安全功能表

描述	Universal Robots 安全功能和安全 I/O 符合 PLd 类别 3 (ISO 13849-1)，其中每个安全功能的 PFH 值均小于 1.8E-07。 PFH 值已更新，提供了更大的设计灵活性，以实现供应链弹性。对于安全 I/O，包括外部装置或设备在内的最终安全功能由整体架构和所有 PFH（包括 UR 机器人安全功能 PFH）的总和确定。如果超过任何安全功能限值，或者在控制系统的安全功能或安全相关部分中检测到故障，UR 会将安全状态定义为停止并切断驱动器电源（停止类别 1 或 0⁴ 立即切断电源）。

SF1 ^{1、2、3、4} 紧急停止（ISO 13850）	会发生什么？	公差	影响
按下示教盒¹上的急停按钮或外部急停（如果使用急停安全输入）会导致 1 类停止⁴，机器人执行器和工具 I/O 的电源将被切断。控制器 I/O 转为“低电平”。命令¹ 所有关节停止运行，当所有关节处于监控静止状态时，电源被切断。请参阅“停止时间和停止距离安全功能”⁵。仅用于紧急情况；不用于防护，因为其启动需要手动操作。	1 类停止 (IEC 60204-1)	不适用	机器人、机器人工具 I/O 和控制器 I/O
SF2 ^{3, 5} *安全停止（符合 ISO 10218-1 的保护性停止）**	会发生什么？	公差	影响
此安全功能由外部保护装置使用安全输入启动，安全输入会启动 2 类停止⁴。目的是防止人员受伤，而不是保护机器人、设备或产品。工具 I/O 不受防护停止影响。如果连接了使动装置，则可以将防护停止配置为仅在自动模式下有效。请参阅“停止时间和停止距离安全功能”。⁵ *在 2006 年之前，这被称为“安全停止”或“防护停止”。	停机类别 2 (IEC 60204-1) SS2 停止（如 IEC 61800-5-2 中所述）	不适用	机器人
防护停止重置	会发生什么？	公差	影响
配置为“防护重置”且外部复位连接从低电平转换为高电平时，防护停止会重置。用于启动 SF2 重置的安全输入。	重置 SF2 的输入	不适用	机器人

SF3 关节位置限位（基于软件的轴限位）	会发生什么？	公差	影响
设置允许的关节位置上限和下限。不考虑停止时间和距离，因为不会违反限值。每个关节都可以有自己的限值。直接限制关节可以在该范围内移动的一组允许的关节位置。根据 ISO 10218-1:2011 第 5.12.3 条，这是一种安全级软轴限制和空间限制。	不允许运动超过任何限值设置。可以降低速度，以便运动不会超过任何限值。将启动机器人停止，以防止超过任何限值。	5°	关节（每个）
SF4 关节速度限制	会发生什么？	公差	影响
设置关节速度的上限。每个关节都有自己的限值。此安全功能对接触（夹紧或瞬态）时的能量传递影响最大。直接限制关节可以执行的一组允许的关节速度。它用于限制快速关节运动，例如与奇点相关的风险。	不允许运动超过任何限值设置。可以降低速度，以便运动不会超过任何限值。将启动机器人停止，以防止超过任何限值。	1.15°/s	关节（每个）
关节扭矩限值	会发生什么？	公差	影响
超出内部关节扭矩限值（每个关节）会导致 0 类停止⁴。此安全功能是出厂设置，用户无法访问。此处未显示，因为没有用户设置。	不适用	不适用	不适用
SF5 称为各种名称：位姿限值、工具限值、方向限值、安全平面、安全边界	会发生什么？	公差	影响
监控 TCP 位姿（位置和方向），并防止超过安全平面或 TCP 位姿限值。可以设置多个位姿限值（工具法兰、肘部和最多 2 个带半径的可配置工具偏移点）。方向受工具法兰或 TCP 特征 Z 方向偏差的限制。分为两部分：(1) 是用于限制可能的 TCP 位置的安全平面。 (2) 是 TCP 方向限值，以允许的方向和公差形式输入。由于存在安全平面，这就形成了 TCP 和手腕包含/排除区域。	不允许运动超过任何限值设置。可以降低速度或减少扭矩，以便运动不会超过为SF5、SF6、SF7或SF8设定的任何限值。	3° 40 mm	TCP、工具法兰、弯头

SF6 速度限制、TCP 和 Elbow	会发生什么？	公差	影响
监控 TCP 和肘部速度，以防止超过速度限值。相当于监控整个机械臂，因为 TCP 和肘部之间的部分不能比这些部分的终点移动得更快。	将启动机器人停止，以防止超过任何限值。不允许运动超过任何限值设置。	50 mm/s	TCP
SF7 力限 (TCP)	会发生什么？	公差	影响
力限值是指机器人在 TCP（工具中心点）和肘部施加的力。安全功能会持续计算每个关节允许的扭矩，以保持在 TCP 和肘部的定义力限值范围内。关节控制其扭矩输出，以保持在允许的扭矩范围内。这意味着 TCP 或肘部的力将保持在定义的力限值范围内。当力限值 SF 启动停止时，机器人将停止。 UR 标准控制器将使运动“回退”到超过力限值之前的位置。这种“回退”不属于安全功能的一部分，因为它由标准控制器完成。在启动机器人停止之前，安全控制器有一个固定的允许时间（响应时间的一部分）。	将启动机器人停止，以防止超过任何限值。不允许运动超过任何限值设置。	25 N	TCP
SF8 动量限制	会发生什么？	公差	影响
动量限值对于限制瞬态冲击非常有用。动量限值会影响整个机器人。	将启动机器人停止，以防止超过任何限值。不允许运动超过任何限值设置。	3 kg m/s	机器人

SF9 功率限制	会发生什么？	公差	影响
此功能监控机器人执行的机械功（关节扭矩乘以关节角速度的总和），这也会影响机械臂的电流以及机器人速度。此安全功能会动态限制电流/扭矩，但速度会保持不变。	电流 /扭矩动态限制	10 W	机器人
SF10 UR机器人停止输出	会发生什么？	公差	影响
当针对机器人停止输出进行配置且机器人停止时，双输出为低电平。如果未启动机器人停止，则双输出为高电平。不使用脉冲，但允许使用。如需了解集成安全功能，请参阅脚注。⁶ 这些双输出可以更改任何连接到可配置安全输入（此输入被配置为紧急停止输入）的外部急停的状态。对于停止输出，将在外部设备上进行验证，因为 UR 输出是此外部设备的外部停止安全功能的输入。此停止输出不会连接至 IMMI（注塑机接口），以防止出现不可恢复的停止情况。	如果设置了可配置输出，则在出现停止时双输出会变为低电平。	不适用	逻辑和/或设备的外部连接
SF11 带有数字输出的安全功能	会发生什么？	公差	影响
每当机器人移动（运动中）时，双数字输出都为低电平。没有运动时输出为高电平。功能安全针对 UR 机器人内的部件。如需了解集成安全功能，请参阅脚注。⁶	双输出在运动时为低电平，在没有运动时为高电平。	不适用	逻辑和/或设备的外部连接
SF12 带数字输出的“不停止” 安全功能	会发生什么？	公差	影响
当机器人停止（正在停止或处于静止状态）时，双数字输出为高电平。当输出为低电平时，机器人不处于停止过程中，也不处于静止状态。如需了解集成安全功能，请参阅脚注。⁶	当机器人正在停止或处于静止状态时，双输出为高电平。	不适用	逻辑和/或设备的外部连接

SF13 带数字输出的“降级主动 ”安全功能	会发生什么？	公差	影响
当安全功能的缩减设置激活（或启动）时，双数字输出为低电平。功能安全针对 UR 机器人内的部件。如需了解集成安全功能，请参阅脚注。⁶	当缩减设置激活时，双输出为低电平。	不适用	逻辑和/或设备的外部连接
SF14 “降级未激活” 安全功能（带数字输出）	会发生什么？	公差	影响
当安全功能的机器人缩减设置未激活（或未启动）时，数字输出为低电平。功能安全额定值针对 UR 机器人内的部件。如需了解集成安全功能，请参阅以下脚注。⁶	当缩减设置未激活时，双输出为低电平。	不适用	逻辑和/或设备的外部连接
“缩减激活”输入 SF 参数设置更改	会发生什么？	公差	影响
“缩减”不是一种模式。它是一种设置变化，启动方式如下：在内部由安全平面/边界启动（从平面 2厘米处开始，在平面 2厘米内实现缩减设置）或在外部通过使用外部输入启动，这会在触发输入的 500毫秒内实现缩减设置。当外部连接为低电平时，会启动“缩减模式”。 “启用缩减”将所有缩减限值设为“启用”状态。 “缩减”不是一种安全功能。 “缩减”是一种对安全功能进行参数设置的方法。 “缩减”是一种状态变化，该变化会影响以下安全功能的设置：关节位置、关节速度、TCP 位姿、TCP 速度、TCP 力、动量、功率、停止时间和停止距离。验证并确认机器人应用的所有参数设置。	不适用	不适用	机器人

SF15 负载为时间限制	会发生什么？	公差	影响
实时监控各种情况，以免超过停止时间限值。限制机器人速度，以免超过停止时间限值。⁷	不允许实际停止超过限值设置。导致速度降低或机器人停止以免超过限值。	50 ms	机器人
SF16 制动距离限制	会发生什么？	公差	影响
实时监控各种情况，以免超过停止距离限值。限制机器人速度，以免超过停止距离限值。 ⁷	不允许实际停止超过限值设置。导致速度降低或机器人停止以免超过限值。	40 mm	机器人
SF17 安全原点位置 “受监控位置”	会发生什么？	公差	影响
安全功能，用于监控符合安全等级要求的输出，以确保仅当机器人处于配置和监控的“安全原点位置”时，才能激活输出。如果在机器人未处于配置位置时激活输出，则启动 0 类停止。	仅当机器人处于配置的“安全原点位置”时，才会激活“安全原点输出”	1.7°	逻辑和/或设备的外部连接
模式开关输入	会发生什么？	公差	影响
当外部连接为低电平时，自动模式（运行）处于有效状态。当外部连接为高电平时，操作模式为编程/示教。建议: 与使动装置一起使用，即 UR 示教盒，带有集成的 3- 档位使动装置。处于示教/编程模式时， TCP 速度最初被限制为 250 mm/s。可以使用示教盒“速度滑块”手动增加速度，但一旦激活使动装置，速度限值将重置为 250 mm/s。	SF2 的输入	不适用	机器人

SF18 （3 位置启用）安全功能 ^{8 输入}	会发生什么？	公差	影响
一个 3 档位使动装置⁹有 3 个开关位置：关、开、关（紧压时的执行顺序）。完全释放后，装置处于关闭状态。按压或紧压到中间位置时，它处于开启状态。完全按压（紧压）时，它会处于关闭状态。当 3P 使动装置处于“开启”状态时，将启用运动。在手动模式下，当外部使动装置连接关闭时，安全系统在内部启动 SF2，即 2 类停止。建议：与模式开关结合使用，作为安全输入¹⁰。	在手动模式下，当 SF18 输入为低电平时，内部触发 SF2。 2 类停止 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)	不适用	机器人及与 SF19 和 SF20 的外部连接
SF19 3PE（3位置启用）安全功能⁸ 带数字输出	会发生什么？	公差	影响
在自动模式（ “正在运行” ）下，SF19 的输出为高电平。在手动模式下，有任何使动装置¹¹ 处于关闭状态（不在中间的开启位置，表示使动装置已释放或完全按下）时，会触发 SF2，导致 2 类停止 (SS2)，且 SF19 的输出为低电平。 ⁸ 在手动模式下，使用自由驱动和 3PE 时：如果自由驱动被激活并且所有 3PE 均处于关闭状态，则 SF19 的输出为高电平。有任何 3PE 处于开启状态，则 SF19 的输出为低电平。如果自由驱动未被激活并且所有 3PE 均处于开启状态，则 SF19 的输出为高电平。如果任何 3PE 处于关闭状态，则 SF19 的输出为低电平。	在手动模式下，当 3PE 处于“关 ”状态时，输出为 LOW，且 SF2 被内部触发。 2 类停止 (IEC 60204-1) SS2 (IEC 61800-5-2)	不适用	逻辑和/或设备的外部连接

SF20 3PE（3位置使能）“非”状态安全功能⁸ 带数字输出	会发生什么？	公差	影响
在自动模式（ “正在运行” ）下，SF20 的输出为低电平。在手动模式下，当任何启用^装置11处于“关”状态（即未处于中间“开”位置，这意味着启用装置已被松开或完全按下）时，SF20的输出为高电平。⁷ 在手动模式下，使用自由驱动和 3PE 时：如果自由驱动被激活并且：所有 3PE 均处于关闭状态，则 SF20 的输出为低电平。如果任何 3PE 处于开启状态，则 SF20 的输出为高电平。如果自由驱动未被激活并且：所有 3PE 均处于开启状态，则 SF20 的输出为低电平。如果任何 3PE 处于关闭状态，则 SF20 的输出为高电平。注意： SF20 是 SF19 的反转版本，其输出状态与 SF19 相比在逻辑上相反。	在手动模式下，当 3PE 处于关闭状态时，输出为高电平。	不适用	逻辑和/或设备的外部连接
SF21 手腕夹紧扭矩限值	会发生什么？	公差	影响
监视腕关节的扭矩，以避免过高的夹紧扭矩。不允许手腕夹紧扭矩超过限值。此安全功能可配置为禁用。	导致机器人停止运行，以避免超过限值。	不适用	机器人
SF22 输出由安全平面 (SF5) 触发	会发生什么？	公差	影响
每当被监控的TCP位姿越过安全平面时，双输出即为低电平。多种位姿均可触发双输出（工具法兰、肘部，以及最多2个可配置的、带有半径的工具偏移点）。更多详情请参阅“工具位置限制”。	当被监控的 TCP位姿穿越安全平面时，输出为LOW。	40 毫米与 SF5 相同	逻辑和/或设备的外部连接

SF23

安全平面 (SF5) 由输入信号触发

会发生什么？

公差

影响

当两个输入均为：

HIGH.
- 被监控的TCP位姿可以自由移动。
LOW.
- 安全功能的预期效果是防止被监控的 TCP 位姿越过安全平面。然而，如果制动所需的时间或距离不足，则无法实现。
- 如果被监测的TCP位姿已经越过安全平面，或者被监测的TCP位姿即将越过安全平面，则机器人将根据停止时间和停止距离限制设置停止。

更多详情请参阅“工具位置限制”。

当

两个输入均为低电平，且
被监控的 TCP 位姿正朝安全平面移动，并且
在到达安全平面之前，若仍有足够的时间或距离可进行制动，则会启动机器人制动，以防止越过安全平面。

如果到达安全平面之前没有足够的时间或距离进行停止，则会触发机器人停止，该停止操作将符合已配置的停止时间和停止距离限制设置。然而，被监测的 TCP 位姿将穿越安全平面。

40 毫米，与 SF5 相同

TCP、工具法兰、弯头

表 1 脚注

¹对于安全数据，示教盒、控制器和机器人内部的通信为 SIL 2（根据 IEC 61784-3）。

²急停验证：示教盒急停按钮在示教盒内进行评估，随后通过 SIL2 通信与安全控制器进行通信¹。要验证示教盒急停功能，请按下示教盒急停按钮并验证是否产生急停。这验证了急停已在示教盒内连接，急停功能正常，并且示教盒已连接到控制器。

³如果机器人安全功能与外部设备、装置或逻辑“集成”或“连接”，则得到的集成安全功能的 PFH 是所有 PFH 值之和，其中包括机器人安全功能的 PFH 值。

⁴符合 IEC 60204-1 (NFPA79) 的停止类别。对于急停，仅允许 0 类和 1 类停止。

0 类和 1 类停止会导致驱动器电源断开，0 类停止为立即停止，1 类停止为受控停止（例如先减速至停止，然后断开驱动器电源）。

2 类停止是不断开驱动器电源的停止。 2 类停机在 IEC 60204-1 中定义。 STO、SS1 和 SS2 的描述位于 IEC 61800-5-2 中。对于 UR，2 类停止会保持轨迹，并在停止后继续为驱动器供电。

⁵ 应使用停止时间和停止距离安全功能。使用时，无需定期验证停止性能。

⁶ 如果机器人安全功能与外部设备、装置或逻辑“集成”或“连接”，则得到的集成安全功能的 PFH 是所有 PFH 值之和，其中包括机器人安全功能的 PFH 值。

⁷ 机器人在给定运动中的停止能力受到持续监控，以防止运动超出停止限值。如果停止机器人所需的时间有超过时间限值的风险，则会降低移动速度以确保不超过限值。将启动停止，以防止超过限值。

⁸ 对于具有外部安全相关控制系统的集成功能安全额定值，请将此安全相关输出的 PFH 与外部安全相关控制系统的 PFH 相加。安全功能及其停止触发包含在此 SF 的 PFH 值中。

⁹ 使动装置可以位于示教盒上，也可以外部连接到使动功能输入 (SF18)。

¹⁰ 使用 3 档位使动装置时，建议使用外部模式开关。如果未使用外部模式开关，也未将其连接到安全输入，则机器人模式将通过用户界面确定。如果用户界面处于

“自动模式”，使动功能将不激活。
“手动模式”，使动功能将处于激活状态。可以配置在更改模式时提供密码保护。

¹¹ 如果有任何 3PE 使动装置被释放或完全按下，则 3 档位使动装置将关闭（不在中间的开启位置）。