A kétcsatornás vezetékezéstől az átvételi tesztelésig: az AGV Servo STO rendszerek üzembe helyezése és érvényesítése

Bevezetés: Miért vált kritikus jelentőségűvé az STO üzembe helyezése a modern AGV-rendszerek számára

Mivel az automatizált irányított járműveket (AGV) és az autonóm mobil robotokat (AMR) egyre gyakrabban alkalmazzák a gyárakban, raktárakban és logisztikai központokban, a funkcionális biztonság az egyik legfontosabb tényezővé vált a rendszerintegráció során. A hagyományos szállítószalagos rendszerekkel ellentétben az AGV-k dinamikus környezetben működnek, ahol az emberek, a gépek és a mobil robotok ugyanazon a munkaterületen osztoznak.

A Safe Torque Off (STO) funkció az AGV szervohajtásokban megbízható módszert biztosít a motor nyomatékgenerálásának azonnali leállítására, amikor biztonsági esemény történik, például vészleállítás aktiválása, biztonsági szkenner észlelése, védőajtó nyitása vagy biztonsági PLC beavatkozás.

Az STO képességgel rendelkező szervomotorok egyszerű felszerelése azonban nem garantálja a biztonságos AGV-rendszert. Az OEM gyártóknak és rendszerintegrátoroknak megfelelően meg kell tervezniük a biztonsági architektúrát, ki kell egészíteniük a kétcsatornás vezetékezést, konfigurálniuk kell a paramétereket, ellenőrizniük kell a diagnosztikai funkciókat, és a biztonsági követelményeknek megfelelően átvételi teszteket kell végrehajtaniuk.

Ez a cikk elmagyarázza az AGV szervo STO teljes üzembe helyezési folyamatát, amely kiterjed:

• A kétcsatornás STO áramkörök csatlakoztatása a biztonsági PLC-k és a szervohajtások közé

• Az STO funkciók tesztelése és érvényesítése az AGV üzembe helyezése során

• Szükséges diagnosztikai lefedettség (DC) és MTTFd értékek az AGV biztonsági áramkörökhöz

• Hogyan befolyásolja az STO architektúra a kettős kerék differenciálműves AGV-ket?

• Hogyan befolyásolja az STO a féktávolságot nagy terhelésű AGV alkalmazásokban

1. A kétcsatornás STO áramkörök csatlakoztatása AGV szervohajtásokon

Megértés Kétcsatornás STO architektúra az AGV rendszerekben

A modern AGV szervorendszerek jellemzően kétcsatornás STO bemeneteket használnak a magasabb funkcionális biztonsági szintek elérése érdekében. A kétcsatornás kialakítás azt jelenti, hogy két független biztonsági jelet külön kell figyelni.

Ahelyett, hogy egyetlen vészleállító jelre hagyatkozna, a biztonsági vezérlő folyamatosan ellenőrzi két független csatornát:

• STO 1. csatorna (STO1)

• STO 2. csatorna (STO2)

Ha mindkét csatorna megszakad, a szervohajtás azonnal letiltja a motor nyomatékkimenetét.

Egy tipikus AGV biztonsági architektúra a következőket tartalmazza:

Biztonsági eszközök → Biztonsági PLC → STO bemenetek → szervohajtások → AGV motorok

A gyakori biztonsági bemeneti eszközök a következők:

• Vészleállító gombok

• Biztonsági lézerszkennerek

• Biztonsági lökhárítók

• Biztonsági ajtókapcsolók

• Biztonsági fényfüggöny

A biztonsági PLC kiértékeli ezeket a jeleket, és biztonságos leállítási parancsot küld az AGV szervohajtásoknak.

Tipikus kétcsatornás STO bekötési módszer

Az AGV-alkalmazások esetében az STO kábelezése általában a következő struktúrát követi:

Normál működés közben:

• STO1 = BE

• STO2 = BE

• A szervohajtás nyomatékkibocsátást tesz lehetővé

Biztonsági esemény alatt:

• STO1 = KI

• STO2 = KI

• A szervohajtás azonnal megszünteti a nyomatékképződést

Maga a motor nem kap fékezési parancsot. Ehelyett a meghajtó elektronika blokkolja a teljesítményfokozatot, megakadályozva az elektromos nyomaték képződését.

Miért részesítik előnyben az AGV-gyártók a kétcsatornás STO-t?

Az AGV-k gyakran a következők körül működnek:

• Gyári munkások

• Targoncák

• Automatizált gyártósorok

• Robotcellák

• Nagy értékű anyagok

Az egycsatornás biztonsági áramkörnek számos korlátozása van:

• Előfordulhat, hogy a vezetékszakadást nem észleli

• A meghibásodott biztonsági érintkezés észrevétlen maradhat

• A diagnosztikai képesség korlátozott

A kétcsatornás STO továbbfejleszti:

1. Hibaészlelési képesség

A rendszer képes azonosítani:

• Nyitott áramköri hibák

• Rövidzárlatok

• Csatorna eltérési hibák

2. Biztonság Integritás

A redundáns architektúra segíti az AGV-gyártókat magasabb biztonsági teljesítmény elérésében, mint például:

• PL d

• PL e

a teljes biztonsági kialakítástól függően.

3. Könnyebb tanúsítás

Az OEM AGV-gyártók számára a szabványosított kétcsatornás STO architektúra leegyszerűsíti a megfelelést:

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

Jkongmotor testreszabott szervomotoros mozgások

Egyablakos integrált egyenáramú szervomotor-megoldás szolgáltató

2. Az STO funkció tesztelése és érvényesítése az AGV üzembe helyezése során

Miért kritikus az STO tesztelése az AGV üzembe helyezése során?

Az AGV és AMR gyártók számára a Safe Torque Off (STO) validálása az egyik legfontosabb lépés a berendezések szállítása és tömeggyártása előtt. Bár az integrált STO funkciókkal rendelkező szervohajtások gyorsan eltávolíthatják a motor nyomatékát egy biztonsági esemény során, a megbízható működés érdekében a teljes biztonsági láncot ellenőrizni kell.

A teljes STO üzembe helyezési folyamat megerősíti, hogy:

• A biztonsági berendezések megfelelően indítják el az STO leállítását

• A biztonsági PLC logika a tervezettnek megfelelően működik

• A szervo meghajtók megfelelően reagálnak az STO parancsokra

• Mindkét STO csatorna egymástól függetlenül működik

• Az AGV nem tud váratlanul újraindulni biztonsági leállás után

• A teljesítmény leállítása megfelel a kockázatértékelés követelményeinek

A szokásos motorfunkciós tesztektől eltérően az STO tesztelése funkcionális biztonsági ellenőrzési folyamat . Biztosítja, hogy az AGV biztonságos állapotba kerülhessen, amikor a kezelők, berendezések vagy a környezet veszélyben vannak.

AGV STO üzembe helyezési vizsgálati folyamat

A professzionális AGV STO validálási eljárás általában öt fő szakaszból áll:

1. Elektromos vezetékek ellenőrzése

2. A szervohajtás STO konfigurációjának ellenőrzése

3. Biztonsági funkció aktiválásának tesztelése

4. Hibaszimulációs tesztelés

5. Végleges átvételi dokumentáció

Minden szakasz a biztonsági architektúra más-más részét ellenőrzi.

1. Bekapcsolás előtt ellenőrizze az STO vezetékezést

Az STO funkció tesztelése előtt a mérnököknek először meg kell győződniük arról, hogy a kétcsatornás biztonsági vezetékek megfelelően vannak-e telepítve.

Egy tipikus AGV STO áramkör a következőket tartalmazza:

Vészleállító / Biztonsági szkenner / Biztonsági PLC → STO csatorna 1 és STO csatorna 2 → szervo hajtás → AGV motor

A vezetékek ellenőrzése során a mérnököknek ellenőrizniük kell:

Az STO csatorna függetlensége

A két STO csatornának elektromosan függetlennek kell maradnia.

Példák helytelen bekötésre:

• Az STO1 és STO2 összekapcsolása

• Egy biztonsági kimenet megosztása mindkét csatornához

• Szabványos PLC kimenet használata biztonsági besorolású kimenet helyett

Ezek a hibák megakadályozhatják, hogy a rendszer elérje a szükséges biztonsági teljesítményszintet.

A vezetékek folytonosságának ellenőrzése

A tápfeszültség alkalmazása előtt ellenőrizze:

• STO1 jel folytonossága

• STO2 jel folytonossága

• 24V biztonsági tápfeszültség

• Föld referencia csatlakozás

• Csatlakozó zárás állapota

Az ipari környezetben működő AGV-k esetében a mérnököknek ellenőrizniük kell a következőket is:

• Kábelvédelem

• Rezgésállóság

• Elektromágneses interferencia elleni védelem

A meglazult csatlakozók vagy a sérült kábelek gyakori okai az STO meghibásodásának a helyszíni működés során.

2. Erősítse meg a szervohajtás STO konfigurációját

A bekötés ellenőrzése után ellenőrizni kell a szervohajtás paramétereit.

A modern AGV szervohajtások általában STO-val kapcsolatos felügyeleti funkciókat biztosítanak, beleértve:

• STO bemeneti állapot

• Biztonsági hibák észlelése

• Csatorna eltérés észlelése

• Indítsa újra a megelőzést

A mérnököknek meg kell erősíteniük:

STO bemeneti állapot

Amikor az AGV normál üzemben van:

• STO 1. csatorna = Aktív

• STO 2. csatorna = Aktív

A szervohajtásnak lehetővé kell tennie a motor nyomatékát.

Amikor az STO aktiválódik:

• STO 1. csatorna = Letiltva

• STO 2. csatorna = Letiltva

A hajtásnak azonnal meg kell szüntetnie a nyomatékképződést.

Biztonsági paraméterek ellenőrzése

A szervohajtás gyártójától függően ellenőrizze:

• STO engedélyezési beállítás

• Biztonsági bemenet polaritása

• Hibareakció mód

• Automatikus újraindítás megelőzés

• Diagnosztikai visszacsatolás kimenet

A nem megfelelő paraméterbeállítások olyan helyzeteket okozhatnak, amikor a biztonsági bemenet megváltozik, de a motor viselkedése nem felel meg az elvárásoknak.

3. Végezze el a normál működés ellenőrzését az STO tesztelése előtt

Az STO tesztelését csak azután szabad elkezdeni, hogy megbizonyosodott arról, hogy az AGV megfelelően működik.

A biztonsági ellenőrzés előtt tesztelje:

Mozgásvezérlés

Ellenőrzés:

• Előre mozgás

• Fordított mozgás

• Esztergaművelet

• Sebességszabályozás

• Pozíció pontosság

Differenciálműves AGV-k esetén:

• Bal motor működése

• A motor helyes működése

• Kerék szinkronizálás

külön ellenőrizni kell.

Kódoló és visszacsatoló jelek

Erősítse meg:

• Kódoló kommunikáció

• Sebesség-visszacsatolás stabilitása

• Pozíció visszajelzés pontossága

Bár az STO eltávolítja a nyomatékkimenetet, a kódoló helytelen visszacsatolása befolyásolhatja az újraindítási logikát és a diagnosztikai funkciókat.

4. Végezze el az STO trigger teszteket

Az alapműködés megerősítése után a mérnököknek tényleges STO aktiválási teszteket kell végrehajtaniuk.

1. teszt: Vészleállító gomb teszt

Eljárás:

1. Futtassa az AGV-t normál üzemi sebességgel

2. Nyomja meg a vészleállító gombot

3. Figyelje a szervohajtás reakcióját

Várható eredmény:

• A biztonsági PLC eltávolítja az STO jeleket

• A szervohajtás letiltja a nyomatékkimenetet

• A motor leállítja a hajtóerőt

• Megjelenik az STO állapota

• Az AGV nem tud automatikusan újraindulni

Ez ellenőrzi a teljes vészleállító biztonsági láncot.

2. teszt: Biztonsági szkenner trigger teszt

Az AGV-k általában biztonsági lézerszkennereket használnak az akadályok és az emberek észlelésére.

Eljárás:

1. Működtesse az AGV-t automatikus üzemmódban

2. Lépjen be a szkenner észlelési területére

3. Aktiválja a biztonsági zónát

Várható eredmény:

• A biztonsági PLC fogadja a szkenner jelét

• Az STO kimenet megváltozik

• A szervohajtások biztonságos állapotba kerülnek

• A jármű mozgása a biztonsági követelményeknek megfelelően leáll

Ez a teszt különösen fontos a raktári és üzemi AGV-k esetében, amelyek a dolgozók körül üzemelnek.

3. teszt: Védőeszköz teszt

A következőkkel felszerelt AGV-khez:

• Biztonsági lökhárítók

• Biztonsági ajtók

• Hozzáférés kapcsolók

végezzen további STO-ellenőrzést.

Példa:

A biztonsági lökhárító megnyomásakor:

Várható viselkedés:

• Az AGV mozgása leáll

• A szervó nyomatéka eltávolítva

• Biztonsági riasztás jelenik meg

• Az újraindítás kézi alaphelyzetbe állítást igényel

5. Végezze el az STO csatorna hibaszimulációs tesztjeit

A professzionális STO átvételi tesztnek nemcsak a normál aktiválást kell tesztelnie, hanem a hibaészlelést is.

STO 1. csatorna hibateszt

Eljárás:

Válassza le vagy szakítsa meg az STO 1. csatornát.

Várható eredmény:

A rendszernek:

• Csatorna eltérés észlelése

• Biztonsági hibát generál

• Akadályozza meg az AGV mozgását

STO 2. csatorna hibateszt

Ismételje meg ugyanezt az eljárást a 2. csatornával.

Várható eredmény:

• Hiba észlelve

• A szervohajtás letiltva marad

• Nem történik nem biztonságos mozgás

Rövidzárlat észlelési teszt

Adott esetben tesztelje:

• Csatorna-csatorna rövidzárlat

• Csatorna-teljesítmény rövidzárlat

• Földhibás állapotok

A biztonsági rendszernek azonosítania kell a rendellenes állapotokat, és biztonságos állapotba kell lépnie.

6. Ellenőrizze az STO újraindítási viselkedését

Az STO kiadása utáni váratlan újraindítás komoly biztonsági kockázatot jelent.

Ezért az újraindítási viselkedést alaposan meg kell vizsgálni.

Az STO aktiválása után:

1. Távolítsa el a biztonsági ravaszt

2. Állítsa vissza a biztonsági PLC-t

3. Engedélyezze az AGV vezérlőrendszert

4. Új mozgásparancs küldése

Az AGV-nek álló helyzetben kell maradnia, amíg a teljes újraindítási folyamat be nem fejeződik.

Miért veszélyes az automatikus újraindítás?

Ha egy AGV automatikusan újraindul az STO helyreállítása után:

A lehetséges kockázatok a következők:

• Váratlan járműmozgás

• Kezelői sérülés

• Ütközés a berendezéssel

• Anyagi kár

A legtöbb ipari AGV-alkalmazáshoz kézi alaphelyzetbe állítás vagy ellenőrzött újraindítás szükséges.

7. Mérje meg az STO válaszidőt és a féktávolságot

Az STO érvényesítése nem teljes a leállási teljesítmény értékelése nélkül.

Amikor az STO aktiválva van:

A teljes leállítási folyamat a következőket tartalmazza:

1. Biztonsági eszköz észlelési ideje

2. Biztonsági PLC feldolgozási idő

3. STO jel átviteli ideje

4. Szervohajtás nyomaték eltávolítási ideje

5. Mechanikus leállási idő

Az AGV féktávolságát befolyásoló tényezők

A féktávolság a következőktől függ:

• AGV össztömeg

• A rakomány súlya

• Utazási sebesség

• Kerék átmérője

• Padlósúrlódás

• Akkumulátor feszültség állapota

• Fék reakcióidő

A nagy teherbírású AGV-k esetében az STO-t gyakran kombinálják a következőkkel:

• Elektromágneses fékek

• Mechanikus tartófékek

• Szabályozott lassítási funkciók

8. Végezze el a végső STO-átvételi tesztelést és dokumentálást

Az AGV szállítása előtt a gyártóknak teljes STO-érvényesítési jelentést kell készíteniük.

A dokumentumnak tartalmaznia kell:

Elektromos dokumentáció

• STO kapcsolási rajz

• Biztonsági PLC konfiguráció

• A szervohajtás biztonsági paraméterei

Tesztrekordok

• Vészleállítási teszt eredményei

• Szkenner trigger teszt eredményei

• STO csatorna hibateszt eredményei

• Indítsa újra az ellenőrzési eredményeket

Biztonsági információk

• A szervohajtás STO specifikációi

• PFHd adatok

• MTTFd érték

• Diagnosztikai lefedettség információ

Bevált gyakorlatok AGV OEM-gyártók számára

Az STO megbízhatóságának javítása a gyártás és a helyszíni működés során:

Használat Szervomotorok integrált STO funkciókkal

Az integrált szervo megoldások csökkentik:

• Külső vezetékezés

• A kapcsolószekrény bonyolultsága

• Üzembe helyezési idő

Különösen alkalmasak:

• Kompakt AMR-ek

• Raktári robotok

• Mobil ellenőrző robotok

• Ipari AGV-k

Minden gyártási ciklusban szerepeljen az STO-tesztelés

A sorozatgyártású AGV-k esetében az STO validálásának a szabványos gyári átvételi teszt (FAT) részévé kell válnia.

Javasolt ellenőrzések:

• STO bemenet ellenőrzése

• Biztonsági kommunikációs teszt

• Vészleállítási teszt

• Hibadiagnosztikai teszt

Következtetés

Az STO funkciók tesztelése és érvényesítése az AGV üzembe helyezése során elengedhetetlen a biztonságos és megbízható működés biztosításához. A teljes STO-ellenőrzési folyamatnak ki kell terjednie az elektromos ellenőrzésre, a szervohajtás konfigurációjára, a biztonsági trigger tesztelésére, a hibaszimulációra, az újraindítás megelőzésére és a féktávolság mérésére.

Az AGV és AMR gyártók számára a megfelelően üzembe helyezett STO rendszerek a következőket nyújtják:

• Magasabb kezelői biztonság

• Megbízhatóbb gépműködés

• Könnyebb megfelelés a biztonsági előírásoknak

• Gyorsabb ügyfélfogadás

Az STO-tesztelésnek az AGV üzembe helyezési munkafolyamatba való integrálásával az OEM-gyártók biztonságosabb autonóm járműveket szállíthatnak kiszámítható és megismételhető biztonsági teljesítménnyel.

3. Szükséges diagnosztikai lefedettség (DC) és MTTFd értékek az AGV STO biztonsági áramkörökhöz

Az AGV alkalmazások biztonsági paramétereinek megértése

Az AGV biztonsági rendszerek tervezésekor a mérnökök gyakran értékelik:

• Diagnosztikai lefedettség (DC)

• Átlagos idő a veszélyes meghibásodásig (MTTFd)

• Teljesítményszint (PL)

• Biztonsági integritási szint (SIL)

Ezek a paraméterek határozzák meg, hogy a biztonsági áramkör megbízhatóan képes-e észlelni a veszélyes hibákat.

Diagnosztikai lefedettség (DC) követelményei

A Diagnosztikai lefedettség leírja, hogy a biztonsági rendszer milyen hatékonyan észleli a hibákat.

Tipikus kategóriák:

Az AGV szervo STO rendszereknél általában a közepes vagy magas diagnosztikai lefedettséget részesítik előnyben.

Példák a diagnosztikai funkciókra:

• STO csatorna figyelés

• Csatornák közötti összehasonlítás

• Hajtáshiba visszajelzés

• Biztonsági PLC diagnosztika

MTTFd követelményei AGV szervorendszerek

Az MTTFd a veszélyes hiba bekövetkezése előtt várható időt jelenti.

AGV alkalmazásokhoz:

A magasabb MTTFd értékek javulnak:

• A rendszer megbízhatósága

• Biztonsági besorolás

• Karbantartási időközök

Az integrált STO-funkciókkal rendelkező szervohajtások általában biztonsági adatokat szolgáltatnak, többek között:

• MTTFd érték

• DC besorolás

• PFHd érték

Az OEM AGV gyártóknak ezeket az értékeket kell kérniük a szervomotorok szállítóitól az alkatrészválasztás során.

Hogyan segítik az integrált szervomotorok az AGV biztonsági tervezését

Az integrált egyenáramú szervomotorok és az STO funkcióval rendelkező BLDC szervomotorok egyszerűsítik a biztonsági architektúrát azáltal, hogy kombinálják:

• Motor

• Kódoló

• Szervo vezérlő

• Biztonsági bemeneti interfész

Az előnyök közé tartozik:

• Csökkentett kábelezési bonyolultság

• Gyorsabb üzembe helyezés

• Kisebb kapcsolószekrény

• Könnyebb tanúsítás

A kompakt AGV-k és AMR-ek esetében az integrált szervomegoldások egyre népszerűbbek, mivel csökkentik a rendszerintegrációs időt.

4. Hogyan befolyásolja az STO architektúra a bal és a jobb kerék szinkronizálását az AGV-kben

Miért fontos az STO architektúrája a differenciálhajtású AGV-k számára?

A legtöbb ipari AGV és AMR differenciálmeghajtási architektúrát használ , ahol két független szervomotor vezérli a bal és a jobb hajtókereket. A két motor közötti sebességkülönbség beállításával a jármű előre, hátrafelé, elfordulhat és foroghat a helyén.

Egy tipikus differenciálműves AGV a következőket tartalmazza:

• Bal oldali szervo motor

• Jobb oldali szervo motor

• Független szervo hajtások

• Kódoló visszacsatoló rendszerek

• Biztonsági PLC

• STO biztonsági bemenetek

Normál üzemben mindkét motor mozgásvezérlő algoritmusokon keresztül működik együtt. Ha azonban biztonsági esemény történik, az STO architektúra meghatározza, hogy mindkét motor milyen gyorsan és biztonságosan lép nyomaték-kikapcsolt állapotba.

A nem megfelelően megtervezett STO rendszer egyenetlen kerékviselkedést eredményezhet, ami a következőket eredményezheti:

• Váratlan AGV forgás

• Hosszabb féktávolság

• A rakomány instabilitása

• Csökkentett biztonsági teljesítmény

Ezért az STO tervezésénél figyelembe kell venni mind a bal, mind a jobb oldali kerékhajtások szinkronizálását.

A differenciálműves AGV mozgásvezérlés megértése

Hogyan szabályozzák a bal és a jobb motorok az AGV mozgását

A differenciálműves AGV irányt változtat a két kerék közötti sebességviszony szabályozásával.

Példák:

Egyenes mozgás

Mindkét motor azonos sebességgel forog:

• Bal motor = 100 RPM

• Jobb motor = 100 RPM

Eredmény:

• Az AGV egyenesen halad előre

Jobbra fordulás

A bal oldali kerék gyorsabban forog:

• Bal motor = 120 RPM

• Jobb motor = 80 RPM

Eredmény:

• Az AGV simán jobbra fordul

Helyben forgó

A motorok ellentétes irányban forognak:

• Bal motor = előre

• Jobb motor = hátramenet

Eredmény:

• Az AGV a középtengelye körül forog

Mivel mindkét motor közvetlenül befolyásolja a jármű stabilitását, a biztonsági funkcióknak, például az STO-nak, koordinált módon le kell kapcsolniuk mindkét hajtásrendszert.

Hogyan működik az STO a kétmotoros AGV rendszerekben

Tipikus kétcsatornás STO architektúra

A szabványos AGV biztonsági architektúra biztonsági PLC-t használ mindkét szervohajtás vezérléséhez.

Példa:

Biztonsági eszközök (E-Stop / Lapolvasó / Lökhárító) ↓ Biztonsági PLC ↓ STO 1. csatorna ───── Bal szervohajtás └───── Jobb szervohajtás STO 2. csatorna ───bal oldali szervohajtás └───── Jobb szervo hajtás ↓ Bal motor + jobb motor 

Amikor biztonsági esemény történik:

1. A biztonsági PLC érzékeli a veszélyt

2. Mindkét STO csatorna megszakadt

3. A bal oldali szervohajtás megszünteti a nyomatékot

4. A jobb oldali szervohajtás megszünteti a nyomatékot

5. Az AGV biztonságos állapotba kerül

A cél az, hogy mindkét kerék szinte egyszerre ne generáljon hajtóerőt.

Miért kell mindkét keréknek egyszerre belépnie az STO-ba?

1. Akadályozza meg az AGV váratlan elfordulását

Ha csak az egyik motor lép be az STO-ba, miközben a másik továbbra is nyomatékot termel, az AGV váratlanul elfordulhat.

Példa:

STO előtt:

• Bal motor: 200 RPM

• Jobb motor: 200 RPM

Biztonsági esemény történik:

• Bal motor: STO aktiválva

• Jobb motor: Még mindig 200 RPM-en működik

Eredmény:

• A jobb kerék tovább nyomja

• Az AGV a leállított kerék körül forog

Ez ütközési kockázatot jelenthet, különösen szűk gyári folyosókon.

2. Fenntartja a jármű stabilitását nagy terhelés mellett

A nagy teherbírású AGV-k gyakran szállítják:

• Autóipari alkatrészek

• Raklapok

• Nyersanyagok

• Ipari berendezések

Ha az egyik kerék elveszti nyomatékát a másik előtt:

Lehetséges következmények:

• Teherváltás

• Egyenetlen fékerő

• A jármű úttól való eltérése

• Megnövelt féktávolság

A nagy hasznos terhelésű AGV-k esetében különösen fontos a szinkronizált STO válasz.

3. Kerülje az egyenetlen mechanikai igénybevételt

Az aszimmetrikus nyomaték eltávolítása további terhelést okozhat:

• Sebességváltók

• Kerékcsatlakozók

• Hajtótengelyek

• Mechanikus keretek

A szinkronizált STO kialakítás csökkenti a mechanikai ütéseket a vészleállítások során.

STO megvalósítási módszerek bal és jobb oldali szervohajtásokhoz

1. módszer: Közös kétcsatornás STO vezérlés

Ez a leggyakoribb megközelítés az ipari AGV-k esetében.

Mindkét szervo meghajtó ugyanazt az STO jelet kapja.

Példa:

Előnyök:

• Egyszerű vezetékezés

• Könnyű biztonsági ellenőrzés

• Következetes leállási időzítés

Alkalmas:

• Raktári AGV-k

• Gyári szállító robotok

• Beltéri AMR-ek

2. módszer: Egyedi STO monitorozás

Nagyobb teljesítményű AGV-k esetén minden motorhajtás rendelkezhet független biztonsági felügyelettel.

Példa:

Biztonsági PLC ↓ Bal oldali STO felügyelet → Bal oldali szervohajtás jobb STO felügyelet → Jobb szervo meghajtó 

Előnyök:

• Egyedi hibadiagnosztika

• Jobb hibaelhárítás

• Magasabb diagnosztikai képesség

Alkalmas:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Kültéri mobil robotok

• Biztonságkritikus alkalmazások

Hogyan befolyásolja a szervohajtás reakcióideje a kerekek szinkronizálását

Még akkor is, ha mindkét motor egyidejűleg kap STO parancsokat, a tényleges nyomatékeltávolítási idő változhat.

A tényezők közé tartozik:

• Szervo meghajtó hardver tervezés

• Belső feldolgozási idő

• Kommunikációs késés

• A motor tehetetlensége

• Terhelési állapot

Például:

Bal szervo STO válasz:

• 5 ms

Jobb szervo STO válasz:

• 8 ms

A 3 ms-os különbség kicsinek tűnhet, de nagy AGV-sebességeknél befolyásolhatja a megállási viselkedést.

Bevált módszerek az STO szinkronizálás javítására

1. Használjon megfelelő szervomotorokat és hajtásokat

A differenciálműves AGV-k esetében az azonos szervorendszerek kiválasztása segít fenntartani:

• Hasonló válaszidő

• Hasonló nyomaték jellemzők

• Következetes diagnosztika

Példák:

• Ugyanaz a motorsorozat

• Ugyanaz a kódoló típus

• Ugyanaz az STO besorolású szervohajtás

2. Használjon hardveralapú STO-t a szabványos kommunikáció helyett

Bár egyes AGV-k kommunikáció alapú biztonsági funkciókat használnak, a vészhelyzeti biztonsági funkciókhoz gyakran előnyben részesítik a hardveres STO bemeneteket.

Előnyök:

• Gyorsabb válasz

• Független a szoftveres kommunikációtól

• Könnyebb biztonsági ellenőrzés

3. Szinkronizálja a fékvezérlést az STO-val

Nehéz AGV-k esetén előfordulhat, hogy az STO önmagában nem biztosít elegendő fékezőerőt.

Közös biztonsági stratégia:

Normál megállás:

→ Szervo által vezérelt lassítás

Vészleállítás:

→ Szervo nyomaték eltávolítása + mechanikus fék aktiválás

A fékrendszernek konzisztensen kell működnie mindkét keréken.

4. Érvényesítse a bal és jobb oldali leállási teljesítményt

Az üzembe helyezés során a mérnököknek meg kell mérniük:

• STO trigger idő

• Bal kerék leállási ideje

• Jobb kerék leállási ideje

• A jármű féktávolsága

• A jármű irányeltérése

Az AGV-nek meg kell állnia anélkül, hogy:

• Túlzott forgás

• Oldalsó sodródás

• A terhelés instabilitása

STO és AGV biztonsági szabványok

Az STO-rendszerek tervezésekor az AGV-gyártók általában figyelembe veszik:

IEC 61800-5-2

Biztonsággal kapcsolatos funkciókat határoz meg az állítható fordulatszámú hajtásokhoz, beleértve:

• Biztonságos nyomaték ki (STO)

• Biztonságos Stop funkciók

ISO 13849-1

Értékelésére használják:

• Teljesítményszint (PL)

• Biztonsági áramkör megbízhatósága

• Diagnosztikai lefedettség

IEC 62061

Biztonsági életciklus-követelményeket ír elő a gépvezérlő rendszerek számára.

Különleges szempontok a nagy teherbírású, differenciálműves AGV-k esetében

A nagy hasznos terheket szállító AGV-k esetében további biztonsági tényezőket kell értékelni.

Nagy tehetetlenségi terhelések

A nehéz terhek a nyomaték eltávolítása után tovább mozognak.

Fontolja meg:

• Féknyomaték

• Keréksúrlódás

• Padló állapota

• Sebességkorlátozás

Ferde működés

A lejtőn közlekedő AGV-k további figyelmet igényelnek.

Megfelelő fékezés nélkül:

• A jármű hátragurulhat

• A terhelés stabilitása csökkenhet

Javasolt megoldások:

• Szervomotorok elektromágneses fékekkel

• STO mechanikus tartófékekkel kombinálva

Kültéri AGV alkalmazások

A kültéri AGV-k a következőket tapasztalhatják:

• Egyenetlen felületek

• Hőmérsékletváltozások

• Víznek és pornak való kitettség

Ajánlott motor jellemzők:

• IP65/IP67 védettség

• Magas rezgésállóság

• Stabil STO működés zord körülmények között is

Következtetés

Az STO architektúra közvetlenül befolyásolja a bal és jobb oldali kerék szinkronizálásának biztonságát és stabilitását differenciálműves AGV-kben. Mivel mindkét kerék határozza meg a jármű mozgását és irányát, mindkét szervohajtásnak megbízhatóan és egyidejűleg kell STO állapotba lépnie.

Egy jól megtervezett AGV STO rendszernek biztosítania kell:

• Kétcsatornás biztonsági vezérlés

• Szinkronizált nyomaték eltávolítás

• Megbízható hibafelismerés

• Ellenőrzött újraindítási viselkedés

• Ellenőrzött leállási teljesítmény

Az AGV és AMR gyártók számára az integrált STO funkcióval rendelkező szervomotorok kiválasztása leegyszerűsíti a biztonsági tervezést, miközben javítja a rendszer megbízhatóságát, az üzembe helyezési hatékonyságot és a nemzetközi funkcionális biztonsági követelményeknek való megfelelést.

5. Hogyan befolyásolja az STO a nagy teherbírású AGV-k csúszó távolságát a nyomaték eltávolítása után

Az STO nem jelent azonnali mechanikus leállást

Gyakori félreértés, hogy az STO azonnal leállítja az AGV-t.

Tulajdonképpen:

Az STO megszünteti a motor nyomatékképződését.

Az AGV tovább haladhat a következők miatt:

• A jármű tehetetlensége

• A rakomány súlya

• Padlósúrlódás

• Kerék átmérője

• Sebesség

• Lejtési szög

Ezt a fennmaradó mozgást csúszási távolságnak nevezzük.

Az AGV csúszási távolságát befolyásoló tényezők az STO után

1. A jármű teljes tömege

A nehezebb AGV hosszabb féktávolságot igényel.

Példa:

Egy 1000 kg-os terhet szállító 500 kg-os AGV lényegesen nagyobb tehetetlenséggel rendelkezik, mint egy tehermentes jármű.

2. Utazási sebesség

A féktávolság megközelítőleg a sebesség négyzetével nő.

A nagyobb sebességhez:

• Hosszabb biztonsági távolság

• Korábbi szkenner észlelés

3. Kerék- és padlóviszonyok

A tényezők közé tartozik:

• Gumiabroncs anyaga

• Padlótisztaság

• Felületi súrlódási együttható

A nedves vagy poros padló növeli a csúszási távolságot.

4. Mechanikus fék reakcióidő

Nagy teherbírású AGV-k esetén:

Az STO-t gyakran a következőkkel kombinálják:

• Rugós fékek

• Elektromágneses fékek

A fékkésleltetés közvetlenül befolyásolja a megállási teljesítményt.

Hogyan érvényesítik az AGV mérnökei az STO féktávolságát

Az átvételi vizsgálat során:

Intézkedés:

1. AGV futási sebesség

2. STO trigger pozíció

3. A motor nyomatékának eltávolítási ideje

4. Végső megállási helyzet

A mért távolságnak meg kell felelnie az alábbi biztonsági követelményeknek:

• Kockázatértékelés

• Biztonsági szkenner konfiguráció

• AGV működési környezet

További szempontok az AGV STO rendszer elfogadásához

Szoftverkonfiguráció ellenőrzése

Szállítás előtt a mérnököknek ellenőrizniük kell:

• STO paraméterek

• Szervo meghajtó firmware

• Biztonsági PLC logika

• Kommunikációs állapot

• Hibakezelési stratégia

Környezeti megbízhatósági vizsgálat

Az AGV-k gyakran folyamatosan üzemelnek.

Az STO rendszereket az alábbiak szerint kell tesztelni:

• Maximális hasznos teher

• Maximális sebesség

• Hőmérséklet változás

• Hosszú működési ciklusok

Dokumentáció szükséges az OEM szállításhoz

A professzionális AGV STO átvételi csomagnak tartalmaznia kell:

• Elektromos kapcsolási rajz

• STO kapcsolási rajz

• Biztonsági érvényesítési jelentés

• Tesztfeljegyzések

• A szervohajtás biztonsági adatai

• Kockázatértékelési dokumentumok

Következtetés: Megbízható épület AGV szervo STO rendszerek a bekötéstől az érvényesítésig

A megbízható AGV biztonsági rendszerhez sokkal többre van szükség, mint az STO funkcióval rendelkező szervomotorok kiválasztására. A teljes folyamat magában foglalja a helyes kétcsatornás vezetékezést, a biztonsági PLC-integrációt, a funkcionális tesztelést, a diagnosztikai ellenőrzést és a féktávolság ellenőrzését.

Az AGV és AMR gyártók számára az integrált STO funkcióval rendelkező szervomotorok jelentős előnyöket biztosítanak:

• Egyszerűsített biztonsági architektúra

• Csökkentett vezetékezés

• Gyorsabb üzembe helyezés

• Nagyobb megbízhatóság

• Könnyebb megfelelés a nemzetközi biztonsági szabványoknak

A strukturált STO üzembe helyezési és átvételi folyamatot követve az OEM gyártók biztonságosabb AGV-ket építhetnek, kiszámítható leállási viselkedéssel és hosszú távú működési megbízhatósággal.

GYIK az AGV Servo STO teszteléséhez és érvényesítéséhez

1. GYIK: Mi az STO-tesztelés az AGV szervorendszerekben?

Válasz:

Az AGV szervorendszerekben végzett STO tesztelés annak ellenőrzése, hogy a Safe Torque Off funkció megfelelően működik-e biztonsági esemény bekövetkeztekor. Megerősíti, hogy a szervohajtás biztonságosan képes eltávolítani a motor nyomatékát, miután jeleket kap a biztonsági berendezésektől, például vészleállítóktól, biztonsági szkennerektől és biztonsági PLC-ktől.

Az üzembe helyezés során a mérnökök tesztelik az STO vezetékezését, a hajtás reakcióját, a hibaészlelést, az újraindítás-megelőzést és a leállítási teljesítményt, hogy biztosítsák az AGV biztonságos működését.

2. GYIK: Miért fontos az STO érvényesítése az AGV üzembe helyezésekor?

Válasz:

Az STO érvényesítése elengedhetetlen, mert az STO-kompatibilis szervomotor telepítése nem garantálja automatikusan a biztonságos AGV-rendszert. A teljes biztonsági láncot tesztelni kell, beleértve a biztonsági érzékelőket, a PLC-logikát, az STO bemeneteket, a szervohajtásokat és a motorválaszt.

A megfelelő STO validálás segít megelőzni:

• Váratlan AGV mozgás

• Biztonsági áramköri hibák

• Helytelen vészleállási viselkedés

• Tanúsítási problémák az ügyfélfogadás során

3. GYIK: Hogyan tesztelheti a kétcsatornás STO bemeneteket egy AGV szervohajtáson?

Válasz:

A kétcsatornás STO tesztelés megköveteli az STO1 és STO2 bemenetek egymástól független ellenőrzését.

Egy tipikus vizsgálati eljárás a következőket tartalmazza:

1. Ellenőrizze az STO1 és STO2 vezetékeket

2. Aktiválja a vészleállítót vagy a biztonsági szkennert

3. Győződjön meg arról, hogy mindkét STO csatorna biztonságos állapotba vált

4. Ellenőrizze a szervohajtás STO állapotának visszajelzését

5. Ellenőrizze, hogy a motor nem tud nyomatékot generálni

A mérnököknek külön-külön is le kell választaniuk az egyes STO csatornákat a hibaészlelési képesség megerősítése érdekében.

GYIK 4: Mi történik, ha az STO aktiválódik egy AGV szervomotoron?

Válasz:

Amikor az STO aktiválva van, a szervohajtás azonnal letiltja a teljesítményfokozatot, megakadályozva, hogy a motor nyomatékot termeljen.

Az AGV motor:

• Hagyd abba a hajtóerő generálását

• Adjon meg egy biztonságos nyomaték-kikapcsolási feltételt

• Jelentse az STO állapotát vagy a biztonsági hibát

Az STO azonban nem fékez aktívan a járművet. Az AGV továbbra is mozoghat a tehetetlenség, a hasznos teher súlya és a padlóviszonyok miatt.

5. GYIK: Hogyan befolyásolja az STO a bal és jobb kerék szinkronizálását differenciálműves AGV-kben?

Válasz:

A differenciálműves AGV-k esetében a bal és jobb oldali szervomotoroknak egyidejűleg kell kapniuk az STO parancsokat.

Ha az egyik kerék a másik előtt lép be az STO-ba:

• Az AGV váratlanul elfordulhat

• A jármű stabilitása csökkenhet

• A nehéz terhek elmozdulhatnak

• A féktávolság megnőhet

A szinkronizált kétcsatornás STO architektúra biztosítja, hogy mindkét hajtómotor közel egy időben távolítsa el a nyomatékot.

6. GYIK: Az AGV automatikusan újraindulhat az STO felszabadítása után?

Válasz:

Általában az AGV-knek nem szabad automatikusan újraindulniuk az STO aktiválása után.

A biztonságos újraindítási sorrend általában megköveteli:

1. Távolítsa el a biztonsági ravaszt

2. Állítsa vissza a biztonsági PLC-t

3. Engedélyezze az AGV vezérlőrendszert

4. Új mozgásparancs küldése

Az automatikus újraindítás megakadályozása csökkenti a jármű váratlan mozgásának kockázatát a kezelők közelében.

7. GYIK: Milyen teszteket kell tartalmaznia egy AGV STO átvételi tesztnek?

Válasz:

A teljes AGV STO átvételi tesztnek tartalmaznia kell:

• Vészleállítási teszt

• Biztonsági szkenner aktiválási teszt

• STO csatorna hibateszt

• Indítsa újra a megelőzési tesztet

• Szervohajtás hibadiagnosztikai teszt

• Féktávolság mérés

Ezek a tesztek igazolják, hogy az AGV biztonsági rendszer megfelel a tervezési követelményeknek a szállítás előtt.

GYIK 8: Az STO azonnal leállítja az AGV-t?

Válasz:

Nem. Az STO megszünteti a motor nyomatékát, de fizikailag nem állítja le azonnal a járművet.

A tényleges féktávolság a következőktől függ:

• AGV tömeg

• Hasznos teher tömege

• Utazási sebesség

• Keréksúrlódás

• Fék reakcióidő

• Padlóviszonyok

A nagy teherbírású AGV-knél az STO-t gyakran mechanikus fékekkel vagy szabályozott lassítási funkciókkal kombinálják.

9. GYIK: Milyen biztonsági paramétereket kell ellenőrizni az AGV STO rendszereknél?

Válasz:

Fontos biztonsági paraméterek:

• Diagnosztikai lefedettség (DC)

• Átlagos idő a veszélyes meghibásodásig (MTTFd)

• Veszélyes meghibásodás valószínűsége óránként (PFHd)

• Teljesítményszint (PL)

• Biztonsági integritási szint (SIL)

Ezek az értékek segítenek meghatározni, hogy az AGV biztonsági rendszer megfelel-e a funkcionális biztonsági követelményeknek.

10. GYIK: Miért választják az AGV-gyártók? szervomotorok integrált STO funkciókkal?

Válasz:

Az integrált STO szervomotorok leegyszerűsítik az AGV biztonsági tervezését azáltal, hogy a motorvezérlést és a biztonsági funkciókat egyetlen kompakt megoldásban egyesítik.

Az előnyök közé tartozik:

• Csökkentett vezetékezési bonyolultság

• Kisebb kapcsolószekrények

• Gyorsabb üzembe helyezés

• Könnyebb biztonsági ellenőrzés

• Megnövelt rendszermegbízhatóság

Széles körben használják:

• AGV-k

• AMR-ek

• Raktári robotok

• Intelligens gyári automatizálási rendszerek