7中，除了包括电动机控制电路部31之外，电动机控制器13还包括整流器131、平滑器132、切换元件133、两个抑制器开关136和137以及两个光耦合器134和135(在图1或图3至图6中未示出)。
整流器131例如由二极管电桥制成，并且执行将外部交流电源6的交流电压转换(整流)成直流电压的功能。
平滑器132例如包括电容器，并且执行使由上述整流器131转换(整流)的直流电压平滑的功能。
切换元件133例如包括6个IGBT元件的电桥，并且受到来自上述的电动机控制电路部31的PWM控制信号(导通/截止信号)的PWM控制，并且向电动机2输出三相交流电。上述电动机控制电路部31经由该切换元件133的PWM控制对电动机2执行供电控制。
两个抑制器开关136和137与从上述电动机控制电路部31向切换元件133传送PWM控制信号的布线串联连接起来，并且执行PWM控制信号的导通和截止之间的切换功能。
两个光耦合器134和135执行经由光学装置发送导通/截止信号的功能，并且在被输入了HWBB启动信号时向相应的抑制器开关136和137输出用于截止PWM控制信号的信号。
HWBB 32包括上述的两个抑制器开关136和137以及上述的两个光耦合器134和135，并且在HWBB启动信号从每个组件输入到该HWBB 32时切断从电动机控制电路部31向切换元件133传送PWM控制信号，即，切断经由电动机控制电路部31对电动机2的供电控制(切断从切换元件133对电动机2的供电)。然后，通过使用上述光耦合器134和135，在维持控制器11、电动机控制器13和安全模块14的相应CPU控制系统和上述PWM控制系统之间的电隔离的同时，能够安全地在HWBB 32的PWM控制信号的导通和截止之间切换。
而且，尽管在图4至图6中没有专门示出，但传送HWBB启动信号的布线被分为两段，其中每一段分别经由光耦合器134和135执行对串联连接起来的两个抑制器开关136和137的切换。因此，在抑制器开关中的一个或光耦合器中的一个由于偶然故障没有切换到切断状态的情况下，可以由另一抑制器开关执行切断。也就是说，在抑制器开关136或137中的一个或者光耦合器134或135中的一个发生偶然故障的情况下，仍然可以可靠地执行PWM控制信号的切断。
现在将描述本实施方式的每个组件应用的上述4个操作图。注意，尽管已经在国际标准IEC 61800-5-2中公开了大量的操作图，但在本实施方式中应用了下面描述的包括安全基块功能(此后表示为SBB)、具有延迟的安全基块功能(此后表示为SBB-D)、具有延迟的安全位置监控功能(此后表示为SPM-D)以及具有延迟的安全限制速度监控功能(此后表示为SLS-D)的4种类型的操作图(各个名称在本实施方式中均是通用名称)。下面还将基于电动机控制器13执行上述控制器减速模式的情况连续地详细描述这4种操作图。
首先，图8是示出在控制器减速模式中执行的SBB的操作图的时间表的图。注意，应用该SBB操作图的安全模块14的操作监控图仅包括图6中示出的HWBB启动定时处理要素。
在图8中，首先，在正常操作期间，安全请求信号保持在低电平的“INACT”状态，并且电动机2被以预定电动机速度驱动。在此期间，电力从如图7所示的切换元件133提供到电动机2，电动机控制器13的切换元件133通常处于PWM控制状态，并且控制器11处于输出正常操作命令作为上位控制命令的状态。
然后，安全控制器12经由传感器15和16检测到诸如上述的通道门19和20被打开的使操作员置身于危险中的状态，并且当安全请求信号切换到高电平的“ACT”状态时，接收到该安全请求信号的安全模块14(具体而言，操作监控图中的HWBB启动定时处理要素)立即向HWBB 32输出HWBB启动信号。因此，HWBB 32的抑制器开关切断PWM控制信号以将状态改变为HWBB状态，并且切换元件133切断对电动机2的供电。电动机速度随后快速地降低并且变成完全停止。此时，当电动机2变得完全停止时，电动机2经受通过将电动机2的端子之间的电阻器连接起来并执行制动扭矩而获得的动态制动的减速和阻尼停止，或者经受惯性操作的减速和停止。注意，当执行该SBB操作图时，安全模块14的比较和监控部41不执行监控。而且，为了确保当电动机2停止时完全消除电动机2的扭矩，可以在工业机器S的电动机2在垂直方向上对部件进行驱动时采取措施，如安装合适的机械制动器以防止这些部件落下。
随后，当例如通过关闭上述的通道门19和20而清除了使操作员置身于危险中的状态时，安全控制器12使安全请求信号返回到低电平的“INACT”状态，并且接收到该安全请求信号的控制器11再次经由恢复操作向电动机控制器13输出正常操作命令。在此恢复操作后，清除了HWBB启动信号，切换元件133经受正常的PWM控制，并且电力被提供给电动机2。
执行这种时间表的SBB操作图实现了所谓的安全基块功能(SBB)，这对应于在国际标准IEC 61800-5-2中定义的“安全扭矩关闭(STO)”。在检测到使操作员置身于危险中的状态时，该SBB操作图立即启动HWBB 32，使得能够切断对电动机2的供电并快速且可靠地使电动机2减速和停止。
根据这种SBB操作图，当电动机2变得完全停止时，电动机2经受经由动态制动的减速和阻尼停止或经受惯性操作的减速和停止。因此，电动机2例如不能在优选的时段内停止或者按照优选的减速速度减速。因此，存在SBB-D操作图，该操作图在初始阶段中在到达规定时间前按照特定减速速率使电动机2减速和停止，并且接着启动HWBB 32。
图9是示出在控制器减速模式中执行的SBB-D操作图的时间表的图。注意，应用该SBB-D操作图的安全模块14的操作监控图包括如图6中示出的HWBB启动定时处理要素和电动机速度/位置变化图处理要素二者。
在图9中，当安全请求信号从低电平的“INACT”状态切换到高电平的“ACT”状态时，接收到该安全请求信号的控制器11(具体而言，上位控制操作图内的电动机速度/位置变化图处理要素)立即向电动机控制器13的电动机控制电路部31输出用于按照预定的减速速率使电动机2减速的减速命令作为上位控制命令。然后，当电动机速度的减速进行到停止时，控制器11停止向电动机控制电路部31输出操作命令并且变为等待状态。此时，从电动机速度的减速的开始到停止的规定时间t3是用户针对控制器11侧的上位控制操作图(具体而言，电动机速度/位置变化图处理要素)预先设置的参数，并且不管正常操作期间的电动机速度如何，都将减速速率计算为使得在该规定时间t3执行减速到零。
然后，在该控制器减速模式中，当控制器11输出符合上位控制操作图的上位控制命令(减速命令)时，电动机速度有时不服从该上位控制命令(减速命令)。这种故障的原因大概是电动机2或位置检测器3的错误或故障、从连接到电动机2的负载端接收的与上位控制命令(减速命令)无关的某些类型的动作等。因此，在本实施方式中，当相同的安全请求信号被输入到安全模块14中时，比较和监控部41处理用户预先在参数中设置的操作监控图(具体而言，由电动机速度/位置变化图处理要素输出的模式值)，并且将该图与基于位置检测器3检测的驱动状态量的实际电动机速度进行比较和监控。然后，尽管没有专门示出，但当电动机速度超过操作监控图的监控速度时，即使在控制器11的减速过程期间，经过了上述通道门19和20的操作员H的安全也被给予最高优先级，并且比较和监控部41立即输出HWBB启动信号以切断对电动机2的供电并强制停止电动机2。
此时，安全模块14的操作监控图(具体而言，电动机速度/位置变化图处理要素)是用户预先在参数中设置的图。具体而言，可以按照如下方式在上位控制命令(减速命令)中设置初始阶段的监控速度：在基于安全规范的最大程度内，减缓电动机2的最大速度s1，延迟受监控的速度的减速开始的定时t1和受监控的速度的减速结束的定时t2。包括监控速度的最大速度s1、减速开始定时t1和减速结束定时t2的参数值可以是应当考虑工业机器S的设计而设置的值，并且可以由用户利用工程工具22任意设置。
然后，在安全请求信号切换到“ACT”状态并且处理前进至监控速度为零的减速结束定时t2后，根据操作监控图(具体而言，HWBB启动定时处理要素)输出HWBB启动信号以切断对电动机2的供电，并且将状态改变为HWBB状态。随后，当安全控制器12将安全请求信号改变回低电平的“INACT”状态时，如图8中的SBB操作图一样，电动机2经由相同的恢复操作恢复正常操作。
执行这种时间表的SBB-D操作图实现了所谓的具有延迟的安全基块功能，这对应于在国际标准IEC 61800-5-2中定义的“安全停止1(SS1)”。根据该SBB-D操作图，即使响应于使操作员置身于危险中的状态而最终启动HWBB 32并最终切断对电动机2的供电，电动机2也首先在规定时间前主动地以某一减速速率减速，使得能够根据系统的安全需要来区别地使用SBB-D和SBB。注意，减速速率并不限于恒定速率，而是考虑到负载机器4的负载的减小而允许随时间的变化。
根据上述的SBB和SBB-D，因为HWBB 32被启动以切断对电动机2的供电，因此电动机2的驱动位置或速度不能被维持。因此，存在着用于在规定时间的减速后维持电动机2的驱动位置的SPM-D操作图和用于在规定时间的减速后维持电动机2的相对较低速度的SLS-D操作图。
图10是示出在控制器减速模式中执行的SPM-D的操作图的时间表的图。注意，应用该SPMD-D操作图的安全模块14的操作监控图仅包括图6中示出的电动机速度/位置变化图处理要素。
在图10中，当安全请求信号从低电平的“INACT”状态切换到高电平的“ACT”状态时，与图9的SBB-D的情况相似，控制器11输出用于通过规定定时t3使电动机2减速和停止的减速命令。然后，当电动机速度在到达规定时间t3而停止时，控制器11(具体而言，上位控制操作图内的电动机速度/位置变化图处理要素)向电动机控制电路部31输出指令以使得维持电动机2的驱动位置，停止向电动机控制电路部31输出操作命令，并且接着改变为等待状态。
而且，与图9的SBB-D的情况相似，安全模块14的比较和监控部41在初始阶段利用被设置为最大速度s1的监控速度来监控实际电动机速度，随后监控在减速开始定时t1处开始减速的监控速度，并且在减速结束定时t2处结束监控速度的减速。随后，比较和监控部41监控实际的电动机驱动位置(由位置检测器3检测到的驱动状态量)是否相对超过了预定的监控移动量p1。安全模块14的操作监控图(具体而言，电动机速度/位置变化图处理要素)因而把直到减速结束定时t2为止的监控速度图和随后的监控移动量p1结合起来。该监控移动量p1也是应当考虑工业机器S的设计而设置的参数值，并且可以由用户利用工程工具22任意设置。
执行这种时间表的SPM-D的操作图实现了所谓的具有延迟的安全位置监控功能(SPM-D)，这对应于在国际标准IEC 61800-5-2中定义的“安全停止2(SS2)”。根据该SPM-D操作图，只要电动机2的实际速度和驱动位置不超过预定监控图，即使安全请求信号处于“ACT”状态，HWBB32也不启动，因而电动机控制器13的切换元件133维持正常的PWM控制，并且持续地向电动机2提供电力。因而，当安全请求信号返回到低电平的“INACT”状态时，无需通过经由控制器11的恢复操作就可以立即输出操作命令以使操作恢复正常。而且，由于HWBB 32不启动，因此能够根据系统的安全要求区别使用上述的SBB和SBB-D。
在上述SPM-D中，当实际电动机速度或电动机位置超过操作监控图的监控速度或监控移动量p1时，比较和监控部41立即输出HWBB启动信号并且切断对电动机2的供电并强制停止电动机2。
图11是示出在控制器减速模式中执行的SPM-D操作图的另一时间表的图。
在图11中，当安全请求信号从低电平的“INACT”状态切换到高电平的“ACT”状态时，如图10所示，控制器11输出用于通过规定时间t3使电动机2减速和停止的减速命令。不管怎样，当实际电动机速度在该减速过程中超过操作监控图的监控速度时，即使处于控制器11的减速控制期间，比较和监控部41仍然立即输出HWBB启动信号并且切断对电动机2的供电并强制停止电动机2。
图12是示出在控制器减速模式中执行的SLS-D操作图的时间表的图。注意，应用该SLS-D操作图的安全模块14的操作监控图仅包括图6中示出的电动机速度/位置变化图处理要素。
在图12中，当安全请求信号从低电平的“INACT”状态切换到高电平的“ACT”状态时，与图9和图10的SBB-D和SPM-D的方式相同，控制器11输出用于用规定时间t3使电动机2减速和停止的减速命令。然而，在SLS-D的情况下，电动机2并不需要在规定时间t3结束时完全停止，而是可以减速到相对低的限制速度s3。然后，当到达规定时间t3时，控制器11(具体而言，上位控制操作图内的电动机速度/位置变化图处理要素)向电动机控制电路部31输出具有速度限制的操作命令以将电动机速度维持在限制速度s3。
而且，与图9和图10的SBB-D和SPM-D的情况相似，安全模块14的比较和监控部41在初始阶段中按照被设置为最大速度s1的监控速度来监控实际电动机速度，随后监控在减速开始定时t1处开始减速的监控速度，并且在监控结束定时t2处结束监控速度的减速。随后，比较和监控部41监控实际的电动机驱动速度是否超过相对较低的监控速度s2。当实际电动机速度超过监控速度s2时，与图11的情况相似，比较和监控部41立即输出HWBB启动信号并且切断对电动机2的供电并强制停止电动机2。这个被设置为相对较低值的监控速度s2也是应当考虑工业机器S的设计和操作员H的安全而设置的参数值，并且可以由用户利用工程工具22任意设置。
执行这种时间表的SLS-D操作图实现了所谓的具有延迟的安全限制速度监控功能(SLS-D)，这对应于在国际标准IEC 61800-5-2中定义的“安全限制速度(SLS)”。同样在该SLS-D操作图中，只要电动机2的实际速度不超过预定监控图，HWBB 32就不启动，因而电动机控制器13维持正常控制状态，并且持续地向电动机2提供电力。因而，控制器11无需通过恢复操作就可以立即恢复正常操作。而且，由于电动机速度并没有完全停止，因此能够根据系统的安全要求区别使用上述SBB、SBB-D和SPM-D。
接着，如上所述，在本实施方式中，安全控制器12能够输出两个独立的安全请求信号，并且控制器11、电动机控制器13和安全模块14可以向各个安全请求信号选择性地应用4种上述类型的操作图中的任一个。换句话说，可以在两个系统上针对相同的安全请求信号并行地执行上位控制操作图和操作监控图。在本实施方式中，当两个安全请求信号的输入重叠且两个分别对应的操作图并行地同时执行时，在控制器11的上位控制操作图或者在安全模块14的操作监控图中，不管启动顺序如何，优先地应用将会最安全地降低电动机2的速度的操作图。
图13示出了控制器减速模式中的如下情况的时间表，即，SLS-D操作图被应用于与第一安全请求信号相对应的第一操作图，并且SBB-D操作图被应用于与第二安全请求信号相对应的第二操作图。
在图13所示的示例中，在仅第一安全请求信号被首先切换到“ACT”状态的时段中，控制器11立即输出符合SLS-D的第一操作图(上位控制操作图)的减速命令A以使电动机2减速，并且安全模块14根据第一操作监控图(操作监控图)在预定的减速开始定时处开始对第一监控速度进行减速。
然而，如在所示出的示例中那样，当第二安全请求信号在安全模块14结束对上述的SLS-D的监控速度的减速和停止前切换到“ACT”状态时，控制器11开始与SLS-D的第一操作图并行地执行SBB-D的第二操作图。在该示例中，第二操作图被设置为比第一操作图的电动机速度减速速率高的电动机速度减速速率，因而在本实施方式中，如上所述地优先于第一操作图应用第二操作图。也就是说，控制器11向电动机控制器13输出对应于第二操作图的减速命令B来取代之前输出的对应于第一操作图的减速命令A，因而安全模块14基于代替了符合第一操作图的第一监控速度的符合第二操作图的第二监控速度来监控实际电动机速度。
然后，根据被优先应用的SBB-D的第二操作图，当到达预先在SBB-D中设置的减速结束定时t2并且安全模块14的第二监控速度减速到零时，安全模块14强制启动HWBB 32以切断对电动机2的供电。当HWBB 32被如此启动并且两个安全请求信号均相继切换到“INACT”状态时，在经过控制器11的恢复操作后，恢复正常操作。
注意，尽管图13中示出的示例代表向两个安全请求信号应用不同类型的操作图的情况，但本发明不限于此，而是允许应用相同类型的操作图。在这种情况下，即使操作图类型相同，通过使得相应参数值不同，也能够根据使操作员置身于危险中且由相应传感器15和16检测到的每个状态的内容来使减速和停止控制产生差异。
尽管上面结合电动机控制器13选择控制器减速模式并执行电动机2的减速和停止控制的说明性场景进行了描述，但下面描述了电动机控制器13执行主动减速模式的情况。注意，如前所述，控制器11的上位控制命令可以是位置命令和速度命令这两种形式，并且根据电动机控制电路部31使用哪种形式的上位控制命令，在主动减速模式处理中存在差异。下面继续描述了用于上位控制命令的这些形式中的每一种的处理。注意，不管使用哪种形式的上位控制命令来执行主动减速模式，电动机控制器13的自我控制操作图都仅包括图6所示的电动机速度/位置变化图处理要素。而且，同样在主动减速模式中，安全模块14的监控功能与在上述控制器减速模式中的功能相同，因此将略去对该功能的说明和描述。
图14是示出在主动减速模式中以位置命令形式执行的自我控制操作图的时间表的图。
在图14中，首先，在正常操作期间，安全请求信号维持低电平的“INACT”状态，并且电动机2被以预定电动机速度驱动。在此期间，控制器11输出电动机2的目标驱动位置作为上位控制命令，并且被输入了该命令的电动机控制电路部31计算电动机2的驱动速度和驱动扭矩并执行对电动机2的供电控制，使得电动机2的驱动位置遵循目标驱动位置。而且，在符合来自控制器11的上位控制命令的正常操作期间，用作电动机控制器13的内部信号的/COIN信号(稍后描述)持续维持低电平的“INACT”状态。
然后，当安全控制器12经由传感器15和16检测到使操作员置身于危险中的状态(诸如上述通道门19和20被打开)并且将安全请求信号切换到高电平的“ACT”状态时，电动机控制器13立即在主动减速模式中启动减速和停止控制来代替在该时刻前一直进行的符合来自控制器11的上位控制命令的电动机控制。也就是说，电动机控制器13通过基于由用户预先设置的参数形成的自我控制操作图的内部减速命令来控制电动机2的减速和停止。尽管没有示出，但上述自我控制操作图(具体而言，电动机速度/位置变化图处理要素)由包括减速速度、停止速度和停止持续时间的参数确定。
此时，电动机控制器13向电动机控制电路部31输出基于上述参数的位置命令形式的内部减速命令。输入的内部减速命令的目标位置与实际的电动机位置(通过位置检测器3检测到的驱动状态量)之间的差异是电动机控制位置偏离，并且上述的/COIN信号是指示该位置偏离是否落在用户预先设置的预定参数值范围内(即，实际电动机位置是否大体匹配内部减速命令的目标位置)的信号。只要电动机控制器13在主动减速模式中开始减速和停止控制，该/COIN信号就处于高电平的“INACT”状态，该状态指示位置偏离仍未落入上述预定值。
另一方面，在来自电动机控制器13的主动减速模式信号(向外部装置指示电动机控制器13将要执行主动减速模式的信号；该信号与安全请求信号的状态同步)切换到“ACT”状态时，控制器11停止向电动机控制器电路部31输出操作命令并变为等候状态。而且，由于来自控制器11的响应相对于主动减速模式此时的状态转变发生了延迟，因此即使已经在电动机控制器13内开始主动减速模式后，上位控制命令有时也被输入两次。然而，主动减速模式中的内部减速命令在此期间具有优先级。
然后，在结束了按照内部减速命令的电动机2的减速和停止控制后，电动机控制器13向电动机控制电路部31提供用于维持电动机2的驱动位置的指令。这样，/COIN信号切换到低电平的“ACT”状态。
注意，使用这种位置命令形式的电动机驱动控制，用于从主动减速模式导致的电动机停止状态恢复正常操作的条件包括：安全信号请求的“INACT”状态，其指示已经例如通过关闭上述通道门19和20清除了使操作员置身于危险中的状态；已过去的时间量大于或等于在参数中设置的停止持续时间(保持停止位置的时段)；以及/COIN信号的“ACT”状态，其指示位置偏差处于上述预定值范围内。
因而，一旦全部满足了从主动减速模式导致的电动机停止状态恢复正常操作的条件，来自电动机控制器13的上述主动减速模式信号就切换到“INACT”状态，并且控制器11开始恢复操作以恢复正常操作。而且，当通过控制器11恢复了正常操作时，电动机控制器13针对来自控制器11的上位控制命令恢复位置控制，并且由于电动机驱动位置的响应相对于上位控制命令发生延迟，位置偏离从上述预定值偏移，导致/COIN信号切换到“INACT”状态。
图15是示出在主动减速模式中以速度命令形式执行的自我控制操作图的时间表的图。
在图15中，在安全请求信号维持低电平的“INACT”状态的正常操作期间，控制器11输出电动机2的目标驱动速度作为上位控制命令，并且被输入了该命令的电动机控制电路部31计算电动机2的驱动扭矩并对电动机2执行供电控制，使得电动机2的驱动速度匹配目标驱动速度。而且，在符合来自控制器11的上位控制命令的正常操作期间，用作电动机控制器13的内部信号的/V-CMP信号(稍后描述)持续维持低电平的“INACT”状态。
然后，当安全控制器12将安全请求信号切换至高电平的“ACT”状态时，电动机控制器13立即在主动减速模式中启动减速和停止控制，并且通过基于由用户预先设置的参数形成的自我控制操作图的内部减速命令来控制电动机2的减速和停止。尽管没有专门示出，但上述自我控制操作图由包括减速速率、停止速度和停止持续时间的参数确定。
此时，电动机控制器13向电动机控制电路部31输出基于上述参数的速度命令形式的内部减速命令。然后，电动机控电路部31控制供电，使得基于位置检测器3检测的驱动状态量的实际电动机驱动速度匹配目标驱动速度。上述/V-CMP信号是指示实际电动机速度与内部减速命令的目标速度之间的速度偏差是否落入用户预先设置的预定参数值范围内(即，指示实际电动机速度是否大体匹配内部减速命令的目标速度)的信号。只要电动机控制器13在主动减速模式中开始减速和停止控制，该/V-CMP信号就处于低电平的“INACT”状态，该状态指示速度偏差仍未落入上述预定值的范围内。
另一方面，在来自电动机控制器13的主动减速模式信号(向外部装置指示电动机控制器13将执行主动减速模式的信号；该信号与安全请求信号的状态同步)切换到“ACT”状态时，控制器11停止向电动机控制器电路部31输出操作命令并改变为等候状态。而且，由于此时来自控制器11的响应相对于主动减速模式的状态转变发生延迟，因此即使已经在电动机控制器13内开始主动减速模式后，上位控制命令有时也被输入两次。然而，主动减速模式中的内部减速命令在此期间具有优先级。然后，在结束了按照内部减速命令的电动机2的减速和停止控制后，电动机控制器13向电动机控制电路部31提供用于维持电动机2的驱动位置的指令。这样，/V-CMP信号切换到高电平的“ACT”状态。
注意，使用这种速度命令形式的电动机驱动控制，用于从主动减速模式导致的电动机停止状态恢复正常操作的条件包括：安全请求信号的“INACT”状态，其指示已经例如通过关闭上述通道门19和20清除了使操作员置身于危险中的状态；已过去的时间量大于或等于在参数中设置的停止持续时间(保持停止位置的时间周期)；以及/V-CMP信号的“ACT”状态，其指示速度偏离处于上述预定值范围内。
因而，一旦全部满足了从主动减速模式导致的电动机停止状态恢复正常操作的条件，来自电动机控制器13的上述主动减速模式信号就切换到“INACT”状态，并且控制器11输出操作命令以恢复正常操作。而且，当通过控制器11恢复了正常操作时，电动机控制器13针对来自控制器11的上位控制命令来恢复速度控制，并且由于电动机驱动位置的响应相对于上位控制命令发生延迟，速度偏离从上述预定值偏移，导致/V-CMP信号切换到“INACT”状态。
如上所述，根据本实施方式的电动机驱动系统1，不管是否存在向控制器11输入安全请求信号的系统构造，或者是否存在输出符合控制器11本身的上位控制操作图的上位控制命令的功能，电动机控制器13都能够在需要电动机2减速和停止的预定状态中可靠地执行预定的减速和停止操作处理，即，仅利用电动机控制器13就充分地确保符合安全规范。
而且，当出现电动机2的实际驱动状态量超过操作监控图的操作状态时，安全模块14的比较和监控部41能够检测到该状态并采取适当行动，使得能够更可靠地确保符合安全规范。
因此，本实施方式的电动机控制器13和安全模块14能够适应多功能的具有多样化系统构造的工业机器S并轻松地确保安全以及确保符合安全规范。
尽管电动机控制器13和安全模块14在上述实施方式中均单独地包括独立的CPU，但本发明不限于此。例如，可以将电动机控制器13和安全模块14一体地合并起来，使得利用单个CPU执行控制。在这种情况下，一体地设计的电动机控制器既输入上位控制命令也输入安全请求信号，既具有操作监控图也具有自我控制操作图，并且包括比较和监控部。在这种情况下，可以利用单个单元轻松地确保符合安全规范。
尽管控制器11和安全控制器12在上述实施例中均单独地包括独立的CPU，但本发明不限于此。例如，可以将控制器11和安全控制器12一体地合并起来，使得利用单个CPU执行控制。在这种情况下，一体地设计的控制器连接到传感器15和16中的每一个，并且既输出上位控制命令也输出安全请求信号。
而且，尤其在本实施方式中，电动机控制器包括HWBB 32，使得能够执行操作图的处理，该处理包括以下步骤：切断对电动机2的供电，以及在出现操作监控图被超过的操作状态时，启动HWBB 32来切断对电动机2的供电并且可靠和快速地使电动机2减速和停止。
而且，尤其在本实施方式中，控制器11、电动机控制器13以及比较和监控部41均能够处理多种类型的操作图，使得能够根据使操作员置身于危险中的状态的细节来切换操作图并要求电动机2的减速和停止，并且还向控制器11、电动机控制器13以及比较和监控部41应用相同类型的操作图，由此避免它们之间的不一致性。
而且，尤其在本实施方式中，当存在可能出现使操作员置身于危险中从而需要电动机2减速和停止的多种类型的状态的可能性时，安全控制器12能够输出对应于各个状态的安全请求信号。然后，控制器11、电动机控制器13以及比较和监控部41可以区分相应的安全请求信号，即，可以根据使操作员置身于危险中并要求电动机2减速和停止的状态中的差异来处理操作图。而且，在要求电动机2减速和停止的多个状态以重叠方式出现的情况下，能够以将符合各个状态的操作图组合起来的方式执行处理。使用这种安排，当存在可能出现使操作员置身于危险中的多种类型的状态从而要求电动机2减速和停止的可能性时，可以实现能够针对这些状态中的每一个实现实时响应的系统构造。
而且，尤其在本实施例中，即使将操作员置身于危险中并需要电动机2减速和停止的多个状态以重叠方式出现的情况下，也可以不管状态出现的顺序如何而优先地处理具有最高安全级别的降低电动机2的速度的操作图，使得能够以对于操作员H来说最安全的方式执行电动机2的减速和停止操作。
注意，在本发明中，除安全差异之外，以重叠方式处理的操作图的应用优先级顺序可以通过由用户预先设置的优先级顺序确定。凭借不考虑出现顺序如何而任意设置操作图优先级顺序的能力，能够以用户优选的操作形式执行电动机2的减速和停止操作。
而且，尤其在本实施方式中，在同时处理多个操作图的情况下，当HWBB 32被启动时优先地应用这些图中的一种以强制电动机2减速和停止，使得能够更可靠地确保符合安全规范。
而且，尤其在本实施方式中，用户可以根据系统的安全需求来区分地使用控制器减速模式中的上述SBB、SBB-D、SPM-D以及SLS-D操作图、在主动减速模式中基于参数设置的自我控制操作图以及基于与这些操作图一起使用的参数设置的操作监控图，使得能够确保包括电动机驱动系统1的工业机器S等的高度多功能性和外部区域的高度安全性。
而且，尤其在本实施方式中，工程工具22可用于选择操作图并任意设置规定各个操作图处理步骤的特定定时和量的参数值，使得能够设置适于负载机器4的构造或适于包括电动机驱动系统1的工业机器S等的系统构造，由此可靠地确保符合安全规范。而且，基于密码的安全等可以用于确保除了管理员以外的任何人都不能轻易地执行利用工程工具22进行的设置和更新操作，由此增加了整个电动机驱动系统1的可靠性并进一步使符合安全规范更加简单。
注意，尽管已经结合其中在电动机2的实际驱动状态量超过操作监控图时由安全模块14的比较和监控部41启动HWBB 32以切断对电动机2的供电的说明性场景描述了上述内容，但本发明不限于此，而是允许例如系统简单地针对这种状态向用户进行警告。而且，电动机控制器13还可以具有安全模块14的功能，使得电动机控制器13能够输入来自安全控制器12的安全请求信号。而且，控制器11还可以具有安全控制器12的功能，使得控制器11能够输入来自传感器15和16的检测信号。
而且，除了上述示例以外，上述实施方式和示例性修改的技术也可以适当组合。
尽管本文中没有单独地描述其他示例，但是可以在不偏离本发明的精神和范围的条件下做出各种变化和修改。

Claims (9)

1.一种电动机驱动系统(1)，该电动机驱动系统(1)包括：
用于驱动负载机器(4)的电动机(2)；
驱动状态量检测器(3)，其机械连接到所述电动机(2)，并且被配置成检测与所述电动机(2)相关的驱动状态量；
电动机控制部，其被配置成对所述电动机(2)执行供电控制；
上位控制部(11)，其能够向所述电动机控制部输出上位控制命令并对所述电动机控制部的所述供电控制进行控制；以及
安全请求部(12)，其在应当使所述电动机(2)减速或停止的预定条件被满足时向所述电动机控制部输入安全请求信号；
其特征在于：
所述电动机控制部包括：
电动机控制电路部(31)，其根据预定的驱动控制命令同时参照所述驱动状态量作为反馈信号，来执行所述供电控制；
模式选择和执行部，其被配置成在所述安全请求信号被输入时选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式，在所述第一安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部(31)输入符合预定的上位控制操作图的所述上位控制命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机(2)的减速控制或停止控制，而在所述第二安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部(31)输入在所述电动机控制部内产生的符合预定的自我控制操作图的内部减速命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机(2)的减速控制或停止控制；以及
比较和监控处理部(41)，当所述安全请求信号被输入时，所述比较和监控处理部(41)将所述驱动状态量与预定的操作监控图进行比较，并且监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动系统(1)，其特征在于：
所述电动机控制部包括供电切断部(32)，该供电切断部(32)在供电切断信号被输入时切断从所述电动机控制电路部(31)对所述电动机(2)的供电。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动系统(1)，其特征在于：
所述比较和监控处理部(41)在所述驱动状态量超过所述操作监控图时向所述供电切断部(32)输出所述供电切断信号。
4.根据权利要求3所述的电动机驱动系统(1)，其特征在于：
所述比较和监控处理部(41)在输入所述安全请求信号之后的预定定时向所述供电切断部(32)输出所述供电切断信号。
5.根据权利要求3所述的电动机驱动系统(1)，其特征在于：
所述上位控制部(11)的所述上位控制操作图、所述电动机控制部的所述自我控制操作图以及所述比较和监控处理部(41)的所述操作监控图全部能够应用相同的多种类型的操作图。
6.根据权利要求5所述的电动机驱动系统(1)，其特征在于：
所述安全请求部(12)能够输出多个所述安全请求信号；并且
所述上位控制部(11)、所述电动机控制部以及所述比较和监控处理部(41)中的每一个都向所述多个安全请求信号应用相同类型的操作图并且并行地单独处理所应用的多个操作图。
7.一种电动机控制器(13)，该电动机控制器(13)基于从上位控制部(11)输入的上位控制命令对电动机(2)执行供电控制，并且接收由机械连接到所述电动机(2)的驱动状态量检测器(3)检测到的与所述电动机(2)相关的驱动状态量以及在满足了应当使所述电动机(2)减速或停止的预定条件时从安全请求部(12)输出的安全请求信号，所述电动机控制器(13)包括：
电动机控制电路部(31)，其根据预定的驱动控制命令同时参照所述驱动状态量作为反馈信号，来执行所述供电控制；和
模式选择和执行部，其被配置成在所述安全请求信号被输入时选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式，在所述第一安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部(31)输入符合预定的上位控制操作图的所述上位控制命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机(2)的减速控制或停止控制，而在所述第二安全功能模式中，通过输入在所述电动机控制器(13)内产生的符合预定的自我控制操作图的内部减速命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机(2)的减速控制或停止控制。
8.一种连接到电动机控制器(13)的安全功能扩展器(14)，所述电动机控制器(13)包括对驱动负载机器(4)的电动机(2)执行供电控制的电动机控制电路部(31)和在供电切断信号被输入时切断对所述电动机(2)的供电的供电切断部(32)，其中：
所述安全功能扩展器(14)接收由机械连接到所述电动机(2)的驱动状态量检测器(3)检测到的与所述电动机(2)相关的驱动状态量以及在满足了应当使所述电动机(2)减速或停止的预定条件时从安全请求部(12)输出的安全请求信号作为输入；并且
所述安全功能扩展器(14)包括比较和监控处理部(41)，在所述安全请求信号被输入时，所述比较和监控处理部(41)将所述驱动状态量与预定的操作监控图进行比较，并且在所述驱动状态量超过所述操作监控图时向所述供电切断部(32)输出所述供电切断信号。
9.一种电动机控制器(13)，该电动机控制器(13)基于从上位控制部(11)输入的上位控制命令对电动机(2)执行供电控制，并且接收由机械连接到所述电动机(2)的驱动状态量检测器(3)检测到的与所述电动机(2)相关的驱动状态量以及在满足了应当使所述电动机(2)减速或停止的预定条件时从安全请求部(12)输出的安全请求信号，所述电动机控制器(13)包括：
电动机控制电路部(31)，其根据预定的驱动控制命令同时参照所述驱动状态量作为反馈信号，来执行所述供电控制；
模式选择和执行部，其被配置成在所述安全请求信号被输入时选择并执行第一安全功能模式或第二安全功能模式，在所述第一安全功能模式中，通过向所述电动机控制电路部(31)输入符合预定的上位控制操作图的所述上位控制命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机(2)的减速控制或停止控制，而在所述第二安全功能模式中，通过输入在所述电动机控制器(13)内产生的符合预定的自我控制操作图的内部减速命令作为所述驱动控制命令来执行对所述电动机(2)的减速控制或停止控制；以及
比较和监控处理部(41)，在所述安全请求信号被输入时，所述比较和监控处理部(41)将所述驱动状态量与预定的操作监控图进行比较，并且监控所述驱动状态量是否超过所述操作监控图。
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