Madalpinge alalisvoolu servomootorite valimine ja kahe kanaliga STO integreerimine AGV toitesüsteemide jaoks

Sissejuhatus: miks on ohutud ja usaldusväärsed servoajamisüsteemid kaasaegsete AGVde jaoks kriitilised

Automatiseeritud juhitavad sõidukid (AGV) ja autonoomsed mobiilsed robotid (AMR) on muutumas nutikate tehaste, ladude, logistikakeskuste ja automatiseeritud tootmisliinide olulisteks komponentideks. Kuna AGV-süsteemid liiguvad lihtsatelt transpordiplatvormidelt intelligentsete mobiilsete robotite poole, mis on võimelised kandma raskeid koormaid, töötama pidevalt ja tegema koostööd inimestega, on nende ajamisüsteemidele esitatavad nõuded oluliselt suurenenud.

Mootorsüsteem ei vastuta enam ainult liikumise eest. Kaasaegsed AGVd nõuavad:

• Suur käivitusmoment suure koormuse kiirendamiseks

• Täpne kiiruse ja asendi juhtimine

• Stabiilne töö pideva töö tingimustes

• Kompaktne integratsioon paigaldusruumi säästmiseks

• Funktsionaalsed turvaelemendid ootamatu liikumise vältimiseks

• Usaldusväärne side ohutuskontrollerite ja PLC-süsteemidega

Erinevate ajamilahenduste hulgas Kahe kanaliga STO (Safe Torque Off) madalpinge alalisvoolu servomootorid on muutunud arenenud AGV tootjate eelistatud valikuks, kuna need ühendavad liikumisvõime, energiatõhususe ja funktsionaalse ohutuse ühes integreeritud lahenduses.

Tüüpiline AGV servoajami süsteem koosneb:

• Madalpinge alalisvoolu servomootor

• Servo kontroller/draiver

• Kodeerija tagasiside süsteem

• Ohutussisendi liides

• Mehaaniline pidur (valikuline)

• Sideliides, näiteks CANopen Safety, EtherCAT Safety või turva-PLC-ühendus

See artikkel selgitab, kuidas valida õigeid madalpinge alalisvoolu servomootoreid AGV rakenduste jaoks ja kuidas integreerida kahe kanaliga STO ohutusfunktsioonid AGV toitesüsteemidesse.

1. Kuidas valida õige madalpinge alalisvoolu servomootor ja draiver AGV rakenduste jaoks?

1.1 Enne mootori valimist mõistke AGV koormusnõudeid

AGV servomootori valimise esimene samm on sõiduki tegelike mehaaniliste nõuete kindlaksmääramine.

Erinevalt tavalistest tööstusmasinatest kogevad AGVd sageli:

• Sage kiirendamine ja aeglustamine

• Edasi- ja tagasiliikumine

• Koormuse varieerumine

• Kaldpinnaga töö

• Pidev 24/7 töö

Seetõttu ei piisa mootori valimisest ainult nimivõimsuse põhjal.

Peamised parameetrid hõlmavad järgmist:

Näiteks 500 kg kaaluv raskeveokite AGV nõuab oluliselt suuremat käivitusmomenti kui kerge laorobot, isegi kui mõlemad töötavad sarnase kiirusega.

1.2 Arvutage vajalik pöördemoment AGV veomootorid

Põhivajaduse pöördemomendi saab arvutada järgmistel alustel:

T=F×rT = F korda r

T = F × r

Kus:

• T = vajalik ratta pöördemoment

• F = tõmbejõud

• r = ratta raadius

Tõmbejõud sisaldab:

• Sõiduki kiirendusjõud

• Veeretakistus

• Kaldetakistus

• Koormuse hõõrdumine

AGV-rakenduste puhul peaks mootor tavaliselt pakkuma piisavat pöördemomendi varu ootamatute tingimustega toimetulemiseks.

Soovitatavad kujunduslikud kaalutlused:

• Pidev pöördemoment peaks vastama tavapärastele töönõuetele

• Maksimaalne pöördemoment peaks toetama kiirendust ja hädaolukordi

• Mootori ülekoormusvõime peaks taluma ajutisi suuri koormusi

Madalpinge alalisvoolu servomootorid on eriti sobivad, kuna need pakuvad:

• Kõrge pöördemomendi tihedus

• Kiire reageerimine

• Täpne kiiruse reguleerimine

• Suurepärane jõudlus madalatel kiirustel

2. Eelised Integreeritud AGV alalisvoolu servomootorid STO-funktsiooniga

Kaasaegsed AGV (Automated Guided Vehicle) ja AMR (Autonomous Mobile Robot) süsteemid nõuavad enamat kui lihtsalt mootori pöörlemist. Nad vajavad liikumislahendust, mis ühendab endas suure pöördemomendi, täpse juhtimise, kompaktse disaini ja funktsionaalse ohutuse . Traditsioonilised AGV-ajamite arhitektuurid, mis kasutavad eraldi mootoreid, servoajameid ja väliseid ohutuskomponente, suurendavad sageli süsteemi keerukust ja vähendavad töökindlust.

Integreeritud AGV alalisvoolu servomootorid STO (Safe Torque Off) funktsiooniga lahendavad need väljakutsed, ühendades mootori, servokontrolleri, koodri liidese ja ohutusfunktsioonid kompaktseks intelligentseks ajamiks. See disain on muutunud üha populaarsemaks AGV originaalseadmete tootjate, logistikaautomaatikaettevõtete ja mobiilsete robotite arendajate seas.

2.1 Lihtsustatud AGV süsteemi arhitektuur koos integreeritud mootori ja juhi disainiga

Traditsioonilised AGV-ajamid nõuavad tavaliselt mitut sõltumatut komponenti:

• DC mootor

• Servoajam/kontroller

• Kodeerija moodul

• Ohutusrelee

• Väline juhtmestik

• Sidemoodulid

See arhitektuur suurendab:

• Kapi ruumi nõuded

• Juhtmete keerukus

• Paigaldusaeg

• Hooldusraskused

• Võimalikud tõrkepunktid

Integreeritud alalisvoolu servomootor ühendab need komponendid üheks kompaktseks seadmeks.

Tüüpiline integreeritud AGV servomootor sisaldab:

• Harjadeta alalisvoolumootor (BLDC)

• Kõrge eraldusvõimega kodeerija

• Sisseehitatud servokontroller

• Vooluahela ja kiiruse ahela juhtimine

• Kommunikatsiooniliides

• Kahe kanaliga STO turvasisend

See integreeritud disain võimaldab AGV tootjatel ehitada kompaktsema ja töökindlama ajamisüsteemi.

Peamised eelised:

Vähendatud juhtmestiku nõuded

Võrreldes tavaliste lahendustega, välistavad integreeritud servomootorid paljud välised kaablid, eriti:

• Eraldi koodri kaablid

• Mootori-juhi ühenduskaablid

• Täiendav juhtjuhtmestik

See on väga kasulik AGV-de puhul, mille sisemine paigaldusruum on piiratud.

Kiirem süsteemiintegratsioon

OEM-tootjad saavad arendustsükleid lühendada, kuna mootorisüsteem on juba optimeeritud:

• Liikumisjuhtimine

• Kiiruse reguleerimine

• Pöördemomendi juhtimine

• Ohutusfunktsioonid

Selle asemel, et kogu ajamiarhitektuur nullist välja kujundada, saavad insenerid mootori otse AGV platvormi integreerida.

2.2 Täiustatud funktsionaalne ohutus kahe kanaliga STO tehnoloogiaga

Ohutus on tehastes, ladudes ning inimese ja masina koostöökeskkondades töötavate kaasaegsete AGVde jaoks üks olulisemaid nõudeid.

Erinevalt traditsioonilistest hädaseiskamismeetoditest, mis lihtsalt katkestavad toite, blokeerib STO otse servomootori pöördemomenti tekitava võime.

Kui STO on aktiveeritud:

• Mootori voolu väljund on ohutult katkestatud

• Pöördemomendi teke eemaldatakse

• Mootori ootamatu liikumine on välistatud

AGV jääb elektritoitele, samal ajal kui mootor ei saa tekitada pöördemomenti.

Miks on kahe kanaliga STO AGV rakenduste jaoks oluline?

Kahe kanaliga STO disain kasutab kahte sõltumatut turvasisendi kanalit.

Näiteks:

• STO kanal 1

• STO kanal 2

Mootori normaalse töö tagamiseks peavad mõlemad kanalid korralikult töötama.

Kui ühel kanalil on:

• Lühis

• Juhtmete rike

• Komponendi viga

Ohutussüsteem suudab tuvastada ebatavalise olukorra ja takistada ebaturvalist töötamist.

See annab:

• Suurem veatuvastusvõime

• Täiustatud turvalisuse terviklikkus

• Tööstusohutusstandardite parem järgimine

Kahe kanaliga STO aitab rahvusvahelistele turgudele suunatud AGV tootjatel täita ohutusnõudeid, mis on seotud:

• Masinate ohutus

• Funktsionaalne ohutus

• Inimese ja roboti koostöö

2.3 Parem liikumise jõudlus ja juhtimise täpsus

AGV-d nõuavad täpset liikumise juhtimist, eriti sellistes rakendustes nagu:

• Lao navigeerimine

• Automatiseeritud tootmisliinid

• Materjali transport

• Robotide dokkimisjaamad

Integreeritud alalisvoolu servomootorid pakuvad kodeerija tagasiside kaudu suletud ahelaga juhtimist.

Võrreldes avatud ahelaga mootorisüsteemidega pakub servojuhtimine:

Täpne kiiruse reguleerimine

Kontroller jälgib pidevalt mootori tegelikku kiirust ja reguleerib väljundit automaatselt.

Eelised:

• Stabiilne madalal kiirusel töötamine

• Sujuv kiirendus ja aeglustamine

• Vähendatud kiiruse kõikumine muutuva koormuse korral

Kõrge pöördemomendi reaktsioon

AGV-d käivituvad ja peatuvad sageli töö ajal.

Integreeritud servomootorid pakuvad:

• Kiire pöördemomendi reaktsioon

• Tugev käivitusvõime

• Parem ronimisvõime

See on eriti oluline raskeid koormaid vedavate või kaldteedel töötavate AGVde puhul.

Parem positsioneerimisvõime

Kodeerija tagasiside võimaldab:

• Täpne positsioneerimine

• Täpne dokkimine

• Täiustatud navigatsiooni jõudlus

See aitab AGV-del saavutada nutikates tehastes suuremat automatiseerimise täpsust.

2.4 Kompaktne disain ja ruumisäästlikud eelised

AGV-del on mehaanilisele ruumile ranged piirangud, sest akud, andurid, kontrollerid ja ajamisüsteemid peavad mahtuma kompaktsesse šassii.

Integreeritud servomootorid tagavad väiksema paigalduspinna, võrreldes eraldi mootoriajamisüsteemidega.

Hüvede hulka kuuluvad:

Vähendatud juhtkapi suurus

Traditsioonilised servosüsteemid nõuavad:

• Välised servovõimendid

• Klemmiplokid

• Täiendavad jahutussüsteemid

Integreeritud lahendused vähendavad või kõrvaldavad neid komponente.

Paindlik mehaaniline disain

Kompaktne servomootor võimaldab AGV disaineritel:

• Vähendage šassii suurust

• Suurendage aku mahtuvust

• Parandage kandevõime suhet

• Optimeerige rataste paigutust

Väikeste AMR-ide ja mobiilsete robotite puhul võib ruumi kokkuhoid parandada süsteemi üldist jõudlust.

2.5 Kõrgem energiatõhusus ja pikem aku tööiga

Aku tõhusus on AGV-de jaoks kriitiline tegur, kuna tööaeg mõjutab otseselt tootlikkust.

Integreeritud alalisvoolu servomootorid parandavad energiatõhusust järgmiselt:

Arukas voolu juhtimine

Servokontroller reguleerib mootori voolu vastavalt tegelikele koormusnõuetele.

Kui AGV vajab väiksemat pöördemomenti:

• Mootori vool väheneb

• Energiakulu väheneb

• Aku tööaeg pikeneb

Vähendatud võimsuskadu

Võrreldes suurte väliste ajamisüsteemidega vähendavad integreeritud servolahendused:

• Kaabli kaod

• Konversioonikaod

• Tarbetu energiatarbimine

See aitab AGV-del saavutada:

• Pikemad töötsüklid

• Vähendatud laadimissagedus

• Madalamad tegevuskulud

2.6 Parem töökindlus pidevas 24/7 AGV töös

Paljud tööstuslikud AGV-d töötavad pidevalt:

• Jaotuskeskused

• Autotööstuse tehased

• Elektroonikatehased

• Logistika laod

Seetõttu peavad ajamisüsteemid taluma:

• Pidev töö

• Vibratsioon

• Sage kiirendus

• Termiline stress

Integreeritud servomootorid suurendavad töökindlust, vähendades väliste ühenduste arvu.

Eelised hõlmavad järgmist:

Vähem ebaõnnestumise punkte

Lihtsustatud süsteem vähendab riske, mis on põhjustatud:

• Lahtised pistikud

• Kaabli kahjustus

• Vale juhtmestik

Parem keskkonnakaitse

Paljud integreeritud AGV servomootorid toetavad:

• IP65 kaitse

• Tolmukindlus

• Veepritsmekindlus

• Tööstuslik temperatuuri töö

Seetõttu sobivad need nõudlikesse tööstuskeskkondadesse.

2.7 Lihtsam hooldus ja tõrkeotsing

Automasinate operaatorite jaoks mõjutab seisak otseselt tootmise efektiivsust.

Integreeritud servomootorid lihtsustavad hooldust tänu:

Sisseehitatud diagnostika

Paljud täiustatud servomootorid pakuvad:

• Vigade tagasiside

• Ülevoolukaitse

• Ületemperatuuri alarmid

• Kodeerija vigade tuvastamine

• STO oleku jälgimine

Hooldusinsenerid suudavad probleeme kiiresti tuvastada ilma mitut komponenti kontrollimata.

Kiirem asendus

Kuna mootor ja kontroller on integreeritud:

• Vähem komponente vajab asendamist

• Paigaldusaeg väheneb

• Süsteemi taastamine muutub kiiremaks

See on eriti väärtuslik suurte AGV-de puhul.

2.8 Paindlik side intelligentsete AGV-süsteemide jaoks

Kaasaegsed AGV-d nõuavad sidet:

• Liikumiskontrollerid

• Ohutus-PLC-d

• Autopargi haldussüsteemid

• Navigatsioonisüsteemid

Integreeritud alalisvoolu servomootorid võivad toetada selliseid sideprotokolle nagu:

• CANopen

• CANopeni ohutus

• EtherCAT

• RS485

• Modbus RTU

See võimaldab:

• Mootori jälgimine reaalajas

• Parameetri konfiguratsioon

• Kaugdiagnostika

• Arukas autopargi haldamine

Tööstus 4.0 rakenduste puhul on kommunikatsioonivõime muutumas valimisel võtmeteguriks AGV mootorite tarnijad.

2.9 Madalam kogukulu (TCO)

Kuigi integreeritud servomootoritel võib olla suurem algkomponentide maksumus võrreldes tavaliste alalisvoolumootoritega, pakuvad need sageli madalamaid süsteemi üldkulusid.

Säästud tulevad:

Vähendatud insenerikulud

Vähem aega kulub:

• Elektriline disain

• Juhtmete arendamine

• Tarkvara integreerimine

Vähendatud paigalduskulud

Lihtsustatud ühendused vähendavad:

• Kokkupaneku aeg

• Töönõuded

• Silumise töökoormus

Vähendatud hoolduskulud

Suurem töökindlus ja sisseehitatud diagnostika vähendavad:

• Seisakud

• Nõuded varuosadele

• Teenuse kulud

AGV OEM-tootjate jaoks on elutsükli kogukulu sageli olulisem kui esialgne ostuhind.

Järeldus: miks on STO-ga integreeritud alalisvoolu servomootorid ideaalsed kaasaegsete AGV-süsteemide jaoks

Integreeritud AGV alalisvoolu servomootorid koos kahe kanaliga STO-ga pakuvad täielikku liikumis- ja ohutuslahendust järgmise põlvkonna automatiseeritud sõidukitele.

Nende peamised eelised hõlmavad järgmist:

• Lihtsustatud süsteemi arhitektuur

• Vähendatud juhtmestiku keerukus

• Kõrge täpsusega servojuhtimine

• Suurenenud funktsionaalne ohutus

• Kompaktne mehaaniline disain

• Parem energiatõhusus

• Usaldusväärne 24/7 töö

• Lihtsam hooldus

• Paindlik suhtlusvõimalus

AGV- ja AMR-i tootjate jaoks ei ole STO-funktsiooniga integreeritud servomootori valimine mitte ainult mootorivaliku otsus, vaid ka strateegiline valik ohutuse, tõhususe ja süsteemi pikaajalise töökindluse parandamiseks.

Jkongmotori kohandatud servomootori liigutused

Ühekordne integreeritud alalisvoolu servomootori lahenduste pakkuja

3. Kas AGV servomootorid peaksid kasutama 24 V või 48 V toiteallikat?

Õige toitepinge valimine on üks olulisemaid otsuseid AGV (Automated Guided Vehicle) või AMR (Autonomous Mobile Robot) ajamisüsteemi projekteerimisel. Valik 24 V alalisvoolu servomootorite ja 48 V alalisvoolu servomootorite vahel mõjutab otseselt:

• Mootori võimsuse võime

• Aku efektiivsus

• Praegune tarbimine

• Termiline jõudlus

• Nõuded juhtmestikule

• AGV kandevõime

• Süsteemi üldine töökindlus

Pole universaalset vastust, et 24V on alati parem kui 48V või vastupidi. Optimaalne pinge sõltub AGV kandevõimest, töökiirusest, töökeskkonnast, aku arhitektuurist ja ohutusnõuetest.

Kaasaegsete AGV-rakenduste jaoks kasutatakse 24 V süsteeme tavaliselt kompaktsete mobiilsete robotite ja kergete logistikasõidukite jaoks, samas kui 48 V servosüsteeme eelistatakse üha enam raskeveokite AGV-de jaoks, mis nõuavad suuremat pöördemomenti ja pikemat tööaega.

3.1 Pinge, voolu ja mootori võimsuse vahelise seose mõistmine

Põhisuhe elektrienergia, pinge ja voolu vahel on:

Võimsus (W) = pinge (V) × vool (A)

Sama mootori väljundvõimsuse jaoks:

• Madalama pingega süsteem nõuab suuremat voolu

• Kõrgema pingega süsteem nõuab väiksemat voolu

Näiteks:

400 W AGV servomootor vajab ligikaudu:

24V süsteem:

400W ÷ 24V ≈ 16,7A

48V süsteem:

400W ÷ 48V ≈ 8,3A

48 V süsteem vajab ligikaudu poole väiksemat voolu võrreldes 24 V süsteemiga.

Madalam vool annab mitmeid eeliseid:

• Vähendatud kaabelküte

• Väiksema traadi läbimõõdu nõuded

• Väiksemad elektrikaod

• Suurem efektiivsus pika töötamise ajal

See on üks põhjus, miks paljud keskmise ja raske koormusega AGV-d liiguvad 48 V arhitektuuri poole.

3.2 Eelised 24 V alalisvoolu servomootorid AGV rakenduste jaoks

24 V alalisvoolu servomootorid on endiselt üks enim kasutatavaid lahendusi AGV- ja AMR-süsteemides, eriti kompaktsetes ja siseruumides.

3.2.1 Sobib väikestele ja keskmistele AGV-dele

24 V servosüsteeme kasutatakse tavaliselt:

• Lao AGV-d

• Kohaletoimetamise robotid

• Kontrolli robotid

• Haiglate transpordirobotid

• Väikesed materjalikäitlussõidukid

Tüüpilised omadused:

• Kasulik koormus: kerge kuni keskmine koormus

• Töökiirus: madal kuni keskmine kiirus

• Sisekeskkonnad

• Lühikesed reisivahemaad

Nende rakenduste jaoks tagab 24 V piisava pöördemomendi, hoides elektrisüsteemi lihtsana.

3.2.2 Parem ühilduvus standardsete AGV akusüsteemidega

Paljud kompaktsed AGV-d kasutavad:

• 24V liitiumakud

• 24 V pliiakud

• 24 V tööstuslikud elektrisüsteemid

24 V servomootori kasutamine võimaldab otsest integreerimist olemasolevate akuplatvormidega ilma täiendava pinge muundamiseta.

Hüvede hulka kuuluvad:

• Madalam süsteemi maksumus

• Lihtsustatud akuhaldus

• Lihtsam hooldus

• Laiem komponentide kättesaadavus

3.2.3 Madalam ohutusrisk

Elektriohutuse seisukohast on 24 V süsteemidel eelised:

• Madalam elektrilöögi oht

• Ohutusnõuete lihtsam täitmine

• Lihtsam kaitsekonstruktsioon

Inimesele suunatud AGV-dele, mis töötavad:

• Haiglad

• Kontorid

• Jaemüügikeskkonnad

24 V süsteeme eelistatakse sageli nende ohutumate madalpingeomaduste tõttu.

3.2.4 Väiksem esialgne süsteemikulu

Võrreldes kõrgema pingega süsteemidega nõuavad 24 V lahendused tavaliselt:

• Odavamad akud

• Lihtsamad kontrollerid

• Odavamad toitekomponendid

Kulutundlike AGV rakenduste jaoks on 24 V endiselt atraktiivne valik.

3.3 24 V servomootorite piirangud suure võimsusega AGV rakendustes

Kuigi 24 V süsteeme kasutatakse laialdaselt, on neil piirangud, kui AGV-d nõuavad suuremat jõudlust.

3.3.1 Suurem praegune nõudlus

Kui mootori võimsus suureneb, suureneb vool oluliselt.

Suur vool tekitab väljakutseid:

• Rohkem kaabelkütet

• Suurem traadi läbimõõt

• Kõrgemad nõuded pistikutele

• Suurenenud võimsuskaod

Näiteks võivad raskeveokite AGV-d, mis nõuavad mitusada vatti ratta kohta, muutuda 24 V süsteemide puhul ebaefektiivseks.

3.3.2 Vähendatud tõhusus raskete koormuste korral

Suured AGV-d, mis kannavad:

• Autode komponendid

• Kaubaalused

• Tööstuslikud materjalid

vajavad suurt pöördemomenti järgmistel juhtudel:

• Käivitamine

• Kiirendus

• Kaldteed ronimine

24 V süsteem võib vajada väga suurt väljundvoolu, mis suurendab:

• Aku tarbimine

• Termiline stress

• Kontrolleri töökoormus

3.4 Eelised 48 V alalisvoolu servomootorid raskeveokite AGVdele

48 V servomootorid muutuvad tööstuslikes AGV-rakendustes üha populaarsemaks, kuna need tagavad suurema võimsustiheduse ja parema efektiivsuse.

3.4.1 Suurem võimsus

48 V süsteemid sobivad paremini:

• Raskeveokite AGV-d

• Autonoomsed tõstukid

• Tehase transpordirobotid

• Õues kasutatavad mobiilsed robotid

• Suured AMR-id

Tüüpilised rakendused hõlmavad järgmist:

• Kasulikud koormad mitmesajast kilogrammist kuni mitme tonnini

• Kaugtransport

• Pidev tööstuslik töö

3.4.2 Väiksem vool ja parem soojusjõudlus

Kuna 48 V mootor vajab sama väljundvõimsuse jaoks vähem voolu, vähendab see:

• Mootori juhi soojuse tootmine

• Kaabli temperatuuri tõus

• Aku tühjenemise stress

See parandab:

• Süsteemi töökindlus

• Töötõhusus

• Komponentide eluiga

Ööpäevaringselt töötavate AGV-de puhul on soojustõhusus kriitiline disainitegur.

3.4.3 Pikem aku tööaeg

48 V süsteem parandab aku kasutust, kuna:

• Elektrikaod vähenevad

• Praegused tipud on madalamad

• Energia muundamise efektiivsus paraneb

Eelised:

• Pikemad töötsüklid

• Harvem laadimine

• Suurem tootlikkus

See on eriti oluline:

• Automatiseeritud laod

• Nutikad tehased

• Logistikakeskused

3.4.4 Suure pöördemomendiga rakenduste parem jõudlus

Rasked AGV-d nõuavad tugevat pöördemomenti järgmistel juhtudel:

• Esialgne liikumine

• Koormuse kiirendus

• Kallakuga ronimine

• Hädaseiskamine

48 V servomootorid pakuvad eeliseid:

• Maksimaalne pöördemomendi väljund

• Dünaamiline reaktsioon

• Pidev töövõime

Sageli on need seotud:

• Planetaarsed käigukastid

• Rattaveoüksused

• Integreeritud servoajamid

suurema veojõu saavutamiseks.

3,5 24 V vs 48 V AGV servomootorite võrdlus

3.6 Kuidas valida AGV servomootorite jaoks 24 V ja 48 V vahel?

Õige pinge valimisel peaksid AGV tootjad hindama järgmisi tegureid.

3.6.1 Kasuliku koorma kaal

Valige 24 V, kui:

• Kasulik koormus on suhteliselt väike

• Sõiduki suurus on kompaktne

• Vajalik on mõõdukas pöördemoment

Valige 48 V, kui:

• Kasulik koormus ületab mitusada kilogrammi

• Vaja on suurt käivitusmomenti

• Transporditakse raskeid materjale

3.6.2 Töökeskkond

Siserakendused

24 V on sageli piisav:

• Laod

• Haiglad

• Töötoad

Tööstuslikud raskeveokite rakendused

Tavaliselt eelistatakse 48 V:

• Autotööstuse tehased

• Tootmistehased

• Suured logistikakeskused

3.6.3 Nõuded tööajale

Töötavate AGV-de jaoks:

• Mitu vahetust

• 24/7 töötamine

• Pikad reisivahemaad

48 V süsteemid tagavad tavaliselt parema energiatõhususe.

3.6.4 Nõuded kiirusele ja kiirendusele

Suurema jõudlusega AGV-d, mis nõuavad:

• Kiirem kiirendus

• Suurem sõidukiirus

• Sagedased koormuse muutused

kasu 48V servomootoritest.

3.7 Integreerimine STO ohutusfunktsiooniga 24V/48V servomootorid

Olenemata sellest, kas AGV kasutab 24 V või 48 V toitearhitektuuri, on ohutus endiselt oluline.

Kõrge jõudlusega AGV servosüsteem peaks sisaldama:

• Kahe kanaliga STO

• Kodeerija tagasiside

• Ohutus-PLC ühilduvus

• Hädaseiskamise integreerimine

Pinge valik mõjutab mootori jõudlust, samas kui STO tagab ohutu töö.

Näiteks:

24 V integreeritud servomootor koos STO-ga

Sobib:

• Väikesed AMR-id

• Koostöörobotid

• Siselogistika robotid

48 V integreeritud servomootor koos STO-ga

Sobib:

• Raskeveokite AGV-d

• Tööstuslikud mobiilsed robotid

• Automatiseeritud tõstukid

Mõlemad süsteemid võivad korralikult integreerituna saavutada kõrge ohutustaseme.

3.8 Tulevikutrend: miks rohkem tööstuslikke AGV-sid liigub 48 V süsteemide poole

AGV tehnoloogia arenedes nõuavad tootjad:

• Suurem kandevõime

• Pikem tööaeg

• Kiirem liikumine

• Väiksem sõiduki suurus

Need suundumused suurendavad 48 V servosüsteemide kasutuselevõttu.

Tulevased AGV platvormid peaksid kasutama:

• 48V liitiumaku süsteemid

• Integreeritud servomootorid

• Funktsionaalsed turvaelemendid

• Intelligentsed sidevõrgud

Kuid 24 V süsteemid domineerivad jätkuvalt kompaktsetes AMR-i rakendustes nende lihtsuse, taskukohasuse ja turvalisuse eeliste tõttu.

Järeldus: AGV servomootorite jaoks õige pinge valimine

Valik 24V ja 48V AGV servomootorite vahel sõltub konkreetsetest rakendusenõuetest.

24 V alalisvoolu servomootorid sobivad ideaalselt:

• Kompaktsed AGV-d

• Kerged mobiilsed robotid

• Siselogistika süsteemid

• Kulutundlikud rakendused

48 V alalisvoolu servomootorid sobivad paremini:

• Raskeveokite AGV-d

• Suure pöördemomendi rakendused

• Pikad töötsüklid

• Tööstuslikud automaatikasüsteemid

AGV originaalseadmete tootjate jaoks pole parim lahendus lihtsalt kõrgema pingega mootori valimine, vaid pingetaseme valimine, mis tagab optimaalse tasakaalu järgmiste vahel:

• Pöördemomendi jõudlus

• Aku efektiivsus

• Ohutusnõuded

• Süsteemi maksumus

• Pikaajaline töökindlus

Õigesti valitud 24V või 48V integreeritud STO-funktsiooniga alalisvoolu servomootor võib märkimisväärselt parandada AGV jõudlust, ohutust ja töötõhusust.

4. Kuidas mehaaniline pidur koos STO-funktsiooniga töötab?

Kaasaegsetes AGV (Automated Guided Vehicle) ja AMR (Autonomous Mobile Robot) süsteemides ei saa ohutus tugineda ühele kaitsemeetodile. Kuigi STO (Safe Torque Off) tagab olulise funktsionaalse turvakihi, takistades servomootoril pöördemomenti genereerimast, ei hoia see AGV-d füüsiliselt paigal.

Rakenduste puhul, mis hõlmavad:

• Raske kandevõime transport

• Kaldpinnad

• Parkimisasendid

• Vertikaalsed tõstemehhanismid

• Pikaajalised peatused

mehaanilist pidurit . STO-ga koos töötamiseks on sageli vaja

kombinatsioon Servomootori + kahe kanaliga STO + elektromagnetilise piduri loob tervikliku ohutuslahenduse, mis pakub mõlemat:

1. Ohutu pöördemomendi eemaldamine

2. Usaldusväärne mehaaniline hoidmine

STO ja mehaanilise pidurduse erinevuse mõistmine on ohutute AGV jõusüsteemide kavandamisel ülioluline.

4.1 Erinevus STO funktsiooni ja mehaanilise piduri vahel

Kuigi STO ja mehaanilised pidurid on mõlemad seotud liikumise peatamisega, täidavad need täiesti erinevaid funktsioone.

STO funktsioon: mootori pöördemomendi tekitamise vältimine

STO on servoajamisse integreeritud elektrooniline ohutusfunktsioon.

Kui STO on aktiveeritud:

• Ajam lõpetab mootori pöördemomenti tootvatele ahelatele energia andmise

• Mootor ei saa tekitada pöördemomenti

• Mootori kontrollimatu kiirendus on välistatud

Kuid STO ei peata aktiivselt mehaanilist liikumist.

Näiteks:

• Liikuva AGV võib inertsi tõttu veeremist jätkata

• Kallakul olev sõiduk võib tagurpidi liikuda

• Rippkoorem võib ilma täiendava hoidejõuta alla kukkuda

STO tagab mootori ohutuse, kuid see ei lukusta mehaanilist süsteemi.

Mehaaniline pidur: hoiab koormat füüsiliselt

Mehaaniline pidur kasutab liikumise vältimiseks füüsilist hõõrdumist või lukustusjõudu.

Levinud AGV piduritüübid on järgmised:

• Elektromagnetilised pidurid

• Vedruga pidurid

• Ketaspidurid

• Trummelpidurid

Tüüpiline AGV servomootori pidur toimib järgmiselt:

Mootori jõul

• Elektromagnetiline pidur saab pinget

• Pidur vabastab

• Mootor pöörleb normaalselt

Toide on katkenud või ilmneb tõrge

• Piduripool kaotab võimsuse

• Vedrujõud rakendab pidurit

• Ratta või mootori võll on mehaaniliselt lukustatud

See tagab usaldusväärse hoidejõu isegi siis, kui elektritoide pole saadaval.

4.2 Miks STO-st üksi AGV ohutuseks ei piisa?

Paljud AGV disainerid eeldavad esialgu, et STO suudab sõiduki täielikult peatada ja kinni hoida. STO aga keelab ainult pöördemomendi genereerimise.

Mitmed olukorrad nõuavad täiendavat mehaanilist hoidmist.

4.2.1 Kallakutel sõitvad AGV-d

Kui AGV peatub kaldpinnal, tekitab gravitatsioon tõmbejõu.

Isegi kui STO on aktiivne:

• Mootori pöördemoment eemaldatakse

• Rattad ei ole lukustatud

• Sõiduk võib allamäge veereda

Mehaaniline pidur hoiab ära soovimatu liikumise.

Tüüpilised rakendused:

• Lao kaldteed

• Välissõidukid

• Ebaühtlase pinnaga tehasepõrandad

• Automatiseeritud tõstukid

4.2.2 Raske koorma transport

Mida suurem on AGV koormus, seda suurem on liikumise oht pärast STO aktiveerimist.

Näiteks:

2-tonnine AGV, mis kannab tööstuslikke komponente, vajab usaldusväärset hoidemehhanismi, kuna:

• Sõiduki inerts on suur

• Välised jõud võivad platvormi liigutada

• Ohutusnõuded on karmimad

Mehaaniline pidur tagab vajaliku hoidmismomendi pärast mootori pöördemomendi eemaldamist.

4.2.3 Pikaajalise parkimise või ooterežiimi tingimused

Pika tühikäigu ajal:

• STO takistab mootori aktiveerimist

• Pidur hoiab mehaanilist asendit

See vähendab:

• Mootori küte

• Aku tarbimine

• Servo hoidevool

Pidevalt tehastes töötavate AGVde puhul parandab see energiatõhusust.

4.3 STO ja mehaanilise piduri tüüpiline tööjärjestus

Õigesti konstrueeritud AGV turvasüsteem ei aktiveeri STO-d ja pidurit juhuslikult. Järjestus peaks olema kooskõlastatud.

Tavaline ohutu peatumisprotsess on:

Tavaline AGV töö

1. Servoajam saab liikumiskäsklusi

2. Mootor tekitab pöördemomenti

3. Mehaaniline pidur jääb vabastatuks

4. AGV liigub normaalselt

Kontrollitud stoppprotsess

1. AGV saab seiskamiskäskluse

2. Servokontroller teostab aeglustust

3. Mootori kiirus väheneb nullini

4. Pidur rakendub

5. STO on aktiveeritud

See jada pakub:

• Sujuv peatumine

• Vähendatud mehaaniline mõju

• Ohutu pöördemomendi eemaldamine

• Usaldusväärne hoidmine

Hädaseiskamisprotsess

Hädaolukordadeks:

1. Hädasignaal käivitub

2. Ohutus-PLC saadab seiskamiskäsu

3. STO kanalid on aktiveeritud

4. Mootori pöördemoment eemaldatakse kohe

5. Vajadusel rakendub mehaaniline pidur

Täpne järjestus sõltub:

• AGV kiirus

• Koormusseisund

• Ohutuskategooria nõuded

• Riskianalüüsi tulemused

4.4 Mehaanilise piduri integreerimine kahe kanaliga STO süsteemiga

Kaasaegsed AGV servosüsteemid ühendavad tavaliselt:

• Servo ajam

• Kahe kanaliga STO sisendid

• Pidurijuhtimise väljund

• Kodeerija tagasiside

• Ohutus PLC

Tüüpiline arhitektuur:

Safety PLC | | Kahe kanaliga STO | Servoajam | DC servomootor | Mehaaniline pidur | AGV ratas 

Ohutus-PLC juhib mõlemat:

• STO aktiveerimine

• Piduri sisselülitamine

See loob kihilise ohutusstruktuuri.

4.5 Pidurijuhtimismeetodid AGV servomootorites

Elektromagnetilise piduri juhtimiseks on mitu võimalust.

1. meetod: servoajami pidurijuhtimine

Servoajam juhib vahetult pidurite tööd.

Eelised:

• Automaatne ajastuse juhtimine

• Kooskõlastatud mootori kiirusega

• Vähendatud programmeerimise keerukus

Tüüpiline järjestus:

• Mootor seiskub

• Pidur rakendub

• STO aktiveerub

2. meetod: PLC-ga juhitav ohutuspidur

Ohutus-PLC juhib iseseisvalt:

• STO signaalid

• Piduri relee

Eelised:

• Suurem turvalisuse paindlikkus

• Lihtsam integreerimine keerulistesse süsteemidesse

Sobib:

• Suured AGV-pargid

• Mitmeteljelised mobiilsed robotid

• Tööstuslikud automaatikasüsteemid

3. meetod: mehaaniline pidur koos väljalülituskaitsega

Vedruga rakendatavaid elektromagnetpidureid kasutatakse tavaliselt järgmistel põhjustel:

• Pidur rakendub elektrikatkestuse korral

• Ohutu olek saavutatakse automaatselt

See on oluline:

• Aku rikked

• Hädaseiskamised

• Kaabli lahtiühendamise sündmused

4.6 Kuidas valida AGV servomootori jaoks õiget pidurit?

Piduri valimine nõuab mitme mehaanilise teguri arvestamist.

4.6.1 Pöördemoment

Piduri pidurdusmoment peab ületama maksimaalse väliskoormuse.

Tegurid hõlmavad järgmist:

• AGV kaal

• Kasuliku koorma kaal

• Ratta läbimõõt

• Maksimaalne kaldenurk

Alati tuleks arvestada ohutusvaruga.

4.6.2 Piduri reaktsiooniaeg

Kiire pidurdamine on hädaolukordades oluline.

Olulised parameetrid:

• Piduri vabastamise aeg

• Piduri sisselülitamise aeg

• Mehaaniline viivitus

Ohutuskriitiliste AGV-de puhul parandavad lühemad reaktsiooniajad kaitset.

4.6.3 Töötsükkel

AGV pidurid võivad kogeda:

• Sagedased peatused

• Pidev hoidmine

• Hädaolukorra aktiveerimine

Pidur peaks vastama:

• Töösagedus

• Soojusnõuded

• Kasutusaja ootused

4.7 Mehaaniline pidur + STO rakendused erinevates AGV süsteemides

Lao AGV-d

Nõuded:

• Sagedased käivitus-/seiskamistsüklid

• Inimeste suhtlus

• Täpne positsioneerimine

Soovitatav:

• STO ohutuspeatuste jaoks

• Pidur parkimiseks

Raskeveokite tööstuslikud AGV-d

Nõuded:

• Suur kandevõime

• Pikaajaline tegevus

• Kallaku võime

Soovitatav:

• Kahe kanaliga STO

• Suure pöördemomendiga elektromagnetiline pidur

Automatiseeritud kahveltõstukid

Nõuded:

• Vertikaalne koorma käsitsemine

• Täpne peatumine

Soovitatav:

• STO

• Mehaaniline pidurduspidur

• Täiendav ohutusjärelevalve

Õues liikuvad mobiilsed robotid

Nõuded:

• Ilmastikukindlus

• Ebatasane maastik

• Hädaabi hoidmine

Soovitatav:

• IP-reitinguga servomootor

• STO

• Tugev mehaaniline pidur

4.8 STO ja mehaanilise piduri kombineerimise eelised AGV süsteemides

STO kasutamine koos mehaanilise piduriga annab mitmeid eeliseid:

Parem ohutus

• Hoiab ära ootamatu mootori pöördemomendi

• Takistab sõiduki liikumist

• Toetab hädaseiskamist

Parem koormuse kaitse

• Hoiab ära libisemise

• Kaitseb transporditavaid kaupu

• Vähendab mehaanilist lööki

Süsteemi kõrgem töökindlus

• Säilitab positsiooni voolukaotuse ajal

• Vähendab sõltuvust tarkvara juhtimisest

• Pakub mitu turvakihti

Tööstusohutuse nõuete järgimine

Kombinatsioon:

• Kahe kanaliga STO

• Mehaaniline pidur

• Ohutus PLC

aitab AGV-süsteemidel saavutada kõrgemat funktsionaalset ohutust.

Järeldus: STO ja mehaaniline pidur on üksteist täiendavad ohutustehnoloogiad

AGV ja AMR rakenduste puhul ei tohiks STO ja mehaanilisi pidureid pidada alternatiiviks. Nad lahendavad erinevaid ohutusprobleeme.

• STO kaitseb mootori tahtmatu pöördemomendi tekitamise eest

• Mehaanilised pidurid kaitsevad soovimatu füüsilise liikumise eest

Usaldusväärne AGV ajamisüsteem ühendab tavaliselt:

• Madalpinge alalisvoolu servomootor

• Integreeritud servo draiver

• Kahe kanaliga STO

• Elektromagnetiline pidurduspidur

• Ohutus PLC side

See kombinatsioon tagab kaasaegsete automatiseeritud transpordisüsteemide ohutuma töö, parema koormuse kontrolli ja suurema töökindluse. Täiustatud mobiilseid roboteid projekteerivate AGV-tootjate jaoks on nii STO kui ka mehaaniliste pidurdusfunktsioonide integreerimine ohutu ja tõhusa liikumisjuhtimise saavutamise võtmeks.

5. Kuidas rakendada ohutut peatust 1 (SS1) STO-funktsiooniga?

5.1 Erinevus STO ja SS1 vahel

STO:

• Eemaldab koheselt pöördemomendi võime

• Ei kontrolli liikumise peatamist

SS1:

• Esmalt teostab kontrollitud aeglustus

• Seejärel aktiveerib STO

Raskeid koormusi kandvate AGV-de puhul eelistatakse tavaliselt SS1, kuna äkiline pöördemomendi eemaldamine võib põhjustada:

• Koormuse nihutamine

• Mehaaniline šokk

• Vähendatud positsioneerimise täpsus

5.2 Tüüpiline SS1 rakendamine AGV-süsteemides

Ohutus-PLC või turvarelee jälgib hädasignaale.

Järjestus:

1. Hädaabinupp vajutatud

2. Ohutuskontroller saadab seiskamiskäskluse

3. Servoajam teostab kontrollitud pidurdamist

4. Pärast viivituse/aja jälgimist:

5. Kahe kanaliga STO aktiveerub

Eelised:

• Sujuvam peatumine

• Vähendatud mehaaniline pinge

• Parem koormuse kaitse

6. Kuidas valida FSoE või CANopen ohutust toetavaid servodraive?

6.1 Kaasaegsete veoautode ohutussidenõuded

Täiustatud AGV-d nõuavad sageli suhtlust:

• Ohutus PLC

• Servo ajamid

• Mootori kontrollerid

• Laserskannerid

• Ohutusandurid

Levinud ohutusprotokollid hõlmavad järgmist:

FSoE (funktsionaalne ohutus EtherCAT-i kaudu)

Sobib:

• Suure jõudlusega automaatikasüsteemid

• Nutikad tehased

• Mitmeteljelised AGV-d

Eelised:

• Kiire suhtlus

• Kõrge sünkroniseerimise täpsus

• Integreeritud turvavõrk

CANopeni ohutus

Sobib:

• Mobiilsed robotid

• AGV-d

• Hajutatud juhtimissüsteemid

Eelised:

• Kuluefektiivne

• Lihtne arhitektuur

• Laialdane kasutuselevõtt tööstuses

6.2 Ohutusservoajamite valikukriteeriumid

Valige draivid, millel on:

• Kahe kanaliga STO sisendid

• SIL2/SIL3 võimekus

• Ohutu suhtluse tugi

• Kodeerija tagasiside ühilduvus

• Diagnostilised funktsioonid

7. Kas STO üksi saab ära hoida AGV juhuslikku libisemist nõlvadel?

AGV (Automated Guided Vehicle) ja AMR (autonoomne mobiilne robot) rakenduste puhul on ohutus peatumise ajal kriitilise tähtsusega, eriti kui sõiduk töötab kaldteedel , kaldpindadel või ebatasastel tehasepõrandatel..

AGV inseneride seas levinud küsimus on:

Kas STO (Safe Torque Off) üksi saab ära hoida AGV kogemata libisemise kallakutel?

Vastus on eitav. STO üksi ei saa garanteerida, et AGV jääb kallakul paigale.

STO on loodud mootori pöördemomendi ohutuks eemaldamiseks , vältides soovimatut mootoriga käitatavat liikumist. Siiski ei paku see füüsilist lukustusjõudu sõiduki paigal hoidmiseks.

Kallakute puhul kombineerivad AGV tootjad tavaliselt:

• Kahe kanaliga STO funktsioon

• Elektromagnetiline mehaaniline pidur

• Õige käigu vähendamine

• Tagasipööramisvastane juhtimisstrateegia

usaldusväärse seiskamise ja hoidmise jõudluse saavutamiseks.

7.1 Arusaam, mida STO AGV-süsteemides tegelikult teeb

STO on servoajamitesse integreeritud funktsionaalne ohutusfunktsioon, mis takistab mootoril pöördemomenti tekitada.

Kui STO on aktiveeritud:

1. Servoajam keelab toiteastme

2. Mootori voolutoide on katkenud

3. Pöördemomendi genereerimine peatub

4. Mootor ei saa ratast aktiivselt juhtida

See kaitseb:

• Ootamatu mootori käivitamine

• Kontrollimatu kiirendus

• Servo juhtimise vead

• Ohutusahela rikked

Kuid STO ei tekita pidurdusmomenti.

Mootori võll ja rattad on endiselt mehaaniliselt vabad, kui pole rakendatud muud hoidemehhanismi.

7.2 Miks AGV võib pärast STO aktiveerimist kallakul siiski liikuda

Kui AGV töötab kallakul, võivad mitmed füüsilised jõud põhjustada liikumist isegi pärast STO aktiveerimist.

7.2.1 Gravitatsioonijõud kaldpindadele

Kõige olulisem tegur on gravitatsioon.

Kui AGV on pargitud kallakule, tekitab sõiduki kaal allapoole suunatud jõu.

Jõukomponent, mis tõmbab AGV-d allamäge, sõltub:

• Sõiduki kaal

• Kaldenurk

• Rataste hõõrdumine

• Koormuse jaotus

Kui allamäge jõud ületab takistuse:

• Rehvi hõõrdumine

• Käigukasti takistus

• Mehaaniline struktuur

AGV võib aeglaselt veereda.

7.2.2 Mootori pöördemomendi kaotus

Tavalise töötamise ajal suudavad servomootorid oma positsiooni säilitada, tekitades aktiivselt pöördemomenti.

Näiteks:

• AGV peatub kaldteel

• Servoajam säilitab nullkiiruse hoidmismomendi

• Mootor peab vastu välisele liikumisele

Pärast STO aktiveerimist:

• Mootori pöördemoment kaob

• Positsiooni hoidmine eemaldatakse

• Välisjõud võivad sõidukit liigutada

Seetõttu ei tohiks STO-d pidada mehaanilise piduri asendajaks.

7.2.3 Suur kandevõime suurendab libisemisriski

Mida suurem on AGV koormus, seda suurem on potentsiaalne libisemisjõud.

Raskeveokite AGV-d transpordivad:

• Autode komponendid

• Terasest materjalid

• Kaubaalused

• Tööstuslikud seadmed

nõuavad tugevamaid hoidmislahendusi.

Nende rakenduste puhul võib ainult STO-le tuginemine tekitada ohutusriske.

7.3 STO vs mehaaniline pidur: erinevad ohutusfunktsioonid

Levinud arusaamatus on see, et STO ja mehaanilised pidurid täidavad sama funktsiooni.

Need lahendavad tegelikult erinevaid probleeme.

Parim AGV ohutusarhitektuur kasutab mõlemat tehnoloogiat koos.

7.4 Soovitatav ohutusarhitektuur nõlvadel sõitvatele AGVdele

Kaldpindadel töötavate AGV-de puhul hõlmab tüüpiline ohutusprojekt:

1. samm: kontrollitud aeglustamine

Enne STO aktiveerimist:

• Servokontroller vähendab kiirust

• AGV aeglustub sujuvalt

• Mehaaniline mõju on minimeeritud

Seda rakendatakse sageli järgmistel viisidel:

• SS1 (turvaline peatus 1)

• Kontrollitud pidurduskäsud

2. samm: mehaanilise piduri sisselülitamine

Pärast seda, kui AGV saavutab ohutu kiiruse või nullkiiruse:

• Elektromagnetiline pidur rakendub

• Ratta või mootori võll on füüsiliselt lukustatud

Pidur pakub:

• Hoides pöördemomenti

• Tagasilöögivastane kaitse

• Stabiilne parkimisasend

3. samm: STO aktiveerimine

Pärast pidurdamist:

• Kahe kanaliga STO sisendid on aktiveeritud

• Mootori pöördemomendi genereerimine on ohutult keelatud

Lõplik olek saab:

Mootori pöördemoment eemaldatud + mehaaniline asend lukustatud

See tagab kõrgema turvalisuse taseme.

7.5 Elektromagnetiliste pidurite roll AGV kallakutel

Elektromagnetilised pidurid integreeritakse tavaliselt AGV servomootoritesse, kuna need tagavad usaldusväärse hoidejõu.

Tüüpiline vedruga elektromagnetiline pidur töötab järgmiselt:

Tavalise liikumise ajal

• Piduripool saab voolu

• Pidur vabastab

• Mootor pöörleb normaalselt

Seiskumise või toitekatkestuse ajal

• Pidurijõud eemaldatakse

• Vedrujõud lülitab piduri sisse

• Mootori võll on lukus

See konstruktsioon tagab tõrkekindla funktsiooni, kuna pidur lülitub automaatselt sisse, kui vool katkeb.

7.6 Kuidas valida õiget pidurit kallakuga AGV-dele?

Piduri valimine eeldab vajaliku pidurdusmomendi arvutamist.

Oluliste tegurite hulka kuuluvad:

7.6.1 AGV kaal ja kandevõime

Sõiduki suurem kaal nõuab:

• Suurem pidurdusmoment

• Tugevam mehaaniline lukustusvõime

7.6.2 Maksimaalne kaldenurk

Järsem kalle tekitab suuremat allamäge jõudu.

AGV-d, mis töötavad:

• 5° kaldteed

• 10° tehasekalded

• Väljas ebatasasel maastikul

võib nõuda teistsuguseid pidurite spetsifikatsioone.

7.6.3 Ratta läbimõõt ja ülekandearv

Mehaaniline jõuülekanne mõjutab vajalikku pidurdusmomenti.

Suuremad rattad ja madalam käik võib vajada tugevamat pidurdusvõimet.

7.6.4 Ohutusvaru

Tööstuslikud AGV-süsteemid sisaldavad tavaliselt täiendavat ohutusvaru, kuna tegelikud keskkonnad võivad hõlmata järgmist:

• Märg põrandad

• Ebatasased pinnad

• Muutuva kandevõimega

• Rehvide kulumine

7.7 Kas käigukastid võivad takistada AGV libisemist ilma pidurita?

Mõned AGV süsteemid kasutavad käigukastiga mootoreid, eriti:

• Planetaarse käiguga alalisvoolu servomootorid

• Tiguülekandega servomootorid

hoidmisvõime parandamiseks.

Kuid käigukasti takistust üksi ei peeta tavaliselt täielikuks ohutuslahenduseks.

Ussikäigu eelised

Tiguülekandesüsteemid võivad pakkuda:

• Kõrge reduktsiooniaste

• Suurenenud iselukustumisvõime

• Suurem pidamistakistus

Siiski:

• Iselukustuv jõudlus sõltub disainist

• Kandmine võib tõhusust vähendada

• Ohutusstandardid võivad siiski nõuda spetsiaalset pidurit

Ohutuskriitiliste AGVde puhul jääb eelistatud lahenduseks mehaaniline pidur.

7.8 Rakendused, kus STO üksi võib olla vastuvõetav

Kuigi STO üksi ei sobi kallaku hoidmiseks, ei pruugi mõned AGV-rakendused vajada mehaanilist pidurit.

Näited:

Lamedad siselaoautod

Tingimused:

• Tasane põrand

• Väike kandevõime

• Madal välisjõud

STO-st võib piisata mootori ootamatu töö ärahoidmiseks.

Madala inertsiga mobiilsed robotid

Näited:

• Kontrolli robotid

• Väikesed kohaletoimetamisrobotid

• Kerged AMR-id

Kontrollimatu liikumise oht on palju väiksem.

7.9 Rakendused, mis nõuavad STO + mehaanilist pidurit

Mehaaniline pidur on tungivalt soovitatav järgmistel juhtudel:

Raskeveokite AGV-d

Näited:

• Autotööstuse AGV-d

• Kaubaaluste transpordisõidukid

• Tehase logistikarobotid

Kaldtee töö

Näited:

• Mitmetasandilised laod

• Laadimisplatvormid

• Välilogistikasüsteemid

Vertikaalsed või tõsterakendused

Näited:

• AGV tõsteplatvormid

• Automatiseeritud tõstukid

• Materjali käitlemise robotid

Inimese koostöö valdkonnad

Kui operaatorid töötavad AGV-de läheduses, suurendab täiendav hoidmiskaitse ohutust.

7.10 STO ja piduriga AGV ohutusdisaini parimad tavad

AGV töökindluse tagamiseks peaksid tootjad kaaluma:

Kasutage kahekanalilist STO-d

Eelised:

• Üleliigne ohutuskontroll

• Vigade jälgimine

• Kõrgem turvalisuse terviklikkus

Kombineerige STO mehaanilise hoidmisega

Soovitatav:

• Kallakud

• Rasked koormused

• Pikad parkimisperioodid

Tehke riskianalüüs

Hinda:

• Maksimaalne koormus

• Maksimaalne kalle

• Peatusteekond

• Keskkonnatingimused

Testige tegelikke töötingimusi

Valideerimine peaks sisaldama:

• Hädapeatused

• Aku rikke stsenaariumid

• Parkimiskatsed kaldteel

• Maksimaalne kasulik koormus

Järeldus: STO üksi ei suuda AGV-de libisemist nõlvadel ära hoida

STO on AGV servosüsteemide oluline ohutusfunktsioon, kuid see ei ole mõeldud sõiduki füüsiliseks asendis hoidmiseks.

STO peamine roll on:

• Mootori pöördemomendi eemaldamine

• Draivi ootamatu aktiveerimise vältimine

• Funktsionaalse ohutuse tagamine

Kallakutel töötavate või rasket koormat kandvate AGV-de puhul on soovitatav lahendus:

Madalpinge alalisvoolu servomootor + kahe kanaliga STO + elektromagnetiline pidur + ohutu PLC juhtimine

See kombinatsioon pakub:

• Ohutu pöördemomendi eemaldamine

• Usaldusväärne asendi hoidmine

• Kaitse juhusliku libisemise eest

• Parem AGV tööohutus

Kaasaegsete AGV- ja AMR-i tootjate jaoks on STO ja mehaanilise pidurduse erinevuse mõistmine hädavajalik ohutute, töökindlate ja nõuetele vastavate mobiilsete robotite jõusüsteemide kavandamiseks.

8. Erinevus riistvaralise STO ja tarkvarapõhise STO vahel

Riistvarapõhine STO on ohutusfunktsioon, mida rakendatakse spetsiaalsete elektriliste ohutusahelate kaudu servoajamis.

Selle asemel, et tugineda tarkvarakäskudele, katkestab riistvaraline STO otse mootori pöördemomendi genereerimiseks vajaliku energiatee.

Tüüpiline riistvaraline STO arhitektuur sisaldab:

• Kahe kanaliga STO sisendid

• Sõltumatud ohutusahelad

• Võimsusastme väljalülitusmehhanism

• Ohutusseire komponendid

Kui STO käivitub:

1. Ohutus-PLC või hädaabiahel saadab STO signaale

2. STO sisendkanalid on aktiveeritud

3. Servo võimsusaste on keelatud

4. Mootori pöördemomendi genereerimine peatub

5. AGV ajam ei suuda tekitada liikumismomenti

Ohutustoimingud toimuvad peamisest juhtimistarkvarast sõltumatult.

8.2 Riistvara STO eelised AGV-süsteemide jaoks

8.2.1 Sõltumatu turvatee

Riistvaralise STO suurim eelis on see, et ohutusfunktsioon ei sõltu tavalisest mootori juhtimistarkvarast.

Isegi kui probleemid ilmnevad:

• Liikumisjuhtimise püsivara

• Sidevõrk

• Rakendustarkvara

• Peamine kontroller

riistvaraline STO-ahel võib siiski mootori pöördemomendi keelata.

See annab täiendava turvakihi.

8.2.2 Suurem veatuvastusvõime

Kaasaegne riistvara STO kasutab tavaliselt:

• Kahe kanaliga sisendid

• Üleliigsed ahelad

• Ristseire funktsioonid

Kui üks kanal ebaõnnestub järgmistel põhjustel:

• Lühis

• Juhtmete kahjustused

• Komponendi rike

süsteem suudab vea tuvastada.

See parandab:

• Ohutuskindlus

• Diagnostiline võime

• Masina kaitse

8.2.3 Kiirem ohutusreageerimine

Kuna riistvaraline STO keelab otse toiteastme, on reaktsiooniaeg tavaliselt väga lühike.

See on oluline:

• Hädapeatused

• Kokkupõrke vältimine

• Inimese ja masina interaktsiooni valdkonnad

Töötajate läheduses töötavate AGV-de puhul vähendab kiire pöördemomendi eemaldamine võimalikke riske.

8.2.4 Parem sobivus ohutussertifikaadi saamiseks

Riistvara STO kasutatakse laialdaselt tööstusohutuse rakendustes, kuna see võib toetada kõrgemaid ohutusnõudeid.

Tüüpilised rakendused hõlmavad järgmist:

• Tehase AGV-d

• Autotööstuse logistika

• Suure koormusega mobiilsed robotid

• Koostöös põhinevad automatiseerimissüsteemid

See valitakse tavaliselt siis, kui nõutakse funktsionaalsete ohutusstandardite järgimist.

8.3 Mis on tarkvarapõhine STO?

Tarkvarapõhine STO kasutab pöördemomendi genereerimise keelamiseks mootori kontrolleri püsivara või rakendustarkvara.

Ohutuskäsku töödeldakse tarkvaraloogika kaudu.

Tüüpiline operatsioon:

1. Kontroller saab stoppkäskluse

2. Tarkvara tuvastab ohutusolukorra

3. Juhtimisalgoritm keelab mootori väljundi

4. Mootori pöördemoment eemaldatakse

Erinevalt riistvaralisest STO-st sõltub ohutusfunktsioon:

• Protsessori töö

• Püsivara täitmine

• Tarkvara terviklikkus

• Kommunikatsiooni usaldusväärsus

8.4 Tarkvarapõhise STO eelised

Kuigi riistvaralist STO-d eelistatakse paljudes ohutuskriitilistes rakendustes, on tarkvarapõhistel ohutusfunktsioonidel ka eeliseid.

8.4.1 Paindlikud juhtimisfunktsioonid

Tarkvarapõhised lahendused võivad pakkuda täiustatud liikumisfunktsioone, näiteks:

• Kontrollitud peatumine

• Pöördemomendi piirang

• Kiiruse jälgimine

• Ametikoha järelevalve

Neid funktsioone saab reguleerida tarkvara parameetrite kaudu.

8.4.2 Lihtsam süsteemiintegratsioon

Tarkvarapõhised ohutusfunktsioonid võivad lihtsustada:

• Programmeerimine

• Parameetri konfiguratsioon

• Süsteemi kohandamine

Väiksema ohutusriskiga rakenduste puhul võib tarkvara juhtimine pakkuda piisavat funktsionaalsust.

8.4.3 Madalam süsteemikulu

Võrreldes spetsiaalsete riistvara ohutusahelatega võivad tarkvaralahendused vähendada:

• Komponentide kogus

• Nõuded juhtmestikule

• Riistvara maksumus

See võib olla atraktiivne:

• Väikesed AMR-id

• Haridusrobotid

• Madala riskitasemega mobiiliplatvormid

8.5 Riistvara STO vs tarkvara STO võrdlus

8.6 Miks riistvaralist STO-d eelistatakse tööstuslike veoautode jaoks?

Tööstuslikud AGV-d töötavad sageli keskkondades, kus ohutusrikked võivad põhjustada:

• Seadmete kahjustused

• Tootmise katkestus

• Töötaja vigastuste oht

• Materiaalne kaotus

Näited:

• Autotööstuse tehased

• Akude tootmisettevõtted

• Rasked logistika laod

• Automatiseeritud koosteliinid

Nendes rakendustes eelistavad tootjad tavaliselt riistvaralist STO-d, kuna see pakub:

Sõltumatu kaitse

Ohutusfunktsioon jääb aktiivseks isegi siis, kui:

• Suhtlemine ebaõnnestub

• Kontrolleri tarkvara jookseb kokku

• Võrguühendus on katkenud

Usaldusväärne hädaabi

Kui kostub hädasignaal:

• STO eemaldab koheselt mootori pöördemomendi

• AGV ei saa sõitu jätkata

• Ootamatu liikumise oht on viidud miinimumini

Lihtsam ohutuse kinnitamine

Riistvaraline STO pakub selgemat ohutusarhitektuuri järgmiste jaoks:

• Riski hindamine

• Ohutuse testimine

• Masina sertifitseerimine

8.7 Kuidas riistvara STO ja tarkvara ohutusfunktsioonid koos töötavad

Kaasaegsed AGV-süsteemid kombineerivad sageli mõlemat lähenemisviisi, selle asemel et valida ainult üks.

Tüüpiline arhitektuur:

Ohutusandur | Ohutus PLC | +----------------+ | | Riistvara STO Tarkvarajuhtimine | | Servo Drive Motion Controller | DC servomootor | AGV ratas 

Iga kiht täidab erinevat funktsiooni.

Tarkvara funktsioonide käepide:

• Tavaline liikumise juhtimine

• Kiiruse reguleerimine

• Positsiooni juhtimine

• Navigeerimiskäsud

Riistvara STO käepidemed:

• Avarii pöördemomendi eemaldamine

• Ohutusseiskamine

• Kaitse ootamatu liikumise eest

See mitmekihiline lähenemine tagab nii jõudluse kui ka ohutuse.

8.8 STO ja muude ohutusfunktsioonide vaheline seos

STO on tavaliselt osa suuremast funktsionaalsest ohutussüsteemist.

Ühised seotud funktsioonid hõlmavad järgmist:

SS1 (turvaline peatus 1)

Eesmärk:

• Kontrollitud aeglustus

• Seejärel STO aktiveerimine

Kasutatakse:

• Rasked AGV-d

• Koormustundlikud rakendused

SLS (turvaliselt piiratud kiirus)

Eesmärk:

• Piirab AGV kiirust teatud piirkondades

Kasutatakse:

• Inimeste koostöötsoonid

• Lao ristmikud

SBC (turvaline pidurijuhtimine)

Eesmärk:

• Juhib ohutult mehaanilist pidurite aktiveerimist

Kasutatakse:

• Kallakud

• Rasked koormused

• Vertikaalsed süsteemid

8.9 Õige valimine STO lahendus AGV-rakendustele

STO-võimega AGV-servomootori valimisel peaksid tootjad hindama:

Ohutusnõuded

Kaaluge:

• Kasuliku koorma kaal

• Töökeskkond

• Inimese suhtluse tase

• Nõutav ohutuskategooria

Rakenduse riskitase

Madala riskiga rakendused:

Näited:

• Väikesed siserobotid

• Laboratoorsed AMR-id

Võimalik lahendus:

• Tarkvarapõhised ohutusfunktsioonid

Kõrge riskiga rakendused:

Näited:

• Raskeveokite AGV-d

• Autologistika robotid

• Kaldtee käitamise sõidukid

Soovitatav:

• Kahe kanaliga riistvara STO

• Mehaaniline pidur

• Ohutus-PLC integreerimine

Suhtlemisnõuded

Täiustatud AGV süsteemid võivad nõuda:

• CANopeni ohutus

• EtherCATi ohutus

• FSoE

säilitades samal ajal riistvaralise STO viimase turvakihina.

Järeldus: riistvara STO vs Tarkvara STO AGV servomootoritele

Nii riistvaraline STO kui ka tarkvarapõhine STO võivad aidata parandada AGV ohutust, kuid neil on erinevad eesmärgid.

Riistvara STO pakub:

• Sõltumatu ohutuskaitse

• Kiirem pöördemomendi eemaldamine

• Suurem töökindlus

• Parem sobivus tööstuslikele AGV-dele

Tarkvarapõhine STO pakub:

• Paindlik juhtimine

• Lihtsam seadistamine

• Madalam kulu

Kaasaegsete tööstuslike AGV-de ja AMR-ide puhul on soovitatav lähenemisviis tavaliselt:

Madalpinge alalisvoolu servomootor + kahe kanaliga riistvara STO + ohutus-PLC + mehaaniline pidur (vajadusel)

See arhitektuur tagab parima tasakaalu järgmiste vahel:

• Funktsionaalne ohutus

• Liikumise jõudlus

• Süsteemi töökindlus

• Pikaajaline töö efektiivsus

Järgmise põlvkonna autonoomseid sõidukeid projekteerivate AGV-tootjate jaoks on sertifitseeritud riistvaralise STO-võimega servomootorisüsteemi valimine oluline samm ohutumate ja usaldusväärsemate automatiseerimislahenduste poole.

9. STO aktiveerimise mõju AGV aku tööeale ja võimsuse stabiilsusele

9.1 STO vähendab tarbetut energiatarbimist

Kui STO on aktiveeritud:

• Mootori pöördemomendi genereerimine peatub

• Praegune väljund on keelatud

• Soojuse tootmine väheneb

Eelised:

• Väiksem ooterežiimi tarbimine

• Vähendatud aku tühjenemine

• Parem soojuslik jõudlus

9.2 Akusüsteemiga seotud kaalutlused

AGV disainerid peaksid kaaluma:

• Aku pinge stabiilsus

• Praegune nõudlus tipptasemel

• Regeneratiivne pidurdamine

• Laadimistsüklid

Õigesti kavandatud servosüsteem parandab:

• Tööaeg

• Aku eluiga

• Süsteemi üldine tõhusus

10. Kuidas ühendada ohutus-PLC alalisvoolu servoajami STO sisenditega?

Kaasaegsetes AGV (Automated Guided Vehicle) ja AMR (Autonomous Mobile Robot) süsteemides on Safety PLC ühendamine alalisvoolu servoajami STO (Safe Torque Off) sisenditega usaldusväärse funktsionaalohutuse saavutamiseks kriitiline samm.

Ohutus-PLC toimib keskse ohutuskontrollerina, jälgides selliseid seadmeid nagu:

• Hädaseiskamisnupud

• Ohutuslaserskannerid

• Turvavalguskardinad

• Turvauksed

• Kokkupõrke tuvastamise andurid

Ohtliku olukorra ilmnemisel saadab Safety PLC ohutussignaali servoajami STO-sisenditele, takistades koheselt mootoril pöördemomenti tekitamast.

Õigesti kavandatud STO-ühendus tagab:

• AGV liikumise ohutu peatamine

• Ootamatu taaskäivitamise vältimine

• Vastavus funktsionaalsetele ohutusnõuetele

• Usaldusväärne töö inimese ja masina koostöökeskkondades

10.1 Ohutus-PLC ja STO sisendite rolli mõistmine

Enne süsteemi ühendamist on oluline mõista iga komponendi funktsiooni.

Ohutus-PLC funktsioon

Ohutus-PLC vastutab:

• Ohutusseadmete jälgimine

• Ohutusloogika hindamine

• Ohutuskäskude saatmine

• Ohutusahela rikete tuvastamine

Tüüpilised AGV ohutussisendid on järgmised:

• Hädaseiskamisnupp

• Ohutusskanner

• Kaitseandur

• Operaator juurdepääsu kontroll

Kui Safety PLC tuvastab ohutussündmuse, aktiveerib see STO väljundi.

DC servoajami STO funktsioon

Alalisvoolu servoajami STO-sisend juhib mootori pöördemomendi genereerimise võimet.

Kui STO-sisendid on aktiivsed:

• Servo jõuaste jääb väljalülitatuks

• Mootori pöördemomendi genereerimine peatub

• AGV ei saa sõita

Kui STO sisendid vabastatakse:

• Servoajam saab normaalselt töötada

• Mootori juhtimine taastub pärast õigeid lubamistingimusi

10.2 Kahe kanaliga STO juhtmestiku põhiarhitektuur

Tööstuslikud AGV servosüsteemid kasutavad tavaliselt kahe kanaliga STO-juhtmestikku . suurema ohutuse tagamiseks

Tüüpiline ühenduse struktuur:

 Turva-PLC STO väljundkanal 1 | | STO1+ sisend DC servoajam STO väljundkanal 2 | | STO2+ sisend DC servoajam 24V ohutus toiteallikas | | STO viide/GND 

Kaks STO kanalit töötavad iseseisvalt.

See annab:

• Üleliigne ohutuskontroll

• Rikke tuvastamine

• Täiustatud turvalisuse terviklikkus

10.3 Tüüpilised STO terminali ühendused

STO-funktsiooniga madalpinge alalisvoolu servomootor pakub tavaliselt selliseid klemme:

Klemmide täpsed nimed sõltuvad servoajami tootjast.

Enne juhtmestiku ühendamist peaksid insenerid alati kinnitama:

• Nõuded pingele

• Sisend polaarsus

• Ohutushinnangud

• Ühendusskeemid

10.4 Samm-sammuline STO juhtmestiku protseduur

1. samm: kinnitage STO elektrispetsifikatsioonid

Enne ühendamist kontrollige:

• STO sisendpinge vahemik

• Praegused nõuded

• Kahe kanaliga konfiguratsioon

• Ohutuskategooria võime

Tüüpilised AGV servosüsteemide kasutusviisid:

• 24V DC ohutussignaalid

• Kahe kanaliga tavaliselt suletud ohutusahelad

2. samm: ühendage ohutus-PLC väljundid STO sisenditega

Ohutus-PLC pakub kahte sõltumatut ohutusväljundit.

Ühenduse näide:

Kanal 1:

Ohutus-PLC väljund 1 → Servoajam STO1

Kanal 2:

Ohutus-PLC väljund 2 → Servoajam STO2

Mõlemat kanalit tuleb juhtida iseseisvalt.

Ärge ühendage mõlemat STO-kanalit kokku, kuna see eemaldab liiasuse.

3. samm: ühendage ühine võrdlustoide

STO-ahel nõuab stabiilset võrdluspinget.

Tüüpiline ühendus:

• Ohutus-PLC ohutusväljundi toide → STO-sisend

• Ühine 0V viide → Servoajami STO maandus

Vale maandus võib põhjustada:

• STO vale aktiveerimine

• Suhtlusvead

• Ohutusvead

4. samm: konfigureerige servoajami parameetrid

Pärast juhtmestiku ühendamist konfigureerige servoajam.

Tüüpilised seaded hõlmavad järgmist:

• STO lubamine

• Reaktsioon veale

• Taaskäivitage käitumine

• Pidurikontrolli ajastus

• Häire väljund

Mõned servoajamid nõuavad pärast STO vabastamist käsitsi kinnitamist, et vältida automaatset taaskäivitamist.

5. samm: viige läbi ohutustestimine

Pärast paigaldamist viige läbi funktsionaalsed testid.

Soovitatavad testid:

Hädaseiskamise test

Kinnitage:

• Hädaseiskamine aktiveerib STO

• Mootori pöördemoment kaob

• AGV peatub ohutult

Kanali vea test

Ühendage üks STO-kanal lahti ja kinnitage:

• Viga tuvastatakse

• Drive jääb keelatuks

• Ilmub ohutusalarm

Taaskäivitage test

Pärast STO avaldamist:

• Kinnitage, et AGV ei käivitu automaatselt

• Vajadusel nõudke lähtestamiskäsku

10.5 Kuidas kahe kanaliga STO parandab AGV ohutust

Ühel STO kanalil on potentsiaalne nõrkus:

Kui juhtmestik ebaõnnestub, ei pruugi ohutusfunktsioon korralikult töötada.

Kahe kanaliga STO lahendab selle, pakkudes koondamist.

Näide:

Tavaline töö

Mõlemad kanalid aktiivsed:

STO1 = ON STO2 = ON Mootor lubatud 

Ohutusüritus

Mõlemad kanalid on katkestatud:

STO1 = OFF STO2 = OFF Pöördemoment on keelatud 

Ühe kanali viga

Näide:

STO1 = VÄLJAS STO2 = ON 

Süsteem tuvastab ebakõla ja läheb ohutusse olekusse.

See parandab:

• Rikke tuvastamine

• Ohutuskindlus

• Süsteemi diagnostika

10.6 STO integreerimine hädaseiskamissüsteemidega

Tüüpiline AGV ohutusarhitektuur sisaldab järgmist:

hädaseiskamisnupp | | Ohutus PLC | | Kahekordne STO väljund | | DC servoajam | | AGV veomootor 

Kui operaator vajutab hädaseiskamisnuppu:

1. Ohutus-PLC võtab vastu hädasignaali

2. Ohutusloogika hindab seisundit

3. STO väljundid on katkestatud

4. Servoajam eemaldab mootori pöördemomendi

5. Vajadusel rakendub mehaaniline pidur

See loob täieliku hädaseiskamisahela.

10.7 STO-ühendus mehaanilise pidurijuhtimisseadmega

Paljude AGV rakenduste puhul peaks STO töötama koos elektromagnetilise piduriga.

Tüüpiline järjestus:

Tavaline liikumine

• STO passiivne

• Servomootor sisse lülitatud

• Pidur vabastatud

Kontrollitud peatus

1. Servokontroller vähendab kiirust

2. Mootor saavutab nullkiiruse

3. Pidur rakendub

4. STO aktiveerub

Hädapeatus

1. Ohutus-PLC käivitab STO

2. Mootori pöördemoment eemaldatakse

3. Vajadusel rakendub pidur

Seda kombinatsiooni soovitatakse:

• Rasked AGV-d

• Kaldtee töö

• Suure kandevõimega süsteemid

10.8 Sidepõhine ohutus vs juhtmega STO

Kaasaegsed AGV-d võivad kasutada kas juhtmega STO-d või ohutussidet.

Juhtmega STO

Ühendus:

Ohutus PLC → Füüsilised STO sisendid

Eelised:

• Lihtne

• Kiire reageerimine

• Väga töökindel

• Lihtne tõrkeotsing

Levinud rakendused:

• Standardsed AGV-d

• Tööstuslikud mobiilsed robotid

Ohutuskommunikatsioon

Näited:

• FSoE (turvalisus EtherCAT-i kaudu)

• CANopeni ohutus

Eelised:

• Vähendatud juhtmestik

• Täiustatud diagnostika

• Paindlik võrguarhitektuur

Levinud rakendused:

• Suured AGV-pargid

• Nutikad tehased

• Komplekssed automaatikasüsteemid

10.9 Levinud STO juhtmestiku vead AGV rakendustes

Viga 1: ainult ühe STO kanali kasutamine

Probleem:

• Vähendab ohutust koondamist

• Ei pruugi vastata ohutusnõuetele

Lahendus:

Kasutage mõlemat STO-kanalit.

Viga 2: STO ühendamine tavalise PLC kaudu

Probleem:

Tavaline PLC ei ole ette nähtud ohutusfunktsioonide jaoks.

Lahendus:

Kasutage sertifitseeritud Safety PLC-d.

Viga 3: vale viitejuhtmestik

Probleem:

Võib põhjustada:

• STO vead

• Ootamatud seisakud

Lahendus:

Järgige tootja juhtmestiku skeemi.

Viga 4: automaatne taaskäivitamine pärast STO vabastamist

Probleem:

Võib tekkida ootamatu AGV liikumine.

Lahendus:

Nõua:

• Käsitsi lähtestamine

• Ohutuse kinnitus

• Taaskäivitamise käsk

10.10 AGV STO süsteemi projekteerimise parimad tavad

Usaldusväärse AGV ohutuse tagamiseks:

Kasutage sertifitseeritud ohutuskomponente

Soovitatavad komponendid:

• Ohutus PLC

• Ohutusrelee

• Kahe kanaliga STO servoajam

• Hädaseiskamisseadmed

Eraldi ohutus ja liikumisjuhtimine

Ohutusfunktsioonid ei tohiks sõltuda ainult:

• Navigatsioonitarkvara

• Liikumiskäsud

• Sidevõrgud

Kaasake diagnostiline jälgimine

Monitor:

• STO staatus

• Ajami vead

• Pidurite seisukord

• Ohutusside olek

Kinnitage täielik ohutusahel

Testimine peaks sisaldama:

• Hädaseiskamisreaktsioon

• Anduri käivitatud peatused

• Suhtlushäired

• Elektrikatkestuse stsenaariumid

Järeldus: korralik STO juhtmestik on AGV ohutuks tööks hädavajalik

Ohutus-PLC ühendamine alalisvoolu servoajami STO-sisendiga on ohutu AGV-toitesüsteemi ehitamise oluline samm.

Usaldusväärne arhitektuur sisaldab tavaliselt järgmist:

Ohutusandurid → Ohutus-PLC → Kahe kanaliga STO → alalisvoolu servoajam → AGV mootor → mehaaniline pidur

Õige STO-integratsioon pakub:

• Ohutu pöördemomendi eemaldamine

• Ootamatute liikumiste vältimine

• Parem operaatori kaitse

• Kõrgem AGV töökindlus

Kaasaegsete AGV- ja AMR-i tootjate jaoks on kahe kanaliga STO-võimega ja nõuetekohase Safety PLC-ühilduvusega integreeritud alalisvoolu servomootorite valimine hädavajalik ohutute, tõhusate ja rahvusvaheliselt ühilduvate automatiseeritud transpordisüsteemide väljatöötamiseks.

11. Juhtivad STO-funktsiooniga AGV alalisvoolu servomootorite kaubamärgid

Kuna AGV (Automated Guided Vehicle) ja AMR (Autonomous Mobile Robot) süsteemid muutuvad intelligentsemaks ja ohutusele keskenduvamaks, integreeritud STO (Safe Torque Off) funktsiooniga alalisvoolu servomootorite järele kiiresti. kasvab nõudlus

Kaasaegsed AGV tootjad ei vali enam mootoreid ainult järgmistel põhjustel:

• Nimipöördemoment

• Kiirusvahemik

• Pinge

• Mehaanilised mõõtmed

Nad hindavad ka:

• Funktsionaalne ohutusvõime

• Kahe kanaliga STO saadavus

• Kodeerija tagasiside täpsus

• Sideprotokollid

• Integratsiooni paindlikkus

• Pikaajaline töökindlus

• OEM-i kohandamisvõimalus

STO-funktsiooniga alalisvoolu servomootor võimaldab AGV-süsteemidel saavutada ohutuma töö, kombineerides:

• Suure jõudlusega liikumisjuhtimine

• Suletud ahela tagasiside

• Ohutusmomendi katkestus

• Kompaktne draivi arhitektuur

Allpool on toodud mõned juhtivad AGV alalisvoolu servomootorite kaubamärgid ja tarnijad, kes pakuvad tööstuslikele mobiilsetele robotitele sobivaid lahendusi.

11.1 JKONGMOTOR – integreeritud AGV alalisvoolu servomootor kahe kanaliga STO lahendusega

JKONGMOTOR on spetsialiseerunud tootja, kes keskendub integreeritud servomootoritele, integreeritud BLDC-mootoritele ja kohandatud liikumisjuhtimislahendustele automaatikaseadmete ja mobiilse robootika jaoks.

AGV ja AMR rakenduste jaoks pakub JKONGMOTOR integreeritud alalisvoolu servomootorilahendusi, mis ühendavad:

• Harjadeta alalisvoolu servomootor

• Sisseehitatud servoajam

• Kodeerija tagasiside

• Kahe kanaliga STO turvafunktsioon

• Kommunikatsiooniliidese valikud

• Valikuline elektromagnetiline pidur

Need integreeritud servomootorid on mõeldud rakenduste jaoks, mis nõuavad:

• Kompaktne paigaldus

• Kõrge pöördemomendi tihedus

• Usaldusväärne 24/7 töö

• Lihtne OEM-i integreerimine

JKONGMOTOR AGV servomootorite põhiomadused

Integreeritud mootori ja draiveri disain

Traditsioonilised AGV-süsteemid nõuavad sageli:

• Eraldi mootor

• Väline servovõimendi

• Täiendav kodeerija juhtmestik

JKONGMOTORi integreeritud servomootorid vähendavad süsteemi keerukust, kombineerides ajami elektroonika mootorikoostu sees.

Eelised:

• Vähendatud juhtmestik

• Väiksem juhtkapp

• Kiirem paigaldamine

• Parem töökindlus

STO ohutusfunktsioon AGV rakenduste jaoks

JKONGMOTOR AGV servolahendused toetavad STO funktsioone, mille eesmärk on:

• Keelake mootori pöördemoment ohutult

• Vältige ootamatuid liikumisi

• Integreerige Safety PLC süsteemidega

Tüüpiline ohutusarhitektuur:

Ohutus PLC → STO sisend → Integreeritud servomootor → AGV rattavedu

Paindlikud pingevalikud

Levinud AGV konfiguratsioonid hõlmavad järgmist:

• 24V DC servomootorid

• 48V DC servomootorid

Sobib:

• Väikesed AMR-id

• Lao AGV-d

• Raskeveokite transpordirobotid

OEM-i ja ODM-i kohandamisvõimalus

AGV tootjad nõuavad sageli kohandatud lahendusi, sealhulgas:

• Spetsiaalsed võlli kujundused

• Kinnitusääriku modifikatsioon

• Kodeerija valik

• Käigukasti integreerimine

• Piduri konfiguratsioon

• Suhtluse kohandamine

JKONGMOTOR keskendub tugevalt OEM/ODM projektidele erinevatele AGV platvormidele.

11.2 Maxoni mootor – ülitäpsed servolahendused mobiilse robootika jaoks

maxon on ülemaailmselt tunnustatud suure jõudlusega alalisvoolumootorite ja liikumisjuhtimissüsteemide tootja.

Maxoni tooteid kasutatakse laialdaselt:

• Robootika

• Meditsiiniseadmed

• Automatiseerimissüsteemid

• Mobiilsed robotid

Nende liikumislahendused on tuntud:

• Kõrge täpsus

• Kompaktne disain

• Suurepärane dünaamiline reaktsioon

AGV-rakenduste eelised

Maxoni servosüsteemid pakuvad:

• Kvaliteetsed BLDC mootorid

• Täiustatud kontrollerid

• Kodeerija tagasiside

• Täpne kiiruse reguleerimine

Need sobivad:

• Uurimisrobotid

• Autonoomsed platvormid

• Kõrge täpsusega mobiilsed süsteemid

Piirangud suuremahuliste AGV OEM-projektide jaoks

Kulutundliku AGV tootmise puhul võivad kaalutlused hõlmata järgmist:

• Kõrgem komponentide maksumus

• Vähem tähelepanu integreeritud mootor-juhi lahendustele

• Piiratud kohandamine võrreldes spetsialiseeritud AGV mootoritarnijatega

11.3 Kollmorgen – Tööstuslikud AGV-ajamisüsteemid koos ohutusfunktsioonidega

Kollmorgen on tuntud liikumisjuhtimise tarnija, kes teenindab:

• AGV tootjad

• Laoautomaatika

• Tööstusrobootika

Kollmorgen pakub:

• Servo mootorid

• Servo ajamid

• Liikumiskontrollerid

• Ohutusega seotud funktsioonid

AGV rakenduse eelised

Kollmorgeni lahuseid kasutatakse tavaliselt:

• Raskeveokite AGV-d

• Automatiseeritud tõstukid

• Logistikasüsteemide tootmine

Tugevuste hulka kuuluvad:

• Tööstuslik töökindlus

• Suure jõudlusega servojuhtimine

• Täiustatud ohutusintegratsioon

11.4 Siemens – tööstuslik servoajami ökosüsteem koos STO-ga

Siemens pakub ulatuslikke tööstusautomaatika lahendusi, sealhulgas:

• Servo mootorid

• Servo ajamid

• Ohutus PLC süsteemid

Nende liikumistooteid kasutatakse laialdaselt:

• Nutikad tehased

• Autode tootmine

• Tööstusautomaatika

Eelised

Siemensi lahendused pakuvad:

• Integreeritud ohutusökosüsteem

• STO tugi

• Ohutuskommunikatsiooni võimalused

• Globaalne teenuse kättesaadavus

Need sobivad suurte tööstuslike AGV projektide jaoks, mis nõuavad integreerimist olemasolevate tehase automatiseerimissüsteemidega.

11.5 Beckhoff – EtherCAT-põhised AGV liikumislahendused

Beckhoff Automation on tuntud arvutipõhise automatiseerimise ja EtherCAT-tehnoloogia poolest.

Nende liikumislahendused toetavad:

• Servo ajamid

• Ohutussuhtlus

• Hajutatud juhtimisarhitektuurid

AGV eelised

Beckhoffi süsteemid sobivad:

• Nutikad tehased

• Suured AGV-pargid

• Tööstus 4.0 keskkonnad

Peamised eelised:

• EtherCAT-i suhtlus

• Reaalajas liikumise juhtimine

• Ohutuse integreerimine

11.6 Bosch Rexroth – Raskeveokite AGV liikumissüsteemid

Bosch Rexroth pakub tööstuslikke liikumis- ja automaatikalahendusi nõudlike rakenduste jaoks.

Nende tooteid kasutatakse tavaliselt:

• Tehase logistika

• Raske materjali käsitsemine

• Tööstuslikud mobiiliplatvormid

Eelised

Sobib:

• Suure koormusega AGV-d

• Suured transpordimasinad

• Tööstuskeskkonnad

Tugevused:

• Kõrge töökindlus

• Tugev tööstusdisain

• Täielik automatiseerimise ökosüsteem

11.7 Schneider Electric – ohutusele suunatud automatiseerimislahendused

Schneider Electric pakub automaatikatooteid, sealhulgas:

• Servosüsteemid

• Ohutuskontrollerid

• Tööstuslikud juhtimislahendused

Nende tooteid kasutatakse laialdaselt:

• Tootmine

• Logistika automatiseerimine

• Töötlevad tööstused

AGV rakenduse eelised

Eelised hõlmavad järgmist:

• Ohutuse integreerimine

• Tööstusliku side tugi

• Globaalsed inseneriressursid

11.8 Oriental Motor – Compact Motion Solutions

Oriental Motor pakub kompaktseid mootorilahendusi automaatikaseadmetele.

Toodete hulka kuuluvad:

• Harjadeta alalisvoolumootorid

• Servo mootorid

• Käigukastiga mootorid

Sobivad rakendused

Levinud kasutusalad:

• Väikesed AGV-d

• Kontrolli robotid

• Kompaktsed automaatikasüsteemid

Eelised:

• Kompaktne disain

• Usaldusväärne töö

• Lihtne integreerimine

11.9 Panasonicu tööstus – servomootorid automatiseerimisrakenduste jaoks

Panasonic Industry pakub automaatikakomponente, sealhulgas tööstusmasinates kasutatavaid servosüsteeme.

Rakendused hõlmavad järgmist:

• Tehase automatiseerimine

• Robootika

• Täppisvarustus

AGV eelised

Hüvede hulka kuuluvad:

• Stabiilne servo jõudlus

• Kodeerija tagasiside

• Tööstuslik töökindlus

11.10 Yaskawa – suure jõudlusega liikumisservosüsteemid

Yaskawa Electric on tööstusliku servotehnoloogia peamine tarnija.

Nende tooteid kasutatakse laialdaselt:

• Robootika

• Automatiseerimine

• Tootmissüsteemid

AGV rakenduse tugevused

Eelised:

• Täiustatud servo juhtimine

• Kõrge töökindlus

• Ülemaailmne tööstuskogemus

Sobib:

• Suure jõudlusega AGV platvormid

• Tehase automatiseerimiskeskkonnad

11.11 Juhtivate AGV alalisvoolu servomootorite kaubamärkide võrdlus STO-ga

11.12 Kuidas valida õige AGV alalisvoolu servomootorite tarnija koos STO-ga

AGV servomootori tarnija valimisel peaksid tootjad hindama:

1. Ohutusvõime

Kontrollige:

• Kahe kanaliga STO tugi

• Ohutus-PLC ühilduvus

• Funktsionaalne ohutusdokumentatsioon

2. Mootori jõudlus

Olulised parameetrid:

• Nimipöördemoment

• Maksimaalne pöördemoment

• Kiirusvahemik

• Kodeerija eraldusvõime

• Termiline jõudlus

3. Integratsioonitase

Integreeritud lahendused pakuvad:

• Väiksem paigaldusruum

• Vähem juhtmeid

• Kiirem kasutuselevõtt

4. Kohandamise tugi

AGV originaalseadmete tootjad vajavad sageli:

• Käigukasti sobitamine

• Pidurite integreerimine

• Võlli kohandamine

• Suhtlemise kohanemine

5. Tootmisvõime

Kaubanduslike AGV projektide puhul kaaluge:

• Tootmisvõimsus

• Kvaliteedikontroll

• Tehniline tugi

• Pikaajaline tarne stabiilsus

Järeldus: parima valimine AGV alalisvoolu servomootor STO funktsiooniga

Ideaalne AGV servomootorite tarnija sõltub rakenduse nõuetest.

Suurte tööstusautomaatikaprojektide jaoks pakuvad globaalsed kaubamärgid, nagu Siemens, Kollmorgen, Beckhoff ja Yaskawa, küpset automatiseerimisökosüsteemi.

AGV OEM tootjatele, kes soovivad:

• Integreeritud alalisvoolu servomootorid

• Kahe kanaliga STO funktsioon

• Kompaktne disain

• OEM/ODM kohandamine

• Konkurentsivõimeline kulu ja tulemuslikkuse suhe

spetsialiseerunud tarnijad, nagu JKONGMOTOR, pakuvad paindlikku alternatiivi järgmise põlvkonna AGV- ja AMR-ajamisüsteemide arendamiseks.

Usaldusväärne AGV liikumislahendus peaks ühendama:

Suure tõhususega alalisvoolu servomootor + integreeritud draiver + kodeerija tagasiside + kahe kanaliga STO + valikuline mehaaniline pidur

ohutu, tõhusa ja usaldusväärse autonoomse transpordi jõudluse saavutamiseks.

Järeldus: ohutumate ja tõhusamate AGV toitesüsteemide loomine madalpinge alalisvoolu servomootoritega

Õige madalpinge alalisvoolu servomootori valimine ja kahe kanaliga STO funktsionaalsuse integreerimine on kriitilised sammud usaldusväärsete AGV süsteemide kujundamisel.

Hästi läbimõeldud AGV ajamilahendus peaks tasakaalustama:

• Pöördemomendi jõudlus

• Energiatõhusus

• Ohutusnõuete järgimine

• Suhtlusvõime

• Mehaaniline töökindlus

Kaasaegsete AGV- ja AMR-i tootjate jaoks pakuvad STO-ga integreeritud alalisvoolu servomootorid kompaktset, intelligentset ja turvalisusele orienteeritud liikumislahendust, mis toetab nutika logistika ja tööstusautomaatika edasist arengut.

AGV mootorite tarnija valimisel peaksid tootjad eelistama mitte ainult mootori spetsifikatsioone, vaid ka kohandamisvõimalusi, ohutuse integreerimise kogemust ja pikaajalist tehnilist tuge.

KKK – STO-funktsiooniga AGV alalisvoolu servomootorid

1. Mis on STO-funktsioon AGV alalisvoolu servomootorites?

Vastus:

STO (Safe Torque Off) keelab mootori pöördemomendi genereerimise, lülitades ohutult välja servoajami väljundi, vältides AGV ootamatut liikumist.

2. Miks vajavad AGV servomootorid STO funktsiooni?

Vastus:

STO parandab AGV ohutust, vältides mootori tahtmatut käitamist hädaseiskamise, hoolduse või ohutussündmuste ajal.

3. Kas STO üksi saab takistada AGV libisemist kallakutel?

Vastus:

Ei. STO eemaldab mootori pöördemomendi, kuid ei suuda AGV-d füüsiliselt hoida. Mehaaniline pidur on vajalik kallaku hoidmiseks ja suure koormuse korral.

4. Mis vahe on riistvaralisel STO-l ja tarkvaralisel STO-l?

Vastus:

Riistvaraline STO kasutab mootori pöördemomendi keelamiseks sõltumatuid ohutusahelaid, samas kui tarkvara STO tugineb juhtimistarkvara käskudele. Riistvaraline STO tagab tööstuslike AGV-de suurema ohutuskindluse.

5. Kas AGV-d peaksid kasutama 24 V või 48 V alalisvoolu servomootoreid?

Vastus:

24 V servomootorid sobivad kompaktsetele AGVdele ja kergetele koormustele, samas kui 48 V servomootorid on eelistatud raskeveokite jaoks, mis nõuavad suuremat pöördemomenti ja tõhusust.

6. Kuidas töötab mehaaniline pidur koos STO-ga AGV-süsteemides?

Vastus:

Mehaaniline pidur lukustab füüsiliselt mootori võlli või ratta, samas kui STO eemaldab mootori pöördemomendi. Koos tagavad need ohutu peatumise ja usaldusväärse asendi hoidmise.

7. Kas STO võib AGV aku tööiga parandada?

Vastus:

Jah. STO vähendab tarbetut mootori voolutarbimist ooterežiimis, aidates parandada aku efektiivsust ja vähendada soojuse teket.

8. Kuidas ühendub Safety PLC AGV servomootori STO sisenditega?

Vastus:

Ohutus-PLC saadab kahekanalilised ohutussignaalid otse servoajami STO sisenditesse, et keelata mootori pöördemoment ohutussündmuste ajal.

9. Millised AGV-rakendused nõuavad STO-d ja mehaanilisi pidureid?

Vastus:

Raskeveokite AGV-d, automatiseeritud kahveltõstukid, kallakuga liikuvad sõidukid ja suurt koormust kandvad mobiilsed robotid nõuavad tavaliselt nii STO- kui ka mehaanilisi pidureid.

10. Millised kaubamärgid pakuvad STO-funktsiooniga AGV alalisvoolu servomootoreid?

Vastus:

Juhtivate tarnijate hulka kuuluvad JKONGMOTOR, Kollmorgen, Siemens, Beckhoff, Bosch Rexroth, Yaskawa, Maxon ja teised tööstuslikud liikumisjuhtimise tootjad.