От двуканално окабеляване до тестване за приемане: въвеждане в експлоатация и валидиране на AGV Servo STO системи

Въведение: Защо пускането в експлоатация на STO стана критично за съвременните AGV системи

Тъй като автоматизираните управлявани превозни средства (AGV) и автономните мобилни роботи (AMR) все повече се внедряват във фабрики, складове и логистични центрове, функционалната безопасност се превърна в един от най-важните фактори по време на системната интеграция. За разлика от традиционните конвейерни системи, AGV работят в динамична среда, където хора, машини и мобилни роботи споделят едно и също работно пространство.

Функцията за безопасно изключване на въртящия момент (STO) в серво задвижванията AGV осигурява надежден метод за незабавно спиране на генерирането на въртящ момент на двигателя, когато настъпи събитие за безопасност, като активиране на аварийно спиране, откриване на скенер за безопасност, отваряне на защитна врата или намеса на PLC за безопасност.

Обаче простото инсталиране на серво мотори с възможност за STO не гарантира безопасна AGV система. OEM производителите и системните интегратори трябва правилно да проектират архитектурата за безопасност, да завършат двуканално окабеляване, да конфигурират параметри, да проверят диагностичните функции и да извършат тестове за приемане в съответствие с изискванията за безопасност.

Тази статия обяснява пълния процес на въвеждане в експлоатация на AGV серво STO, като обхваща:

• Как да свържете двуканални STO вериги между безопасни PLC и серво задвижвания

• Как да тествате и валидирате функциите на STO по време на въвеждане в експлоатация на AGV

• Изисквано диагностично покритие (DC) и стойности на MTTFd за вериги за безопасност на AGV

• Как архитектурата STO влияе на AGV с диференциално задвижване с две колела

• Как STO влияе на спирачния път при тежкотоварни AGV приложения

1. Как да свържете двуканални STO вериги на AGV серво задвижвания

разбиране Двуканална STO архитектура в AGV системи

Съвременните серво системи AGV обикновено използват двуканални STO входове за постигане на по-високи нива на функционална безопасност. Двуканален дизайн означава, че два независими сигнала за безопасност трябва да се наблюдават отделно.

Вместо да разчита на един сигнал за аварийно спиране, контролерът за безопасност непрекъснато проверява два независими канала:

• STO Канал 1 (STO1)

• STO Канал 2 (STO2)

Когато и двата канала са прекъснати, серво задвижването незабавно деактивира изходния момент на двигателя.

Типичната архитектура за безопасност на AGV включва:

Устройства за безопасност → PLC за безопасност → Входове STO → Серво задвижвания → AGV двигатели

Общите входни устройства за безопасност включват:

• Бутони за аварийно спиране

• Лазерни скенери за безопасност

• Предпазни брони

• Ключове за предпазни врати

• Предпазни светлинни завеси

PLC за безопасност оценява тези сигнали и изпраща команда за безопасно изключване към серво задвижванията AGV.

Типичен двуканален STO метод на окабеляване

За AGV приложения STO окабеляването обикновено следва тази структура:

По време на нормална работа:

• STO1 = ВКЛ

• STO2 = ВКЛ

• Серво задвижването позволява извеждане на въртящия момент

По време на събитие за безопасност:

• STO1 = ИЗКЛ

• STO2 = ИЗКЛ

• Серво задвижването незабавно премахва генерирането на въртящ момент

Самият двигател не получава команда за спиране. Вместо това задвижващата електроника блокира силовото стъпало, предотвратявайки производството на електрически въртящ момент.

Защо производителите на AGV предпочитат двуканален STO

AGV често работят около:

• Фабрични работници

• Мотокари

• Автоматизирани производствени линии

• Роботизирани клетки

• Материали с висока стойност

Едноканалната защитна верига има няколко ограничения:

• Прекъснат проводник може да не бъде открит

• Неуспешен контакт за безопасност може да остане незабелязан

• Възможностите за диагностика са ограничени

Двуканален STO подобрява:

1. Възможност за откриване на грешки

Системата може да идентифицира:

• Неизправности при отворена верига

• Къси съединения

• Грешки при несъответствие на канала

2. Цялост на безопасността

Излишната архитектура помага на производителите на AGV да постигнат по-високи нива на безопасност, като например:

• PL d

• PL e

в зависимост от цялостния дизайн за безопасност.

3. По-лесно сертифициране

За производителите на OEM AGV стандартизираната двуканална STO архитектура опростява съответствието с:

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

Jkongmotor Персонализирани серво моторни движения

Доставчик на решение за интегриран DC серво мотор на едно място

2. Как да тествате и валидирате функцията STO по време на въвеждане в експлоатация на AGV

Защо тестването на STO е критично по време на въвеждане в експлоатация на AGV

За производителите на AGV и AMR валидирането на Safe Torque Off (STO) е една от най-важните стъпки преди доставката на оборудването и масовото производство. Въпреки че серво задвижванията с интегрирани STO функции могат бързо да премахнат въртящия момент на двигателя по време на събитие за безопасност, цялата верига за безопасност трябва да бъде проверена, за да се гарантира надеждна работа.

Пълният процес на въвеждане в експлоатация на STO потвърждава, че:

• Предпазните устройства правилно задействат изключване на STO

• Логиката на PLC за безопасност работи както е проектирана

• Серво задвижванията реагират правилно на STO команди

• И двата STO канала работят независимо

• AGV не може да се рестартира неочаквано след безопасно спиране

• Спирането отговаря на изискванията на оценката на риска

За разлика от стандартния тест за двигателна функция, STO тестът е процес на валидиране на функционалната безопасност . Той гарантира, че AGV може да влезе в безопасно състояние, когато операторите, оборудването или околната среда са изложени на риск.

AGV STO тестов процес за въвеждане в експлоатация

Професионалната процедура за валидиране на AGV STO обикновено включва пет основни етапа:

1. Проверка на електрическата инсталация

2. Серво задвижване STO проверка на конфигурацията

3. Тестване на активирането на функцията за безопасност

4. Тестване на симулация на повреда

5. Документация за окончателно приемане

Всеки етап проверява различна част от архитектурата за безопасност.

1. Проверете окабеляването на STO преди включване

Преди да тестват функцията STO, инженерите първо трябва да потвърдят, че двуканалното окабеляване за безопасност е инсталирано правилно.

Типична AGV STO верига включва:

Авариен стоп / Скенер за безопасност / PLC за безопасност → STO канал 1 и STO канал 2 → Серво задвижване → AGV мотор

По време на проверката на окабеляването инженерите трябва да проверят:

Независимост на канала STO

Двата STO канала трябва да останат електрически независими.

Примери за неправилно окабеляване:

• Свързване на STO1 и STO2 заедно

• Споделяне на един защитен изход за двата канала

• Използване на стандартен PLC изход вместо безопасен изход

Тези грешки могат да попречат на системата да постигне необходимото ниво на безопасност.

Проверка на непрекъснатостта на окабеляването

Преди да подадете захранване, проверете:

• STO1 непрекъснатост на сигнала

• STO2 непрекъснатост на сигнала

• 24V безопасно захранващо напрежение

• Референтна земна връзка

• Състояние на заключване на съединителя

За AGV, работещи в индустриална среда, инженерите трябва също да проверят:

• Защита на кабела

• Устойчивост на вибрации

• Защита от електромагнитни смущения

Разхлабени конектори или повредени кабели са често срещани причини за повреда на STO по време на работа на място.

2. Потвърдете STO конфигурацията на серво задвижването

След проверка на окабеляването трябва да се проверят параметрите на серво задвижването.

Съвременните серво задвижвания AGV обикновено осигуряват функции за наблюдение, свързани със STO, включително:

• Състояние на STO вход

• Откриване на грешки в безопасността

• Откриване на несъответствие на канали

• Предотвратяване на рестартиране

Инженерите трябва да потвърдят:

Състояние на STO вход

Когато AGV работи нормално:

• STO Канал 1 = Активен

• STO Канал 2 = Активен

Серво задвижването трябва да позволява изходен въртящ момент на двигателя.

Когато STO се задейства:

• STO канал 1 = деактивиран

• STO канал 2 = деактивиран

Задвижването трябва незабавно да премахне генерирането на въртящ момент.

Проверка на параметъра за безопасност

В зависимост от производителя на серво задвижването, проверете:

• Настройка за активиране на STO

• Безопасен входен поляритет

• Режим на реакция при повреда

• Предотвратяване на автоматично рестартиране

• Диагностичен изход за обратна връзка

Неправилните настройки на параметрите могат да причинят ситуации, при които входът за безопасност се променя, но поведението на двигателя не отговаря на очакванията.

3. Извършете проверка на нормалната работа преди STO тестване

STO тестването трябва да започне само след потвърждение, че AGV работи нормално.

Преди валидиране на безопасността, тествайте:

Контрол на движението

Потвърдете:

• Движение напред

• Обратно движение

• Операция по обръщане

• Регулиране на скоростта

• Точност на позицията

За AGV с диференциално задвижване:

• Работа на левия двигател

• Правилна работа на двигателя

• Синхронизация на колелата

трябва да се провери отделно.

Енкодер и сигнали за обратна връзка

Потвърдете:

• Комуникация на енкодер

• Стабилност на обратната връзка по скоростта

• Точност на обратната връзка за позицията

Въпреки че STO премахва изходния момент на въртящия момент, неправилната обратна връзка на енкодера може да повлияе на логиката за рестартиране и диагностичните функции.

4. Изпълнете STO тригерни тестове

След като основната операция бъде потвърдена, инженерите трябва да извършат действителни тестове за активиране на STO.

Тест 1: Тест на бутона за аварийно спиране

Процедура:

1. Пуснете AGV при нормална работна скорост

2. Натиснете бутона за аварийно спиране

3. Следете реакцията на серво задвижването

Очакван резултат:

• Safety PLC премахва STO сигнали

• Серво задвижването деактивира изходния въртящ момент

• Моторът спира да произвежда движеща сила

• Показва се състоянието на STO

• AGV не може да се рестартира автоматично

Това проверява пълната защитна верига за аварийно спиране.

Тест 2: Тест за задействане на скенера за безопасност

AGV обикновено използват безопасни лазерни скенери за откриване на препятствия и хора.

Процедура:

1. Работете с AGV в автоматичен режим

2. Влезте в зоната за откриване на скенера

3. Задействайте защитната зона

Очакван резултат:

• Safety PLC получава сигнал от скенера

• STO изходни промени

• Серво задвижванията влизат в безопасно състояние

• Движението на автомобила се спира според изискванията за безопасност

Този тест е особено важен за складови и фабрични AGV, работещи около работници.

Тест 3: Тест за защитно устройство

За AGV, оборудвани с:

• Предпазни брони

• Предпазни врати

• Превключватели за достъп

извършете допълнително STO валидиране.

Пример:

При натискане на защитна броня:

Очаквано поведение:

• AGV движението спира

• Серво въртящият момент е премахнат

• Появява се аларма за безопасност

• Рестартирането изисква ръчно нулиране

5. Извършете симулационни тестове за повреда на STO канал

Професионален тест за приемане на STO трябва не само да тества нормалното активиране, но и да провери откриването на неизправност.

Тест за отказ на STO канал 1

Процедура:

Изключете или прекъснете STO канал 1.

Очакван резултат:

Системата трябва:

• Откриване на несъответствие на канала

• Генериране на грешка в безопасността

• Предотвратете движението на AGV

Тест за повреда на STO канал 2

Повторете същата процедура за Канал 2.

Очакван резултат:

• Открита грешка

• Серво задвижването остава дезактивирано

• Не възниква опасно движение

Тест за откриване на късо съединение

Когато е приложимо, тествайте:

• Късо съединение между канали

• Късо съединение между канала и захранването

• Условия на заземяване

Системата за безопасност трябва да идентифицира необичайни условия и да влезе в безопасно състояние.

6. Проверете поведението при рестартиране на STO

Неочакваното рестартиране след освобождаване на STO е основен риск за безопасността.

Следователно поведението при рестартиране трябва да се тества внимателно.

След активиране на STO:

1. Отстранете предпазния спусък

2. Нулирайте защитния PLC

3. Активирайте системата за управление на AGV

4. Изпратете нова команда за движение

AGV трябва да остане неподвижен, докато завърши последователността на пълно рестартиране.

Защо автоматичното рестартиране е опасно

Ако AGV се рестартира автоматично след възстановяване на STO:

Възможните рискове включват:

• Неочаквано движение на превозно средство

• Нараняване на оператора

• Сблъсък с оборудване

• Материални щети

За повечето индустриални AGV приложения се изисква ръчно нулиране или контролирано рестартиране.

7. Измерете времето за реакция на STO и спирачното разстояние

STO валидирането не е пълно без оценка на производителността при спиране.

Когато STO е активиран:

Пълният процес на спиране включва:

1. Време за откриване на защитно устройство

2. Време за обработка на PLC за безопасност

3. Време за предаване на сигнала STO

4. Време за отстраняване на въртящия момент на серво задвижването

5. Време за механично спиране

Фактори, влияещи върху спирачното разстояние на AGV

Спирачният път зависи от:

• Общо тегло на AGV

• Тегло на полезен товар

• Скорост на пътуване

• Диаметър на колелото

• Подово триене

• Състояние на напрежението на батерията

• Време за реакция на спирачката

За тежкотоварни AGV STO често се комбинира с:

• Електромагнитни спирачки

• Механични задържащи спирачки

• Функции за контролирано забавяне

8. Провеждане на окончателно изпитване за приемане на STO и документиране

Преди доставката на AGV производителите трябва да създадат пълен доклад за валидиране на STO.

Документът трябва да включва:

Електрическа документация

• Схема на свързване на STO

• Конфигурация на PLC за безопасност

• Параметри за безопасност на серво задвижването

Записи от тестове

• Резултати от теста за аварийно спиране

• Резултати от теста за задействане на скенера

• Резултати от теста за повреда на канала STO

• Рестартирайте резултатите от проверката

Информация за безопасност

• Серво задвижване STO спецификации

• PFHd данни

• MTTFd стойност

• Информация за диагностично покритие

Най-добри практики за OEM производители на AGV

За подобряване на надеждността на STO по време на производство и работа на място:

Използвайте Серво мотори с интегрирани STO функции

Интегрираните серво решения намаляват:

• Външно окабеляване

• Сложност на контролния шкаф

• Време за въвеждане в експлоатация

Те са особено подходящи за:

• Компактни AMR

• Складови роботи

• Мобилни роботи за проверка

• Индустриални AGV

Включете STO тестване във всеки производствен цикъл

За масово произвежданите AGV, STO валидирането трябва да стане част от стандартния фабричен тест за приемане (FAT).

Препоръчителни проверки:

• STO входна проверка

• Тест за безопасност на комуникацията

• Тест за аварийно спиране

• Тест за диагностика на повреда

Заключение

Тестването и валидирането на функциите на STO по време на пускането в експлоатация на AGV е от съществено значение за осигуряване на безопасна и надеждна работа. Пълният процес на проверка на STO трябва да обхваща електрическа проверка, конфигурация на серво задвижване, тестване на задействане на безопасността, симулация на повреда, предотвратяване на рестартиране и измерване на спирачния път.

За производителите на AGV и AMR правилно пуснатите в експлоатация STO системи осигуряват:

• По-висока безопасност на оператора

• По-надеждна работа на машината

• По-лесно спазване на стандартите за безопасност

• По-бързо приемане на клиента

Чрез интегриране на STO тестване в работния процес за пускане в експлоатация на AGV, OEM производителите могат да доставят по-безопасни автономни превозни средства с предсказуеми и повтарящи се характеристики на безопасност.

3. Изисквано диагностично покритие (DC) и MTTFd стойности за вериги за безопасност на AGV STO

Разбиране на параметрите за безопасност в приложенията на AGV

Когато проектират системи за безопасност на AGV, инженерите често оценяват:

• Диагностично покритие (DC)

• Средно време до опасен отказ (MTTFd)

• Ниво на ефективност (PL)

• Ниво на безопасност (SIL)

Тези параметри определят дали веригата за безопасност може надеждно да открие опасни повреди.

Изисквания за диагностично покритие (DC).

Диагностичното покритие описва колко ефективно системата за безопасност открива повреди.

Типични категории:

За AGV серво STO системи обикновено се предпочита средно или високо диагностично покритие.

Примерите за диагностични функции включват:

• Мониторинг на STO канала

• Междуканално сравнение

• Обратна връзка за грешка на шофиране

• Безопасна PLC диагностика

MTTFd Изисквания за AGV серво системи

MTTFd представлява очакваното време преди възникването на опасна повреда.

За AGV приложения:

По-високите стойности на MTTFd подобряват:

• Надеждност на системата

• Класификация по безопасност

• Интервали на поддръжка

Серво задвижванията с интегрирани STO функции обикновено предоставят данни за безопасност, включително:

• MTTFd стойност

• DC рейтинг

• PFHd стойност

Производителите на OEM AGV трябва да поискат тези стойности от доставчиците на серво мотори по време на избора на компонент.

Как интегрираните серво мотори помагат за безопасния дизайн на AGV

Интегрираните DC серво мотори и BLDC серво мотори със STO функции опростяват архитектурата за безопасност чрез комбиниране на:

• Мотор

• Енкодер

• Серво контролер

• Безопасен входен интерфейс

Предимствата включват:

• Намалена сложност на окабеляването

• По-бързо въвеждане в експлоатация

• По-малък контролен шкаф

• По-лесно сертифициране

За компактните AGV и AMR интегрираните серво решения стават все по-популярни, защото намаляват времето за интегриране на системата.

4. Как STO архитектурата влияе на синхронизирането на лявото и дясното колело в AGV

Защо STO архитектурата има значение за AGV с диференциално задвижване

Повечето промишлени AGV и AMR използват архитектура на диференциално задвижване , където два независими серво мотора контролират лявото и дясното задвижващо колело. Чрез регулиране на разликата в скоростта между тези два двигателя, превозното средство може да се движи напред, назад, да завива и да се върти на място.

Типично диференциално задвижване AGV включва:

• Ляв серво мотор

• Десен серво мотор

• Независими серво задвижвания

• Системи за обратна връзка на енкодери

• Безопасност PLC

• STO входове за безопасност

При нормална работа и двата мотора работят заедно чрез алгоритми за управление на движението. Въпреки това, когато възникне събитие за безопасност, архитектурата STO определя колко бързо и безопасно двата двигателя влизат в състояние на изключен въртящ момент.

Неправилно проектирана STO система може да създаде неравномерно поведение на колелата, което води до:

• Неочаквано завъртане на AGV

• По-дълъг спирачен път

• Нестабилност на полезния товар

• Намалена безопасност

Следователно дизайнът на STO трябва да вземе предвид синхронизирането както на лявото, така и на дясното задвижване.

Разбиране на диференциалното задвижване AGV Motion Control

Как левият и десният мотор контролират движението на AGV

AGV с диференциално задвижване променя посоката, като контролира съотношението на скоростта между две колела.

Примери:

Право движение

И двата двигателя се въртят с еднаква скорост:

• Ляв мотор = 100 RPM

• Десен мотор = 100 RPM

Резултат:

• AGV се движи право напред

Завиване надясно

Лявото колело се върти по-бързо:

• Ляв мотор = 120 RPM

• Десен мотор = 80 RPM

Резултат:

• AGV завива плавно надясно

Въртене на място

Двигателите се въртят в противоположни посоки:

• Ляв мотор = Напред

• Десен мотор = Реверс

Резултат:

• AGV се върти около централната си ос

Тъй като и двата мотора пряко влияят върху стабилността на автомобила, функциите за безопасност като STO трябва да изключат и двете задвижващи системи по координиран начин.

Как работи STO в двумоторни AGV системи

Типична двуканална STO архитектура

Стандартната архитектура за безопасност на AGV използва PLC за безопасност за управление на двете серво задвижвания.

Пример:

Устройства за безопасност (E-Stop / Scanner / Bumper) ↓ PLC за безопасност ↓ STO канал 1 ───── ляво серво задвижване └───── дясно серво задвижване STO канал 2 ───── ляво серво задвижване └───── дясно серво задвижване ↓ ляв мотор + десен мотор 

Когато възникне събитие за безопасност:

1. Safety PLC открива опасност

2. И двата STO канала са прекъснати

3. Лявото серво задвижване премахва въртящия момент

4. Дясното серво задвижване премахва въртящия момент

5. AGV влиза в безопасно състояние

Целта е да се гарантира, че двете колела спират да генерират задвижваща сила почти по едно и също време.

Защо и двете колела трябва да влязат в STO едновременно

1. Предотвратете неочаквано завъртане на AGV

Ако само един двигател влезе в STO, докато другият продължава да произвежда въртящ момент, AGV може да се завърти неочаквано.

Пример:

Преди STO:

• Ляв мотор: 200 RPM

• Десен мотор: 200 RPM

Възниква събитие за безопасност:

• Ляв мотор: STO активиран

• Десен мотор: Все още работи при 200 RPM

Резултат:

• Дясното колело продължава да бута

• AGV се върти около спряното колело

Това може да създаде рискове от сблъсък, особено в тесни производствени коридори.

2. Поддържайте стабилността на превозното средство при големи натоварвания

Тежкотоварните AGV често транспортират:

• Автомобилни компоненти

• Палети

• Суровини

• Индустриално оборудване

Когато едното колело загуби въртящ момент преди другото:

Възможни последствия:

• Преместване на товара

• Неравномерна спирачна сила

• Отклонение на превозното средство от пътя

• Увеличен спирачен път

За AGV с голям полезен товар, синхронизираният STO отговор е особено важен.

3. Избягвайте неравномерно механично напрежение

Асиметричното отстраняване на въртящия момент може да създаде допълнително напрежение върху:

• Скоростни кутии

• Съединители за колела

• Задвижващи валове

• Механични рамки

Синхронизираният STO дизайн намалява механичния удар по време на аварийно спиране.

Методи за внедряване на STO за ляво и дясно серво задвижване

Метод 1: Общ двуканален STO контрол

Това е най-често срещаният подход за промишлени AGV.

И двете серво задвижвания получават еднакви STO сигнали.

Пример:

Предимства:

• Просто окабеляване

• Лесно валидиране на безопасността

• Постоянно време за изключване

Подходящ за:

• Складови AGV

• Фабрични транспортни роботи

• AMR на закрито

Метод 2: Индивидуално наблюдение на STO

За AGV с по-висока производителност всяко моторно задвижване може да има независим мониторинг на безопасността.

Пример:

PLC за безопасност ↓ Ляво STO наблюдение → Ляво серво задвижване Дясно STO наблюдение → Дясно серво задвижване 

Предимства:

• Индивидуална диагностика на повреди

• По-добро отстраняване на проблеми

• По-висока диагностична способност

Подходящ за:

• Тежкотоварни AGV

• Мобилни роботи на открито

• Критични за безопасността приложения

Как времето за реакция на серво задвижването влияе върху синхронизирането на колелата

Дори когато и двата двигателя получават STO команди едновременно, действителното време за отстраняване на въртящия момент може да варира.

Факторите включват:

• Хардуерен дизайн на серво задвижване

• Време за вътрешна обработка

• Забавяне на комуникацията

• Моторна инерция

• Състояние на натоварване

Например:

Ляв серво STO отговор:

• 5 мс

Дясно серво STO отговор:

• 8 мс

Разликата от 3 ms може да изглежда малка, но при високи скорости на AGV може да повлияе на поведението при спиране.

Най-добри практики за подобряване на STO синхронизацията

1. Използвайте съвпадащи серво мотори и задвижвания

За AGV с диференциално задвижване изборът на идентични серво системи помага да се поддържа:

• Подобно време за реакция

• Подобни характеристики на въртящия момент

• Последователна диагностика

Примери:

• Същата серия двигатели

• Същият тип енкодер

• Същото серво задвижване с рейтинг STO

2. Използвайте хардуерно базирана STO вместо стандартна комуникация

Въпреки че някои AGV използват базирани на комуникация функции за безопасност, хардуерните STO входове често се предпочитат за аварийни функции за безопасност.

Предимства:

• По-бърз отговор

• Независима от софтуерната комуникация

• По-лесно валидиране на безопасността

3. Синхронизирайте спирачното управление със STO

За тежки AGV само STO може да не осигури достатъчно спирачна сила.

Обща стратегия за безопасност:

Нормално спиране:

→ Серво контролирано забавяне

Аварийно спиране:

→ Отстраняване на серво въртящия момент + механично задействане на спирачката

Спирачната система трябва да се активира последователно и на двете колела.

4. Валидирайте ефективността на ляво и дясно спиране

По време на пускането в експлоатация инженерите трябва да измерват:

• Време за задействане на STO

• Време за спиране на лявото колело

• Време за спиране на дясното колело

• Спирачен път на превозното средство

• Отклонение от посоката на превозното средство

AGV трябва да спре без:

• Прекомерно въртене

• Страничен дрифт

• Нестабилност на натоварването

STO и AGV стандарти за безопасност

Когато проектират STO системи, производителите на AGV обикновено вземат предвид:

IEC 61800-5-2

Дефинира свързани с безопасността функции за задвижвания с регулируема скорост, включително:

• Безопасно изключване на въртящия момент (STO)

• Функции за безопасно спиране

ISO 13849-1

Използва се за оценка на:

• Ниво на ефективност (PL)

• Надеждност на веригата за безопасност

• Диагностично покритие

IEC 62061

Осигурява изисквания за безопасност през жизнения цикъл на системите за управление на машини.

Специални съображения за тежкотоварни AGV с диференциално задвижване

За AGV, превозващи големи полезни товари, трябва да се оценят допълнителни фактори за безопасност.

Високи инерционни натоварвания

Тежките товари продължават да се движат след отстраняване на въртящия момент.

Помислете за:

• Спирачен момент

• Триене на колелата

• Състояние на пода

• Ограничение на скоростта

Наклонена операция

AGV, работещи по склонове, изискват допълнително внимание.

Без правилно спиране:

• Превозното средство може да се търкаля назад

• Стабилността на натоварването може да намалее

Препоръчителни решения:

• Серво мотори с електромагнитни спирачки

• STO в комбинация с механични задържащи спирачки

AGV приложения на открито

AGV на открито може да изпитат:

• Неравни повърхности

• Температурни промени

• Излагане на вода и прах

Препоръчителни характеристики на двигателя:

• IP65/IP67 защита

• Висока устойчивост на вибрации

• Стабилна работа на STO при тежки условия

Заключение

Архитектурата STO пряко влияе върху безопасността и стабилността на синхронизирането на лявото и дясното колело в AGV с диференциално задвижване. Тъй като и двете колела определят движението и посоката на превозното средство, и двете серво задвижвания трябва да влязат в състояние STO надеждно и едновременно.

Една добре проектирана AGV STO система трябва да осигурява:

• Двуканален контрол на безопасността

• Синхронизирано отстраняване на въртящия момент

• Надеждно откриване на грешки

• Контролирано поведение при рестартиране

• Проверена ефективност на спиране

За производителите на AGV и AMR, изборът на серво мотори с интегрирана функционалност STO опростява дизайна на безопасността, като същевременно подобрява надеждността на системата, ефективността при въвеждане в експлоатация и съответствието с международните изисквания за функционална безопасност.

5. Как STO влияе върху разстоянието на плъзгане на тежкотоварни AGV след отстраняване на въртящия момент

STO не означава незабавно механично спиране

Често срещано недоразумение е, че STO незабавно спира AGV.

всъщност:

STO премахва генерирането на въртящ момент на двигателя.

AGV може да продължи да се движи поради:

• Инерция на превозното средство

• Тегло на полезен товар

• Подово триене

• Диаметър на колелото

• Скорост

• Ъгъл на наклона

Това оставащо движение се нарича разстояние на плъзгане.

Фактори, влияещи върху разстоянието на плъзгане на AGV след STO

1. Обща маса на превозното средство

По-тежкият AGV изисква по-дълъг спирачен път.

Пример:

500 kg AGV, превозващ 1000 kg товар, има значително по-висока инерция от ненатоварено превозно средство.

2. Скорост на движение

Спирачният път се увеличава приблизително с квадрата на скоростта.

По-високата скорост изисква:

• По-голямо безопасно разстояние

• По-ранно откриване на скенера

3. Състояние на колелото и пода

Факторите включват:

• Материал на гумата

• Чистота на пода

• Коефициент на повърхностно триене

Мокрите или прашни подове увеличават разстоянието на плъзгане.

4. Време за реакция на механичната спирачка

За тежкотоварни AGV:

STO често се комбинира с:

• Пружинни спирачки

• Електромагнитни спирачки

Забавянето на спирачката влияе пряко върху ефективността на спиране.

Как инженерите на AGV валидират спирачното разстояние на STO

По време на изпитването за приемане:

Мярка:

1. Скорост на движение на AGV

2. Позиция на спусъка STO

3. Време за отстраняване на въртящия момент на двигателя

4. Крайна позиция за спиране

Измереното разстояние трябва да отговаря на изискванията за безопасност, определени от:

• Оценка на риска

• Конфигурация на скенер за безопасност

• AGV работна среда

Допълнителни съображения за приемане на системата AGV STO

Проверка на софтуерната конфигурация

Преди доставката инженерите трябва да проверят:

• STO параметри

• Фърмуер на серво задвижване

• Безопасна PLC логика

• Състояние на комуникацията

• Стратегия за справяне с грешки

Тестване за надеждност на околната среда

AGV често работят непрекъснато.

STO системите трябва да бъдат тествани при:

• Максимален полезен товар

• Максимална скорост

• Температурни вариации

• Дълги цикли на работа

Необходима документация за OEM доставка

Професионален пакет за приемане на AGV STO трябва да включва:

• Електрическа схема

• Схема на свързване на STO

• Доклад за валидиране на безопасността

• Тестови записи

• Данни за безопасност на серво задвижването

• Документи за оценка на риска

Заключение: Надеждна сграда AGV Servo STO системи от окабеляване до валидиране

Надеждната система за безопасност AGV изисква много повече от избор на серво мотори със STO функционалност. Пълният процес включва правилно двуканално окабеляване, интегриране на PLC за безопасност, функционално тестване, диагностична проверка и валидиране на спирачния път.

За производителите на AGV и AMR серво моторите с интегрирани STO функции осигуряват значителни предимства:

• Опростена архитектура за безопасност

• Намалено окабеляване

• По-бързо въвеждане в експлоатация

• По-висока надеждност

• По-лесно спазване на международните стандарти за безопасност

Като следват структуриран процес на пускане в експлоатация и приемане на STO, производителите на оригинално оборудване могат да създават по-безопасни AGV с предвидимо поведение при спиране и дългосрочна експлоатационна надеждност.

Често задавани въпроси за тестване и валидиране на AGV Servo STO

ЧЗВ 1: Какво е STO тестване в AGV серво системи?

отговор:

Тестването на STO в серво системите AGV е процес на проверка дали функцията за безопасно изключване на въртящия момент работи правилно, когато възникне събитие за безопасност. Той потвърждава, че серво задвижването може безопасно да премахне въртящия момент на двигателя след получаване на сигнали от устройства за безопасност като аварийни спирания, скенери за безопасност и PLC за безопасност.

По време на пускането в експлоатация инженерите тестват STO окабеляването, реакцията на задвижването, откриването на неизправности, предотвратяването на рестартиране и спирането, за да гарантират, че AGV работи безопасно.

ЧЗВ 2: Защо валидирането на STO е важно по време на въвеждане в експлоатация на AGV?

отговор:

STO валидирането е от съществено значение, тъй като инсталирането на активиран STO серво мотор не гарантира автоматично безопасна AGV система. Цялата верига за безопасност трябва да бъде тествана, включително сензори за безопасност, PLC логика, STO входове, серво задвижвания и реакция на двигателя.

Правилното валидиране на STO помага за предотвратяване на:

• Неочаквано движение на AGV

• Неизправности на веригата за безопасност

• Неправилно поведение при аварийно спиране

• Проблеми със сертифицирането по време на приемане от клиента

ЧЗВ 3: Как тествате двуканални STO входове на AGV серво задвижване?

отговор:

Двуканалното STO тестване изисква проверка на двата входа STO1 и STO2 независимо.

Типичната тестова процедура включва:

1. Проверете окабеляването на STO1 и STO2

2. Активирайте аварийно спиране или скенер за безопасност

3. Потвърдете, че и двата STO канала преминават в безопасно състояние

4. Проверете обратната връзка за състоянието на серво задвижването STO

5. Проверете дали двигателят не може да генерира въртящ момент

Инженерите също трябва да изключат всеки STO канал поотделно, за да потвърдят способността за откриване на грешки.

ЧЗВ 4: Какво се случва, когато STO се активира на AGV серво мотор?

отговор:

Когато STO е активиран, серво задвижването незабавно дезактивира силовото стъпало, предотвратявайки двигателя да произвежда въртящ момент.

Моторът AGV ще:

• Спрете да генерирате движеща сила

• Въведете безопасно състояние за изключване на въртящия момент

• Докладвайте STO статус или грешка в безопасността

STO обаче не спира активно автомобила. AGV може да продължи да се движи поради инерция, тегло на полезния товар и условия на пода.

ЧЗВ 5: Как STO влияе върху синхронизирането на лявото и дясното колело в AGV с диференциално задвижване?

отговор:

За AGV с диференциално задвижване и левият, и десният серво мотор трябва да получават STO команди едновременно.

Ако едно колело влезе в STO преди другото:

• AGV може да се завърти неочаквано

• Стабилността на автомобила може да намалее

• Тежките товари могат да се изместят

• Спирачният път може да се увеличи

Синхронизираната двуканална STO архитектура гарантира, че и двата задвижващи двигателя премахват въртящия момент почти по едно и също време.

ЧЗВ 6: Може ли AGV да се рестартира автоматично след освобождаване на STO?

отговор:

По принцип AGV не трябва да се рестартират автоматично след активиране на STO.

Безопасната последователност от рестартиране обикновено изисква:

1. Отстранете предпазния спусък

2. Нулирайте защитния PLC

3. Активирайте системата за управление на AGV

4. Изпратете нова команда за движение

Предотвратяването на автоматичното рестартиране намалява риска от неочаквано движение на превозното средство в близост до операторите.

ЧЗВ 7: Какви тестове трябва да бъдат включени в теста за приемане на AGV STO?

отговор:

Пълният тест за приемане на AGV STO трябва да включва:

• Тест за аварийно спиране

• Тест за активиране на скенера за безопасност

• Тест за отказ на STO канал

• Рестартирайте теста за предотвратяване

• Тест за диагностика на неизправности в серво задвижването

• Измерване на спирачен път

Тези тестове потвърждават, че системата за безопасност AGV отговаря на проектните изисквания преди доставката.

ЧЗВ 8: STO спира ли веднага AGV?

отговор:

Не. STO премахва въртящия момент на двигателя, но не спира физически незабавно превозното средство.

Действителният спирачен път зависи от:

• Тегло на AGV

• Маса на полезния товар

• Скорост на пътуване

• Триене на колелата

• Време за реакция на спирачката

• Подови условия

За тежкотоварни AGV STO често се комбинира с механични спирачки или функции за контролирано забавяне.

ЧЗВ 9: Какви параметри за безопасност трябва да се проверят за системите AGV STO?

отговор:

Важните параметри за безопасност включват:

• Диагностично покритие (DC)

• Средно време до опасен отказ (MTTFd)

• Вероятност за опасна повреда за час (PFHd)

• Ниво на ефективност (PL)

• Ниво на безопасност (SIL)

Тези стойности помагат да се определи дали системата за безопасност AGV отговаря на изискванията за функционална безопасност.

ЧЗВ 10: Защо производителите на AGV избират серво мотори с интегрирани STO функции?

отговор:

Интегрираните STO серво мотори опростяват дизайна на безопасността на AGV чрез комбиниране на контрол на двигателя и функции за безопасност в едно компактно решение.

Предимствата включват:

• Намалена сложност на окабеляването

• По-малки контролни шкафове

• По-бързо въвеждане в експлоатация

• По-лесно валидиране на безопасността

• Подобрена надеждност на системата

Те се използват широко в:

• AGVs

• AMRs

• Складови роботи

• Интелигентни системи за фабрична автоматизация