Kahe kanaliga juhtmestikust vastuvõtutestini: AGV Servo STO süsteemide kasutuselevõtt ja valideerimine

Sissejuhatus: Miks on STO kasutuselevõtt muutunud kaasaegsete AGV-süsteemide jaoks kriitiliseks?

Kuna tehastes, ladudes ja logistikakeskustes kasutatakse üha enam automatiseeritud juhitavaid sõidukeid (AGV) ja autonoomseid mobiilseid roboteid (AMR), on funktsionaalsest ohutusest saanud süsteemi integreerimisel üks olulisemaid tegureid. Erinevalt traditsioonilistest konveiersüsteemidest töötavad AGV-d dünaamilistes keskkondades, kus inimesed, masinad ja mobiilsed robotid jagavad sama tööruumi.

Safe Torque Off (STO) funktsioon AGV servoajamites pakub usaldusväärset meetodit mootori pöördemomendi tekitamise viivitamatuks peatamiseks ohutussündmuse ilmnemisel, nagu hädaseiskamise aktiveerimine, turvaskanneri tuvastamine, kaitsva ukse avamine või ohutu PLC sekkumine.

Kuid lihtsalt STO-võimega servomootorite paigaldamine ei taga ohutut AGV-süsteemi. OEM-tootjad ja süsteemiintegraatorid peavad nõuetekohaselt kavandama ohutusarhitektuuri, viima lõpule kahe kanaliga juhtmestiku, konfigureerima parameetreid, kontrollima diagnostikafunktsioone ja läbi viima vastuvõtutestid vastavalt ohutusnõuetele.

See artikkel selgitab täielikku AGV servo STO kasutuselevõtu protsessi, mis hõlmab:

• Kahe kanaliga STO-ahelate ühendamine ohutus-PLC-de ja servoajamite vahel

• Kuidas testida ja kinnitada STO funktsioone AGV kasutuselevõtu ajal

• AGV ohutusahelate nõutavad diagnostilise katvuse (DC) ja MTTFd väärtused

• Kuidas STO arhitektuur mõjutab kaherattaliste diferentsiaaliveoga AGV-sid

• Kuidas STO mõjutab pidurdusteekonda suure koormusega AGV rakendustes

1. Kuidas ühendada kahe kanaliga STO vooluahelaid AGV servoajamitel

Arusaamine Kahe kanaliga STO arhitektuur AGV-süsteemides

Kaasaegsed AGV servosüsteemid kasutavad kõrgema funktsionaalse ohutuse taseme saavutamiseks tavaliselt kahe kanaliga STO sisendeid. Kahe kanaliga disain tähendab, et kahte sõltumatut ohutussignaali tuleb eraldi jälgida.

Selle asemel, et toetuda ühele hädaseiskamissignaalile, kontrollib ohutuskontroller pidevalt kahte sõltumatut kanalit:

• STO kanal 1 (STO1)

• STO kanal 2 (STO2)

Kui mõlemad kanalid on katkestatud, blokeerib servoajam kohe mootori pöördemomendi väljundi.

Tüüpiline AGV ohutusarhitektuur sisaldab:

Ohutusseadmed → Ohutus-PLC → STO-sisendid → Servoajamid → AGV-mootorid

Levinud turvasisendseadmete hulka kuuluvad:

• Hädaseiskamisnupud

• Ohutuslaserskannerid

• Kaitserauad

• Turvauste lülitid

• Turvavalguskardinad

Ohutus-PLC hindab neid signaale ja saadab AGV servoajamitele ohutu seiskamise käsu.

Tüüpiline kahe kanaliga STO juhtmestiku meetod

AGV-rakenduste puhul järgib STO juhtmestik tavaliselt järgmist struktuuri:

Tavalise töötamise ajal:

• STO1 = SEES

• STO2 = SEES

• Servoajam võimaldab pöördemomendi väljundit

Ohutusürituse ajal:

• STO1 = VÄLJAS

• STO2 = VÄLJAS

• Servoajam eemaldab koheselt pöördemomendi tekkimise

Mootor ise ei saa pidurduskäsku. Selle asemel blokeerib ajami elektroonika võimsusastme, takistades elektrilise pöördemomendi teket.

Miks eelistavad AGV-tootjad kahekanalilist STO-d?

AGV-d töötavad sageli:

• Tehase töölised

• Kahveltõstukid

• Automatiseeritud tootmisliinid

• Robotrakud

• Kõrge väärtusega materjalid

Ühe kanaliga ohutusahelal on mitmeid piiranguid:

• Katkenenud juhet ei pruugita tuvastada

• Ebaõnnestunud turvakontakt võib jääda märkamatuks

• Diagnostikavõimalused on piiratud

Kahe kanaliga STO täiustab:

1. Veatuvastusvõime

Süsteem suudab tuvastada:

• Avatud vooluringi tõrked

• Lühised

• Kanalite mittevastavuse vead

2. Ohutus terviklikkus

Üleliigne arhitektuur aitab AGV tootjatel saavutada kõrgemaid ohutustasemeid, näiteks:

• PL d

• PL e

olenevalt täielikust ohutuskonstruktsioonist.

3. Lihtsam sertifitseerimine

OEM AGV tootjate jaoks lihtsustab standardiseeritud kahe kanaliga STO arhitektuur vastavust järgmistele nõuetele:

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

Jkongmotori kohandatud servomootori liigutused

Ühekordne integreeritud alalisvoolu servomootori lahenduste pakkuja

2. Kuidas testida ja kinnitada STO funktsiooni AGV kasutuselevõtu ajal

Miks on STO testimine AGV kasutuselevõtu ajal kriitilise tähtsusega?

AGV ja AMR tootjate jaoks on ohutu pöördemomendi (STO) valideerimine üks olulisemaid samme enne seadmete tarnimist ja masstootmist. Kuigi integreeritud STO-funktsioonidega servoajamid võivad ohutussündmuse ajal mootori pöördemomendi kiiresti eemaldada, tuleb kogu ohutusahelat kontrollida, et tagada töökindlus.

STO täielik kasutuselevõtu protsess kinnitab, et:

• Ohutusseadmed käivitavad õigesti STO väljalülitamise

• Ohutus-PLC loogika töötab nii, nagu kavandatud

• Servoajamid reageerivad STO käskudele õigesti

• Mõlemad STO kanalid töötavad iseseisvalt

• AGV ei saa pärast ohutuspeatust ootamatult taaskäivitada

• Toimivuse peatamine vastab riskianalüüsi nõuetele

Erinevalt tavalisest mootorifunktsiooni testist on STO testimine funktsionaalse ohutuse valideerimise protsess . See tagab, et AGV võib minna ohutusse olekusse alati, kui kasutajad, seadmed või keskkond on ohus.

AGV STO kasutuselevõtu katseprotsess

Professionaalne AGV STO valideerimisprotseduur sisaldab tavaliselt viit peamist etappi:

1. Elektrijuhtmestiku kontroll

2. Servoajami STO konfiguratsiooni kontrollimine

3. Ohutusfunktsiooni aktiveerimise testimine

4. Vea simulatsiooni testimine

5. Lõplik vastuvõtmise dokumentatsioon

Iga etapp kontrollib ohutusarhitektuuri erinevat osa.

1. Enne sisselülitamist kontrollige STO juhtmestikku

Enne STO-funktsiooni testimist peaksid insenerid esmalt kinnitama, et kahe kanaliga ohutusjuhtmestik on õigesti paigaldatud.

Tüüpiline AGV STO vooluahel sisaldab:

Hädaseiskamine / Ohutusskanner / Ohutus-PLC → STO kanal 1 ja STO kanal 2 → servoajam → AGV mootor

Juhtmestiku kontrollimise ajal peaksid insenerid kontrollima:

STO kanali iseseisvus

Kaks STO-kanalit peavad jääma elektriliselt sõltumatuks.

Valede juhtmestiku näited:

• STO1 ja STO2 ühendamine

• Ühe turvaväljundi jagamine mõlema kanali jaoks

• Standardse PLC väljundi kasutamine ohutusvõimsusega väljundi asemel

Need vead võivad takistada süsteemil nõutava ohutustaseme saavutamist.

Juhtmete järjepidevuse kontroll

Enne toite sisselülitamist kontrollige:

• STO1 signaali järjepidevus

• STO2 signaali järjepidevus

• 24V ohutu toitepinge

• Maanduse võrdlusühendus

• Konnektori lukustuse seisund

Tööstuskeskkonnas töötavate AGVde puhul peaksid insenerid kontrollima ka:

• Kaabli kaitse

• Vibratsioonikindlus

• Kaitse elektromagnetiliste häirete eest

Lahtised pistikud või kahjustatud kaablid on STO rikke tavalised põhjused põllutöö ajal.

2. Kinnitage servoajami STO konfiguratsioon

Pärast juhtmestiku kontrollimist tuleks kontrollida servoajami parameetreid.

Kaasaegsed AGV servoajamid pakuvad tavaliselt STO-ga seotud jälgimisfunktsioone, sealhulgas:

• STO sisendi olek

• Ohutushäirete tuvastamine

• Kanalite mittevastavuse tuvastamine

• Taaskäivitage ennetamine

Insenerid peaksid kinnitama:

STO sisendi olek

Kui AGV on normaalses töös:

• STO kanal 1 = aktiivne

• STO kanal 2 = aktiivne

Servoajam peaks võimaldama mootori pöördemomendi väljundit.

Kui STO käivitub:

• STO kanal 1 = keelatud

• STO kanal 2 = keelatud

Ajam peaks viivitamatult eemaldama pöördemomendi tekitamise.

Ohutusparameetrite kontrollimine

Sõltuvalt servoajami tootjast kontrollige:

• STO lubamise seadistus

• Ohutussisendi polaarsus

• Veale reageerimise režiim

• Automaatne taaskäivitamise vältimine

• Diagnostiline tagasiside väljund

Valed parameetrite seadistused võivad põhjustada olukordi, kus turvasisend muutub, kuid mootori käitumine ei vasta ootustele.

3. Enne STO testimist viige läbi tavatöö kontroll

STO testimine peaks algama alles pärast seda, kui on kinnitatud, et AGV töötab normaalselt.

Enne ohutuse kinnitamist testige:

Liikumisjuhtimine

Kinnitage:

• Edasi liikumine

• Tagurpidi liikumine

• Pööramisoperatsioon

• Kiiruse reguleerimine

• Positsiooni täpsus

Diferentsiaalajamiga AGV-de jaoks:

• Vasaku mootori töö

• Õige mootori töö

• Rataste sünkroniseerimine

tuleks eraldi kontrollida.

Kodeerija ja tagasiside signaalid

Kinnitage:

• Kodeerija suhtlus

• Kiiruse tagasiside stabiilsus

• Positsiooni tagasiside täpsus

Kuigi STO eemaldab pöördemomendi väljundi, võib koodri vale tagasiside mõjutada taaskäivitamise loogikat ja diagnostikafunktsioone.

4. Käivitage STO päästikutestid

Pärast põhitöö kinnitamist peaksid insenerid tegema tegelikud STO aktiveerimise testid.

Test 1: Hädaseiskamisnupu test

Menetlus:

1. Käivitage AGV normaalsel töökiirusel

2. Vajutage hädaseiskamisnuppu

3. Jälgige servoajami reaktsiooni

Oodatav tulemus:

• Ohutus-PLC eemaldab STO signaalid

• Servoajam keelab pöördemomendi väljundi

• Mootor lõpetab liikumapaneva jõu tootmise

• Kuvatakse STO olek

• AGV ei saa automaatselt taaskäivitada

See kontrollib kogu hädaseiskamise ohutusahelat.

Test 2: Ohutusskanneri päästiku test

AGV-d kasutavad takistuste ja inimeste tuvastamiseks tavaliselt laserskannereid.

Menetlus:

1. Käivitage AGV automaatrežiimis

2. Sisestage skanneri tuvastusala

3. Käivitage turvatsoon

Oodatav tulemus:

• Ohutus-PLC võtab vastu skanneri signaali

• STO väljundi muutused

• Servoajamid sisenevad ohutusse olekusse

• Sõiduki liikumine peatub vastavalt ohutusnõuetele

See test on eriti oluline töötajate ümber töötavate lao- ja tehaseautode puhul.

Test 3: kaitseseadme test

AGV-dele, mis on varustatud:

• Kaitserauad

• Turvauksed

• Juurdepääsu lülitid

teostada täiendav STO valideerimine.

Näide:

Kui vajutate kaitseraua:

Eeldatav käitumine:

• AGV liikumine peatub

• Servo pöördemoment eemaldatakse

• Ilmub ohutusalarm

• Taaskäivitamine nõuab käsitsi lähtestamist

5. Tehke STO kanali vea simulatsiooni testid

Professionaalne STO vastuvõtutest ei peaks mitte ainult testima tavalist aktiveerimist, vaid kontrollima ka rikke tuvastamist.

STO kanali 1 tõrketest

Menetlus:

Ühendage lahti või katkestage STO kanal 1.

Oodatav tulemus:

Süsteem peaks:

• Kanali mittevastavuse tuvastamine

• Tekitab ohutusvea

• Vältida AGV liikumist

STO kanali 2 tõrketest

Korrake sama protseduuri 2. kanali puhul.

Oodatav tulemus:

• Tuvastati viga

• Servoajam jääb väljalülitatuks

• Ohutuid liikumisi ei toimu

Lühise tuvastamise test

Vajadusel katsetage:

• Kanalitevaheline lühis

• Kanali-toite lühis

• Maandusvea tingimused

Ohutussüsteem peaks tuvastama ebatavalised tingimused ja minema ohutusse olekusse.

6. Kontrollige STO taaskäivitamise käitumist

Ootamatu taaskäivitamine pärast STO vabastamist on suur ohutusrisk.

Seetõttu tuleb taaskäivitamist hoolikalt testida.

Pärast STO aktiveerimist:

1. Eemaldage kaitsepäästik

2. Lähtestage ohutus-PLC

3. Lubage AGV juhtimissüsteem

4. Saada uus liikumiskäsk

AGV peaks jääma paigale kuni täieliku taaskäivitamise jada lõpuleviimiseni.

Miks on automaatne taaskäivitamine ohtlik?

Kui AGV käivitub automaatselt pärast STO taastamist:

Võimalike riskide hulka kuuluvad:

• Ootamatu sõiduki liikumine

• Operaatori vigastus

• Kokkupõrge varustusega

• Materiaalne kahju

Enamiku tööstuslike AGV rakenduste jaoks on vajalik käsitsi lähtestamine või kontrollitud taaskäivitamine.

7. Mõõtke STO reaktsiooniaeg ja peatumiskaugus

STO valideerimine ei ole täielik ilma peatamise jõudlust hindamata.

Kui STO on aktiveeritud:

Täielik peatumisprotsess hõlmab järgmist:

1. Ohutusseadme tuvastamise aeg

2. Ohutus PLC töötlemise aeg

3. STO signaali edastamise aeg

4. Servoajami pöördemomendi eemaldamise aeg

5. Mehaaniline seiskamisaeg

AGV peatumisteekonda mõjutavad tegurid

Peatumisteekond sõltub:

• AGV kogumass

• Kasuliku koorma kaal

• Sõidukiirus

• Ratta läbimõõt

• Põranda hõõrdumine

• Aku pinge seisund

• Piduri reaktsiooniaeg

Raskeveokite AGV-de puhul kombineeritakse STO sageli:

• Elektromagnetilised pidurid

• Mehaanilised pidurid

• Kontrollitud aeglustusfunktsioonid

8. Viige läbi lõplik STO vastuvõtutest ja dokumenteerige

Enne AGV tarnimist peaksid tootjad koostama täieliku STO valideerimisaruande.

Dokument peaks sisaldama:

Elektriline dokumentatsioon

• STO juhtmestiku skeem

• Ohutus-PLC konfiguratsioon

• Servoajami ohutusparameetrid

Testi kirjed

• Hädaseiskamiskatse tulemused

• Skänneri käivitamise testi tulemused

• STO kanali rikketesti tulemused

• Taaskäivitage kinnitamise tulemused

Ohutusteave

• Servoajami STO spetsifikatsioonid

• PFHd andmed

• MTTFd väärtus

• Diagnostika leviala teave

AGV OEM-tootjate parimad tavad

STO töökindluse parandamiseks tootmise ja välitööde ajal:

Kasutage Integreeritud STO-funktsioonidega servomootorid

Integreeritud servolahendused vähendavad:

• Väline juhtmestik

• Juhtkapi keerukus

• Kasutuselevõtu aeg

Need sobivad eriti hästi:

• Kompaktsed AMR-id

• Lao robotid

• Mobiilsed kontrollrobotid

• Tööstuslikud AGV-d

Kaasake STO testimine igasse tootmistsüklisse

Masstoodetud AGVde puhul peaks STO valideerimine saama standardse tehase vastuvõtutesti (FAT) osaks.

Soovitatavad kontrollid:

• STO sisendi kontrollimine

• Ohutuskommunikatsiooni test

• Hädaseiskamiskatse

• Vea diagnoosimise test

Järeldus

STO funktsioonide testimine ja valideerimine AGV kasutuselevõtu ajal on ohutu ja usaldusväärse töö tagamiseks hädavajalik. STO täielik kontrollprotsess peaks hõlmama elektrilist kontrolli, servoajami konfiguratsiooni, ohutuspäästiku testimist, rikete simulatsiooni, taaskäivitamise vältimist ja peatumisteekonna mõõtmist.

AGV- ja AMR-i tootjate jaoks pakuvad korralikult kasutusele võetud STO-süsteemid:

• Suurem operaatori ohutus

• Masina töökindlam töö

• Lihtsam ohutusstandardite järgimine

• Kiirem klientide aktsepteerimine

Integreerides STO testimise AGV kasutuselevõtu töövoogu, saavad OEM-tootjad pakkuda ohutumaid autonoomseid sõidukeid, millel on prognoositav ja korratav ohutus.

3. AGV STO ohutusahelate nõutavad diagnostilise katvuse (DC) ja MTTFd väärtused

AGV rakenduste ohutusparameetrite mõistmine

AGV ohutussüsteemide kavandamisel hindavad insenerid sageli:

• Diagnostiline katvus (DC)

• Keskmine aeg ohtliku rikkeni (MTTFd)

• Toimivustase (PL)

• Ohutuse terviklikkuse tase (SIL)

Need parameetrid määravad kindlaks, kas turvaahel suudab usaldusväärselt tuvastada ohtlikke rikkeid.

Diagnostilise katvuse (DC) nõuded

Diagnostika katvus kirjeldab, kui tõhusalt turvasüsteem tõrkeid tuvastab.

Tüüpilised kategooriad:

AGV servo-STO süsteemide puhul eelistatakse üldiselt keskmist või kõrget diagnostilist katvust.

Diagnostiliste funktsioonide näited on järgmised:

• STO kanali jälgimine

• Kanalitevaheline võrdlus

• Ajami vea tagasiside

• Ohutus-PLC diagnostika

MTTFd nõuded AGV servosüsteemid

MTTFd tähistab eeldatavat aega enne ohtliku rikke ilmnemist.

AGV rakenduste jaoks:

Kõrgemad MTTFd väärtused parandavad:

• Süsteemi töökindlus

• Ohutusklassifikatsioon

• Hooldusintervallid

Integreeritud STO-funktsioonidega servoajamid pakuvad tavaliselt ohutusandmeid, sealhulgas:

• MTTFd väärtus

• DC reiting

• PFHd väärtus

OEM-i AGV tootjad peaksid komponentide valimisel küsima neid väärtusi servomootorite tarnijatelt.

Kuidas integreeritud servomootorid aitavad AGV ohutust kujundada

Integreeritud alalisvoolu servomootorid ja STO funktsioonidega BLDC servomootorid lihtsustavad ohutusarhitektuuri, kombineerides:

• Mootor

• Kodeerija

• Servo kontroller

• Ohutussisendi liides

Eelised hõlmavad järgmist:

• Vähendatud juhtmestiku keerukus

• Kiirem kasutuselevõtt

• Väiksem juhtkapp

• Lihtsam sertifitseerimine

Kompaktsete AGV-de ja AMR-ide puhul muutuvad integreeritud servolahendused üha populaarsemaks, kuna need vähendavad süsteemi integreerimise aega.

4. Kuidas STO arhitektuur mõjutab vasaku ja parema ratta sünkroonimist AGV-des

Miks on STO arhitektuur diferentsiaalajamiga AGVde jaoks oluline?

Enamik tööstuslikke AGV-sid ja AMR-e kasutavad diferentsiaalajami arhitektuuri , kus kaks sõltumatut servomootorit juhivad vasakut ja paremat veoratast. Reguleerides nende kahe mootori kiiruse erinevust, saab sõiduk liikuda edasi, tagurpidi, pöörata ja paigal pöörata.

Tüüpiline diferentsiaalajamiga AGV sisaldab:

• Vasakpoolne servomootor

• Parempoolne servomootor

• Sõltumatud servoajamid

• Kodeerija tagasiside süsteemid

• Ohutus PLC

• STO turvasisendid

Tavalises töös töötavad mõlemad mootorid koos liikumisjuhtimisalgoritmide kaudu. Kuid ohutussündmuse korral määrab STO arhitektuur kindlaks, kui kiiresti ja ohutult mõlemad mootorid pöördemomendi väljalülitatud olekusse lähevad.

Valesti kavandatud STO-süsteem võib põhjustada rataste ebaühtlast käitumist, mille tulemuseks on:

• Ootamatu AGV pöörlemine

• Pikem peatumisteekond

• Kasuliku koormuse ebastabiilsus

• Vähendatud ohutusjõudlus

Seetõttu tuleb STO projekteerimisel arvestada nii vasaku kui ka parema ratta veo sünkroniseerimisega.

Diferentsiaalajamiga AGV liikumisjuhtimise mõistmine

Kuidas vasak ja parem mootor juhivad AGV liikumist

Diferentsiaalveoga AGV muudab suunda, kontrollides kahe ratta vahelist kiiruse suhet.

Näited:

Sirge liikumine

Mõlemad mootorid pöörlevad sama kiirusega:

• Vasak mootor = 100 p/min

• Parem mootor = 100 p/min

Tulemus:

• AGV liigub otse edasi

Pööramine paremale

Vasak ratas pöörleb kiiremini:

• Vasak mootor = 120 p/min

• Parem mootor = 80 p/min

Tulemus:

• AGV pöörab sujuvalt paremale

Kohapeal pöörlev

Mootorid pöörlevad vastupidises suunas:

• Vasak mootor = edasi

• Parem mootor = tagurpidi

Tulemus:

• AGV pöörleb ümber oma kesktelje

Kuna mõlemad mootorid mõjutavad otseselt sõiduki stabiilsust, peavad sellised turvafunktsioonid nagu STO mõlemad ajamisüsteemid kooskõlastatult välja lülitama.

Kuidas STO töötab kahe mootoriga AGV süsteemides

Tüüpiline kahe kanaliga STO arhitektuur

Standardne AGV ohutusarhitektuur kasutab mõlema servoajami juhtimiseks ohutus-PLC-d.

Näide:

ohutusseadmed (E-Stop / skanner / kaitseraud) ↓ Ohutus-PLC ↓ STO kanal 1 ───── vasak servoajam └───── parem servoajam STO kanal 2 ─── vasak servoajam └───── Parem servoajam ↓ Vasak mootor + parem mootor 

Kui toimub ohutussündmus:

1. Ohutus-PLC tuvastab ohu

2. Mõlemad STO-kanalid on katkenud

3. Vasakpoolne servoajam eemaldab pöördemomendi

4. Parempoolne servoajam eemaldab pöördemomendi

5. AGV läheb ohutusse olekusse

Eesmärk on tagada, et mõlemad rattad lakkaksid peaaegu samaaegselt liikumapaneva jõu tekitamisest.

Miks peavad mõlemad rattad üheaegselt STO-sse sisenema?

1. Vältige AGV ootamatut pöörlemist

Kui STO-sse siseneb ainult üks mootor, samal ajal kui teine ​​jätkab pöördemomendi tootmist, võib AGV ootamatult pöörlema ​​hakata.

Näide:

Enne STO-d:

• Vasak mootor: 200 p/min

• Parem mootor: 200 p/min

Ohutussündmus toimub:

• Vasak mootor: STO aktiveeritud

• Parem mootor: töötab endiselt 200 p / min

Tulemus:

• Parem ratas jätkab lükkamist

• AGV pöörleb ümber peatunud ratta

See võib tekitada kokkupõrkeohtu, eriti kitsastes tehasekäikudes.

2. Säilitage sõiduki stabiilsus raskete koormuste korral

Raskeveokite AGV-d transpordivad sageli:

• Autode komponendid

• Kaubaalused

• Tooraine

• Tööstuslikud seadmed

Kui üks ratas kaotab pöördemomendi enne teist:

Võimalikud tagajärjed:

• Koormuse nihutamine

• Ebaühtlane pidurdusjõud

• Sõiduki kõrvalekaldumine teelt

• Pikenenud peatumisteekond

Suure kandevõimega AGV-de puhul on sünkroniseeritud STO-reaktsioon eriti oluline.

3. Vältige ebaühtlast mehaanilist pinget

Asümmeetriline pöördemomendi eemaldamine võib tekitada lisapingeid:

• Käigukastid

• Rattaühendused

• Veovõllid

• Mehaanilised raamid

Sünkroniseeritud STO disain vähendab mehaanilist lööki hädaseiskamise ajal.

STO juurutusmeetodid vasak- ja parempoolsetele servoajamitele

1. meetod: ühine kahekanaliline STO-juhtimine

See on tööstuslike AGVde puhul kõige levinum lähenemisviis.

Mõlemad servoajamid saavad samu STO-signaale.

Näide:

Eelised:

• Lihtne juhtmestik

• Lihtne ohutuse kinnitamine

• Järjepidev väljalülitamise ajastus

Sobib:

• Lao AGV-d

• Tehase transpordirobotid

• Siseruumides kasutatavad AMR-id

2. meetod: individuaalne STO jälgimine

Suurema jõudlusega AGV-de puhul võib igal mootoriajamil olla sõltumatu ohutuskontroll.

Näide:

ohutus-PLC ↓ vasakpoolse STO jälgimine → vasakpoolse servoajami parema STO jälgimine → parem servoajam 

Eelised:

• Individuaalne veadiagnoos

• Parem tõrkeotsing

• Kõrgem diagnostikavõime

Sobib:

• Raske koormaga AGV-d

• Õues kasutatavad mobiilsed robotid

• Ohutuskriitilised rakendused

Kuidas servoajami reaktsiooniaeg mõjutab rataste sünkroonimist

Isegi kui mõlemad mootorid saavad üheaegselt STO-käske, võib tegelik pöördemomendi eemaldamise aeg erineda.

Tegurid hõlmavad järgmist:

• Servoajami riistvara disain

• Sisemine töötlemisaeg

• Side viivitus

• Mootori inerts

• Koormusseisund

Näiteks:

Vasakpoolse servo STO vastus:

• 5 ms

Parempoolne servo STO vastus:

• 8 ms

3 ms erinevus võib tunduda väike, kuid suurel AGV kiirusel võib see mõjutada peatumiskäitumist.

Parimad tavad STO sünkroonimise parandamiseks

1. Kasutage sobivaid servomootoreid ja -ajami

Diferentsiaalajamiga AGV-de puhul aitab identsete servosüsteemide valimine säilitada:

• Sarnane reageerimisaeg

• Sarnased pöördemomendi omadused

• Järjepidev diagnostika

Näited:

• Sama mootori seeria

• Sama kodeerija tüüp

• Sama STO-reitinguga servoajam

2. Kasutage standardse side asemel riistvarapõhist STO-d

Kuigi mõned AGV-d kasutavad sidepõhiseid ohutusfunktsioone, eelistatakse hädaolukorra ohutusfunktsioonide jaoks sageli riistvaralisi STO-sisendeid.

Eelised:

• Kiirem reageerimine

• Sõltumatu tarkvarasuhtlusest

• Lihtsam ohutuse kinnitamine

3. Sünkroonige pidurijuhtimine STO-ga

Raskete AGVde puhul ei pruugi STO üksi anda piisavat pidurdusjõudu.

Ühine ohutusstrateegia:

Tavaline peatus:

→ Servoga juhitav aeglustus

Hädapeatus:

→ Servo pöördemomendi eemaldamine + mehaaniline piduri aktiveerimine

Pidurisüsteem peaks mõlemal rattal järjepidevalt aktiveeruma.

4. Kontrollige vasak- ja parempoolse peatumise jõudlust

Kasutuselevõtu ajal peaksid insenerid mõõtma:

• STO käivitusaeg

• Vasaku ratta peatumisaeg

• Parema ratta peatumise aeg

• Sõiduki peatumisteekond

• Sõiduki suuna hälve

AGV peaks peatuma ilma:

• Liigne pöörlemine

• Külgmine triiv

• Koormuse ebastabiilsus

STO ja AGV ohutusstandardid

STO-süsteemide projekteerimisel arvestavad AGV-de tootjad tavaliselt:

IEC 61800-5-2

Määrab reguleeritava kiirusega ajamite ohutusega seotud funktsioonid, sealhulgas:

• Ohutu pöördemoment väljas (STO)

• Ohutu peatamise funktsioonid

ISO 13849-1

Kasutatakse hindamiseks:

• Toimivustase (PL)

• Ohutusahela töökindlus

• Diagnostiline katvus

IEC 62061

Pakub ohutusnõudeid masinate juhtimissüsteemidele.

Erikaalutlused raskeveokite diferentsiaalajamiga AGVde puhul

Suurt kandevõimet kandvate AGVde puhul tuleks hinnata täiendavaid ohutustegureid.

Suured inertskoormused

Rasked koormused jätkavad liikumist ka pärast pöördemomendi eemaldamist.

Kaaluge:

• Piduri pöördemoment

• Rataste hõõrdumine

• Põranda seisukord

• Kiirusepiirang

Kallutatud operatsioon

Kallakutel töötavad AGV-d nõuavad täiendavat tähelepanu.

Ilma korraliku pidurdamiseta:

• Sõiduk võib tahapoole veereda

• Koormuse stabiilsus võib väheneda

Soovitatavad lahendused:

• Elektromagnetiliste piduritega servomootorid

• STO kombineeritud mehaaniliste piduritega

Välise AGV rakendused

Välissõidukitel võib esineda:

• Ebatasased pinnad

• Temperatuuri muutused

• Kokkupuude veega ja tolmuga

Soovitatavad mootori omadused:

• IP65/IP67 kaitse

• Kõrge vibratsioonikindlus

• Stabiilne STO töö karmides keskkondades

Järeldus

STO arhitektuur mõjutab otseselt vasaku ja parema ratta sünkroniseerimise ohutust ja stabiilsust diferentsiaalveoga AGV-des. Kuna mõlemad rattad määravad sõiduki liikumise ja suuna, peavad mõlemad servoajamid STO-olekusse sisenema usaldusväärselt ja samaaegselt.

Hästi kavandatud AGV STO süsteem peaks pakkuma:

• Kahe kanaliga turvakontroll

• Sünkroniseeritud pöördemomendi eemaldamine

• Usaldusväärne rikete tuvastamine

• Kontrollitud taaskäivituskäitumine

• Kontrollitud peatamise jõudlus

AGV- ja AMR-i tootjate jaoks lihtsustab integreeritud STO-funktsiooniga servomootorite valimine ohutusdisaini, parandades samal ajal süsteemi töökindlust, kasutuselevõtu tõhusust ja vastavust rahvusvahelistele funktsionaalsetele ohutusnõuetele.

5. Kuidas STO mõjutab raskeveokite AGV-de libisevat kaugust pärast pöördemomendi eemaldamist

STO ei tähenda kohest mehaanilist seiskamist

Levinud arusaamatus seisneb selles, et STO peatab AGV koheselt.

Tegelikult:

STO eemaldab mootori pöördemomendi tekitamise.

AGV võib liikumist jätkata järgmistel põhjustel:

• Sõiduki inerts

• Kasuliku koorma kaal

• Põranda hõõrdumine

• Ratta läbimõõt

• Kiirus

• Kaldenurk

Seda järelejäänud liikumist nimetatakse libisemiskauguseks.

Tegurid, mis mõjutavad AGV libisemiskaugust pärast STO-d

1. Sõiduki kogumass

Raskem AGV nõuab pikemat peatumisteekonda.

Näide:

1000 kg koormat kandval 500 kg raskeveokil on oluliselt suurem inerts kui koormata sõidukil.

2. Sõidukiirus

Peatumisteekond pikeneb ligikaudu kiiruse ruuduga.

Suurem kiirus nõuab:

• Pikem ohutuskaugus

• Varasem skanneri tuvastamine

3. Ratta ja põranda tingimused

Tegurid hõlmavad järgmist:

• Rehvi materjal

• Põranda puhtus

• Pinna hõõrdetegur

Märg või tolmune põrand suurendab libisemiskaugust.

4. Mehaanilise piduri reaktsiooniaeg

Raskeveokite AGV jaoks:

STO-d kombineeritakse sageli:

• Vedruga pidurid

• Elektromagnetilised pidurid

Piduri viivitus mõjutab otseselt peatumist.

Kuidas AGV insenerid kinnitavad STO peatusteekonda

Vastuvõtukatse ajal:

Mõõt:

1. AGV sõidukiirus

2. STO päästiku asend

3. Mootori pöördemomendi eemaldamise aeg

4. Lõplik peatumisasend

Mõõdetud vahemaa peab vastama ohutusnõuetele, mis on määratletud:

• Riski hindamine

• Ohutusskanneri konfiguratsioon

• AGV töökeskkond

Täiendavad kaalutlused AGV STO süsteemi aktsepteerimisel

Tarkvara konfiguratsiooni kontrollimine

Enne tarnimist peaksid insenerid kontrollima:

• STO parameetrid

• Servoajami püsivara

• Ohutus PLC loogika

• Suhtluse olek

• Vigade käsitlemise strateegia

Keskkonnakindluse testimine

AGV-d töötavad sageli pidevalt.

STO-süsteeme tuleks testida järgmistel juhtudel:

• Maksimaalne kandevõime

• Maksimaalne kiirus

• Temperatuuri kõikumine

• Pikad töötsüklid

OEM-i kohaletoimetamiseks on nõutav dokumentatsioon

Professionaalne AGV STO vastuvõtupakett peaks sisaldama:

• Elektriskeem

• STO juhtmestiku skeem

• Ohutuse valideerimise aruanne

• Testi rekordid

• Servoajami ohutusandmed

• Riskianalüüsi dokumendid

Järeldus: ehitage usaldusväärne AGV Servo STO süsteemid juhtmestikust kuni kinnitamiseni

Usaldusväärne AGV turvasüsteem nõuab palju enamat kui STO-funktsiooniga servomootorite valimine. Kogu protsess hõlmab õiget kahe kanaliga juhtmestikku, ohutus-PLC integreerimist, funktsionaalset testimist, diagnostilist kontrolli ja peatumisteekonna valideerimist.

AGV ja AMR tootjate jaoks pakuvad integreeritud STO funktsioonidega servomootorid olulisi eeliseid:

• Lihtsustatud ohutusarhitektuur

• Vähendatud juhtmestik

• Kiirem kasutuselevõtt

• Suurem töökindlus

• Lihtsam rahvusvaheliste ohutusstandardite järgimine

Järgides struktureeritud STO kasutuselevõtu ja vastuvõtmise protsessi, saavad OEM-tootjad ehitada ohutumaid AGV-sid, millel on prognoositav peatumiskäitumine ja pikaajaline töökindlus.

KKK AGV Servo STO testimise ja valideerimise kohta

KKK 1: Mis on STO testimine AGV servosüsteemides?

Vastus:

STO testimine AGV servosüsteemides on protsess, mille käigus kontrollitakse, kas funktsioon Safe Torque Off töötab ohutusjuhtumi korral õigesti. See kinnitab, et servoajam saab ohutult eemaldada mootori pöördemomendi pärast signaalide vastuvõtmist ohutusseadmetelt, nagu hädaseiskajad, ohutusskannerid ja ohutus-PLC-d.

Kasutuselevõtu ajal testivad insenerid STO juhtmeid, ajami reageerimist, tõrketuvastust, taaskäivitamise vältimist ja seiskamisjõudlust, et tagada AGV ohutu töö.

KKK 2: Miks on STO valideerimine AGV kasutuselevõtu ajal oluline?

Vastus:

STO valideerimine on oluline, kuna STO-toega servomootori paigaldamine ei taga automaatselt ohutut AGV-süsteemi. Testida tuleb kogu ohutusahelat, sealhulgas ohutusandureid, PLC-loogikat, STO-sisendeid, servoajami ja mootori reaktsiooni.

Õige STO valideerimine aitab vältida:

• Ootamatu AGV liikumine

• Ohutusahela rikked

• Ebaõige käitumine hädaseiskamisel

• Sertifitseerimisprobleemid kliendi vastuvõtmise ajal

KKK 3: Kuidas testida kahe kanaliga STO sisendeid AGV servoajamil?

Vastus:

Kahe kanaliga STO testimine nõuab nii STO1 kui ka STO2 sisendite sõltumatut kontrollimist.

Tüüpiline testimisprotseduur sisaldab:

1. Kontrollige STO1 ja STO2 juhtmestikku

2. Aktiveerige hädaseiskamine või turvaskanner

3. Kinnitage, et mõlemad STO-kanalid lülituvad ohutusse olekusse

4. Kontrollige servoajami STO oleku tagasisidet

5. Veenduge, et mootor ei saaks tekitada pöördemomenti

Insenerid peaksid tõrketuvastusvõime kinnitamiseks ka iga STO kanali eraldi lahti ühendama.

KKK 4: Mis juhtub, kui STO aktiveeritakse AGV servomootoril?

Vastus:

Kui STO on aktiveeritud, blokeerib servoajam kohe võimsusastme, takistades mootoril pöördemomenti tekitada.

AGV mootor:

• Lõpetage edasiviiva jõu genereerimine

• Sisestage ohutu pöördemomendi väljalülitamise tingimus

• Teatage STO olekust või ohutusveast

STO aga sõidukit aktiivselt ei pidurda. AGV võib inertsi, kandevõime ja põrandatingimuste tõttu liikumist jätkata.

KKK 5: Kuidas mõjutab STO diferentsiaalveoga AGV-de vasaku ja parema ratta sünkroonimist?

Vastus:

Diferentsiaalajamiga AGV-de puhul peaksid nii vasak- kui ka parempoolsed servomootorid saama STO-käske üheaegselt.

Kui üks ratas siseneb STO-sse enne teist:

• AGV võib ootamatult pöörlema ​​hakata

• Sõiduki stabiilsus võib väheneda

• Rasked koormused võivad nihkuda

• Peatusteekond võib pikeneda

Sünkroniseeritud kahe kanaliga STO arhitektuur tagab, et mõlemad ajamimootorid eemaldavad pöördemomendi peaaegu samal ajal.

KKK 6. Kas AGV saab pärast STO vabastamist automaatselt taaskäivitada?

Vastus:

Üldiselt ei tohiks AGV-d pärast STO aktiveerimist automaatselt taaskäivitada.

Ohutu taaskäivitamise jada nõuab tavaliselt järgmist:

1. Eemaldage kaitsepäästik

2. Lähtestage ohutus-PLC

3. Lubage AGV juhtimissüsteem

4. Saada uus liikumiskäsk

Automaatse taaskäivitamise vältimine vähendab sõiduki ootamatu liikumise ohtu operaatorite läheduses.

KKK 7. Millised testid tuleks AGV STO vastuvõtutesti lisada?

Vastus:

Täielik AGV STO vastuvõtutest peaks sisaldama:

• Hädaseiskamiskatse

• Ohutusskanneri aktiveerimise test

• STO kanali rikke test

• Taaskäivitage ennetustest

• Servoajami rikete diagnostika test

• Peatusteekonna mõõtmine

Need testid kontrollivad enne tarnimist, et AGV ohutussüsteem vastab projekteerimisnõuetele.

KKK 8. Kas STO peatab kohe AGV?

Vastus:

Ei. STO eemaldab mootori pöördemomendi, kuid ei peata sõidukit koheselt füüsiliselt.

Tegelik peatumisteekond sõltub:

• AGV kaal

• Kasuliku koorma mass

• Sõidukiirus

• Rataste hõõrdumine

• Piduri reaktsiooniaeg

• Põranda tingimused

Raskeveokite AGV-de puhul kombineeritakse STO sageli mehaaniliste pidurite või kontrollitud aeglustusfunktsioonidega.

KKK 9: Milliseid ohutusparameetreid tuleks AGV STO süsteemide puhul kontrollida?

Vastus:

Olulised ohutusparameetrid hõlmavad järgmist:

• Diagnostiline katvus (DC)

• Keskmine aeg ohtliku rikkeni (MTTFd)

• Ohtliku rikke tõenäosus tunnis (PFHd)

• Toimivustase (PL)

• Ohutuse terviklikkuse tase (SIL)

Need väärtused aitavad kindlaks teha, kas AGV ohutussüsteem vastab funktsionaalsetele ohutusnõuetele.

KKK 10: Miks AGV tootjad valivad? integreeritud STO funktsioonidega servomootorid?

Vastus:

Integreeritud STO servomootorid lihtsustavad AGV ohutuskonstruktsiooni, ühendades mootori juhtimise ja ohutusfunktsioonid ühes kompaktses lahenduses.

Hüvede hulka kuuluvad:

• Vähendatud juhtmestiku keerukus

• Väiksemad juhtkapid

• Kiirem kasutuselevõtt

• Lihtsam ohutuse kinnitamine

• Parem süsteemi töökindlus

Neid kasutatakse laialdaselt:

• AGV-d

• AMR-id

• Lao robotid

• Nutikad tehase automatiseerimissüsteemid