STO(Safe Torque Off,安全扭矩关断)是现代伺服驱动器中一项基础且关键的安全功能。它的核心作用是在不切断驱动器主电源的情况下,通过硬件方式可靠地切断电机的动力电源,防止电机意外启动或产生扭矩。

一、核心硬件电路:双通道架构
STO功能的实现,依赖于其内部的双通道硬件架构。这两个通道是完全独立且相同的。
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工作原理 :要使电机能够运行,STO的两个输入通道(通常标记为
STO1和STO2)必须同时接收到有效的使能信号(通常是24V高电平)。 -
触发机制:一旦任何一个通道的信号丢失(例如,变为低电平)或两个通道信号不一致,STO功能会立即被硬件触发。
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执行动作 :触发后,STO电路会直接封锁驱动器的功率晶体管控制信号,或断开栅极驱动器的供电,从而安全地、无扭矩地让电机自由滑行停止-。
这种设计保证了,即使一个通道发生故障,另一个通道依然能可靠地执行安全关断指令。
| 你的理解 | STO1电平 | STO2电平 | 实际状态 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 功能生效 (安全关断) | 低电平 (0V) | 低电平 (0V) | ✅ STO触发, 电机无扭矩 | 两个通道同时断电,安全功能生效。 |
| 故障 | 高电平 (24V) | 低电平 (0V) | ❌ 故障 (通道不一致) | 一个通道高,一个通道低,内部电路判定为故障。 |
| 故障 | 低电平 (0V) | 高电平 (24V) | ❌ 故障 (通道不一致) | 同上,信号不一致。 |
| 功能不生效 (正常运行) | 高电平 (24V) | 高电平 (24V) | ✅ STO未触发, 电机可运行 | 两个通道同时得电,驱动器正常工作。 |
二、安全保护接线指南
外部接线通常需要配合安全继电器或安全PLC来完成。一些驱动器出厂时STO接口可能插有短接插头(使STO功能无效),若要使用STO功能,必须将其移除。
2.1 短接插头屏蔽功能
如果应用中不需要使用STO安全功能,可以用短接片将HWBB1+与24V、HWBB1-与24VGND分别短接,同理处理通道。这样驱动器会认为STO功能一直被满足,从而正常运行。


2.2 HWBB与STO的对应关系
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STO(Safe Torque Off):这是IEC 61800-5-2标准中的官方术语。它定义了一种安全状态,即驱动器不向电机输出力矩。 -
HWBB(HardWired Base Block):这是许多厂商(尤其是日系品牌,如安川)对"STO功能"的具体实现方式的称呼。它强调这种安全关断是通过硬件电路直接实现的,而非依赖软件。
2.3 EDM1的作用:安全功能的"看门狗"
它的核心作用是监控 HWBB (STO) 功能电路本身是否发生了故障 。通过将 EDM1 信号连接到安全控制器(如安全PLC),系统可以形成一个闭环,从而满足更高的安全等级要求。
6针接口通常是一种成本优化的设计选择。EDM1是一个诊断反馈信号,用于实现更高级的安全诊断。在6针接口中将其省去,可以简化接口和外部接线,降低成本。
| /HWBB1 (STO1) 状态 | /HWBB2 (STO2) 状态 | EDM1 输出状态 | 含义 |
|---|---|---|---|
| ON (正常工作) | ON (正常工作) | OFF (断开) | 两个安全输入通道均正常,STO功能未触发。 |
| OFF (触发) | ON (正常工作) | ON (闭合) | 检测到故障:两个通道状态不一致。 |
| ON (正常工作) | OFF (触发) | ON (闭合) | 检测到故障:两个通道状态不一致。 |
| OFF (触发) | OFF (触发) | ON (闭合) | STO功能被正确触发,安全关断生效。 |

参考文章: