ABB MicroFlex e150 STO 安全回路原理與接線實戰（zhàn）詳解

一、引（yǐn）言

在現（xiàn）代工業自動化中，伺服驅動器的安全功能已成為設備設計中不可或缺的（de）環節。尤其是在需要快速、可靠（kào）停（tíng）止電機輸出扭矩的應用場（chǎng）景中，**STO（Safe Torque Off，安全扭矩關閉）**功能發揮（huī）著重要作用。ABB MicroFlex e150 伺服（fú）驅動器作為一款高性能的多用途伺服（fú）驅動設備，內置了符合國際安全標準的雙通道 STO 安全輸入回路。正確理解其原理與接線方法，不僅關係到設備能否正常（cháng）運行，更直接影響到現場人員和設備的安全。

本文將基於（yú）實際說明書資料與調試經驗，深（shēn）入剖析 ABB MicroFlex e150 的 STO 接口設計、工作原理及台架調試與工程應用的接線方案。

二、STO 功能概述

1. 什麽是 STO

STO（Safe Torque Off）是一種（zhǒng）安全功能，用於立即切斷電機的（de）驅動脈衝，使電機停止產生轉矩，從而防止意外的運動。它的特點是：

• 快速響應：無需機械製動即可切斷驅（qū）動信號（hào）；

• 無機械（xiè）磨損：通過（guò）電子方式實現，不會造成製動器磨損；

• 安全可靠：符（fú）合 EN ISO 13849-1 和 IEC 61800-5-2 等國際安全標準（zhǔn）。

在 ABB MicroFlex e150 中，STO 輸入端控製的是電機輸出功率部分的（de）功率晶體（tǐ）管（IGBT）驅（qū）動許可（kě），一（yī）旦檢測到 STO 斷開，驅動器立即關閉電機扭矩。

2. 雙通道冗餘設計

ABB MicroFlex e150 的 STO 電路為 雙通道（STO1 與 STO2），即：

• STO1：端（duān）子 X3:18（正）與 X3:8（SREF 公共端）

• STO2：端子 X3:19（正）與 X3:9（SREF 公共端）

兩個通道相互獨立，任何一通道斷開，驅動器都會判定為不安全狀態並（bìng）切斷輸出。這種設計提升了（le）係統（tǒng）的（de）容錯能力，滿足（zú）了更高等級的安全需求。

三、硬件結構與原理分析

1. 接口布局

根據 ABB 官方（fāng）硬件手冊，MicroFlex e150 的 X3 接口為多功能數字輸入/輸出端，其中：

• 18 腳（jiǎo）（STO1）：安（ān）全輸入通道 1 正端

• 8 腳（SREF）：安全輸（shū）入通道 1 參考地

• 19 腳（STO2）：安全輸入（rù）通道 2 正端

• 9 腳（SREF）：安全輸入通道 2 參考地

驅動器的控製電源輸入位於 X2 接（jiē）口（+24V 和 0V），這一路電源（yuán）既為控製（zhì）係統供電（diàn），也為 STO 輸入回路（lù）提供信號電源。

2. 內部電路（lù）原理

從手冊電氣原理圖可知，每路 STO 輸入內部均串聯有：

• 33 Ω 電阻（限流）

• 6.8 kΩ 電（diàn）阻（偏置）

• 光（guāng）耦隔離器 TLP281

• 內部 DGND 接地（dì）

當外（wài）部給 STO 輸入提供電壓（Vcc 對 SREF），光（guāng）耦導通，驅動器檢測到通（tōng）道閉合，允許電機輸出（chū）；反之則進入安全停機狀態（E10033 報警）。

四、E10033 報（bào）警原（yuán）因（yīn）與（yǔ）解除方法

1. 報警原因

E10033 報（bào）警在（zài）手冊中定義（yì）為 STO 輸入未閉（bì）合。常見原（yuán）因包括：

• 調試階段 STO 未接（jiē）線（常見於實驗（yàn）室測試時）

• 僅（jǐn）接通了（le）一路 STO（另一通道懸空）

• 安全繼（jì）電器未閉合或（huò）外部安全回（huí）路斷開（kāi）

• 接線錯誤，SREF 與控製電源地未（wèi）正確共（gòng）地

2. 臨時測試接法

在台（tái）架調試（shì）或無安全回路的實驗（yàn）條件下，可（kě）通（tōng）過臨時短（duǎn）接的方法（fǎ）消除 E10033：

1. 從 X2:+24V 分兩路（lù）引線，分別接到 X3:18（STO1） 和 X3:19（STO2）

2. 從（cóng） X2:0V 分兩路引線（xiàn），分別接到 X3:8（SREF） 和 X3:9（SREF）

3. 確保兩路 STO 同時得到 +24V 對 SREF 的（de）供電信號

4. 上電（diàn）後 E10033 消失（shī），即可正常使能

⚠ 這種方法僅限測（cè）試，不得在實際生產中使用。

五、工程（chéng）應用中（zhōng）的安（ān）全接（jiē）線方案

在正式工程（chéng）應用中，STO 通（tōng）道應由安全控（kòng）製設備驅動（dòng），例（lì）如：

• 雙通（tōng）道安全繼電器（如 Pilz PNOZ 係列）

• 安全 PLC（如 ABB Pluto、Siemens S7-1500F）

• 急（jí）停按鈕 + 安（ān）全繼電器組合

1. 接線要點

• 雙通（tōng）道獨立布線：STO1 與 STO2 分別由安全繼電（diàn）器兩個（gè）獨立觸點控製

• 同（tóng）一參考地：SREF 必須與（yǔ）控製電源 0V 共地

• 屏蔽與抗幹擾：STO 信號線宜使用雙絞屏蔽線，屏蔽層單端接地

2. 安全（quán）等級計（jì）算（suàn）

依據 EN ISO 13849-1，可通過雙通道 STO 與安全繼電器組合，達到 PL e / SIL3 安（ān）全等（děng）級。
這種組合（hé）在機械手臂、數控機床、包裝生產（chǎn）線（xiàn）等需要快速停機的設備中非常常見（jiàn）。

六、現（xiàn）場調試經驗分享

1. 首次（cì）上電必查 STO：驅動器出（chū）廠默認啟用 STO 功能，若不接（jiē）線直接上電，會必（bì）然報（bào） E10033。

2. 軟件監控 STO 狀態（tài）：在 Mint WorkBench 軟件中，可以實時查看 STO 輸（shū）入狀態，方便（biàn）判斷是接線問題還是外部（bù）安全回路問題。

3. 測試方法：在調試階段（duàn），可用 24V 電源替代安全繼電器，驗證驅動器（qì）響應速度與狀態變化。

4. 避免誤接（jiē）高壓：STO 輸入隻能（néng）接 24V DC，接入 AC 或（huò）高（gāo）於 30V DC 會損壞光耦。

5. 不要混接 SREF：SREF 隻（zhī）能與 STO 對應通道的負端共用，不能隨意互換或懸空。

七、結論（lùn）

ABB MicroFlex e150 的 STO 接口設（shè）計符合高等（děng）級安全要求，雙通道冗（rǒng）餘確保了電機在關鍵時刻能夠快速、可靠地切斷扭矩（jǔ）輸出（chū）。無論是在台架調試還是現場工程應用，理解 STO 的（de）原理（lǐ）與正確接線方法都是保（bǎo）證驅動器正常運行和人員設備安全的（de）前提。

總結要點：

• 雙通道 STO 必須（xū）同（tóng）時（shí）閉合才能使能驅動器；

• 台架測試可臨（lín）時用 24V 電源短接，但實際應用必（bì）須接入合規的安全回（huí）路；

• 正確接線、合理屏蔽與共地是避免 STO 誤動作的關鍵。