이중 채널 배선부터 승인 테스트까지: AGV 서보 STO 시스템 시운전 및 검증

소개: 현대 AGV 시스템에서 STO 시운전이 중요한 이유

AGV(자동 가이드 차량) 및 AMR(자율 이동 로봇)이 공장, 창고 및 물류 센터에 점점 더 많이 배치됨에 따라 기능 안전은 시스템 통합 중 가장 중요한 요소 중 하나가 되었습니다. 기존 컨베이어 시스템과 달리 AGV는 인간, 기계 및 모바일 로봇이 동일한 작업 공간을 공유하는 동적 환경에서 작동합니다.

AGV 서보 드라이브의 STO(Safe Torque Off) 기능은 비상 정지 활성화, 안전 스캐너 감지, 보호 도어 개방 또는 안전 PLC 개입과 같은 안전 이벤트가 발생할 때 즉시 모터 토크 생성을 중지하는 안정적인 방법을 제공합니다.

그러나 단순히 STO 기능이 있는 서보 모터를 설치한다고 해서 안전한 AGV 시스템이 보장되는 것은 아닙니다. OEM 제조업체 및 시스템 통합업체는 안전 아키텍처를 적절하게 설계하고, 이중 채널 배선을 완료하고, 매개변수를 구성하고, 진단 기능을 확인하고, 안전 요구 사항에 따라 승인 테스트를 수행해야 합니다.

이 기사에서는 다음을 포함하여 전체 AGV 서보 STO 시운전 프로세스를 설명합니다.

• 안전 PLC와 서보 드라이브 사이에 이중 채널 STO 회로를 연결하는 방법

• AGV 시운전 중 STO 기능을 테스트하고 검증하는 방법

• AGV 안전 회로에 필요한 진단 범위(DC) 및 MTTFd 값

• STO 아키텍처가 이중 휠 차동 구동 AGV에 미치는 영향

• STO가 고하중 AGV 애플리케이션에서 정지 거리에 미치는 영향

1. AGV 서보 드라이브에 듀얼 채널 STO 회로를 연결하는 방법

이해 AGV 시스템의 이중 채널 STO 아키텍처

최신 AGV 서보 시스템은 일반적으로 더 높은 기능 안전 수준을 달성하기 위해 이중 채널 STO 입력을 사용합니다. 이중 채널 설계는 두 개의 독립적인 안전 신호를 별도로 모니터링해야 함을 의미합니다.

단일 비상 정지 신호에 의존하는 대신 안전 컨트롤러는 두 개의 독립적인 채널을 지속적으로 확인합니다.

• STO 채널 1(STO1)

• STO 채널 2(STO2)

두 채널이 모두 중단되면 서보 드라이브는 즉시 모터 토크 출력을 비활성화합니다.

일반적인 AGV 안전 아키텍처에는 다음이 포함됩니다.

안전 장치 → 안전 PLC → STO 입력 → 서보 드라이브 → AGV 모터

일반적인 안전 입력 장치는 다음과 같습니다.

• 비상 정지 버튼

• 안전 레이저 스캐너

• 안전 범퍼

• 안전 도어 스위치

• 안전 라이트 커튼

안전 PLC는 이러한 신호를 평가하고 AGV 서보 드라이브에 안전 종료 명령을 보냅니다.

일반적인 이중 채널 STO 배선 방법

AGV 애플리케이션의 경우 STO 배선은 일반적으로 다음 구조를 따릅니다.

정상 작동 중:

• STO1 = 켜짐

• STO2 = 켜짐

• 서보 드라이브로 토크 출력 가능

안전 이벤트 중:

• STO1 = 끄기

• STO2 = 끄기

• 서보 드라이브는 토크 발생을 즉시 제거합니다.

모터 자체는 제동 명령을 받지 않습니다. 대신, 구동 전자장치가 전력단을 차단하여 전기 토크 생성을 방지합니다.

AGV 제조업체가 듀얼 채널 STO를 선호하는 이유

AGV는 종종 다음과 같은 환경에서 작동합니다.

• 공장 노동자

• 지게차

• 자동화된 생산 라인

• 로봇 셀

• 고부가가치 소재

단일 채널 안전 회로에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다.

• 끊어진 전선이 감지되지 않을 수 있습니다.

• 실패한 안전 접촉은 눈에 띄지 않을 수 있습니다

• 진단 기능이 제한되어 있습니다.

듀얼 채널 STO는 다음을 향상시킵니다.

1. 결함 감지 기능

시스템은 다음을 식별할 수 있습니다.

• 개방 회로 오류

• 단락

• 채널 불일치 오류

2. 안전 무결성

중복 아키텍처는 AGV 제조업체가 다음과 같은 더 높은 안전 성능 수준을 달성하는 데 도움이 됩니다.

• PL d

• PL 전자

완전한 안전 설계에 따라.

3. 더욱 간편해진 인증

OEM AGV 제조업체의 경우 표준화된 이중 채널 STO 아키텍처는 다음 사항 준수를 단순화합니다.

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

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2. AGV 시운전 중 STO 기능을 테스트하고 검증하는 방법

AGV 시운전 중 STO 테스트가 중요한 이유

AGV 및 AMR 제조업체의 경우 STO(Safe Torque Off) 검증은 장비 납품 및 대량 생산 전 가장 중요한 단계 중 하나입니다. STO 기능이 통합된 서보 드라이브는 안전 이벤트 중에 모터 토크를 신속하게 제거할 수 있지만 안정적인 작동을 보장하려면 전체 안전 체인을 검증해야 합니다.

완전한 STO 시운전 프로세스는 다음을 확인합니다.

• 안전 장치가 STO 종료를 올바르게 트리거함

• 안전 PLC 로직은 설계된 대로 작동합니다.

• 서보 드라이브는 STO 명령에 올바르게 응답합니다.

• 두 STO 채널 모두 독립적으로 작동합니다.

• AGV는 안전 정지 후 예기치 않게 다시 시작할 수 없습니다.

• 성능 중지는 위험 평가 요구 사항을 충족합니다.

표준 모터 기능 테스트와 달리 STO 테스트는 기능 안전 검증 프로세스 입니다 . 이는 운전자, 장비 또는 환경이 위험에 처할 때마다 AGV가 안전한 상태로 들어갈 수 있도록 보장합니다.

AGV STO 시운전 테스트 프로세스

전문적인 AGV STO 검증 절차에는 일반적으로 5가지 주요 단계가 포함됩니다.

1. 전기 배선 검사

2. 서보 드라이브 STO 구성 검증

3. 안전 기능 활성화 테스트

4. 결함 시뮬레이션 테스트

5. 최종 승인 서류

각 단계는 안전 아키텍처의 서로 다른 부분을 검증합니다.

1. 전원을 켜기 전에 STO 배선을 확인하십시오.

STO 기능을 테스트하기 전에 엔지니어는 먼저 이중 채널 안전 배선이 올바르게 설치되었는지 확인해야 합니다.

일반적인 AGV STO 회로에는 다음이 포함됩니다.

비상 정지/안전 스캐너/안전 PLC → STO 채널 1 및 STO 채널 2 → 서보 드라이브 → AGV 모터

배선 검사 중에 엔지니어는 다음을 확인해야 합니다.

STO 채널 독립성

두 개의 STO 채널은 전기적으로 독립적으로 유지되어야 합니다.

잘못된 배선 예:

• STO1과 STO2를 함께 연결

• 두 채널 모두에 대해 하나의 안전 출력 공유

• 안전 정격 출력 대신 표준 PLC 출력 사용

이러한 실수로 인해 시스템이 필요한 안전 성능 수준을 달성하지 못할 수 있습니다.

배선 연속성 확인

전원을 공급하기 전에 다음을 확인하십시오.

• STO1 신호 연속성

• STO2 신호 연속성

• 24V 안전 공급 전압

• 접지 기준 연결

• 커넥터 잠금 상태

산업 환경에서 작동하는 AGV의 경우 엔지니어는 다음 사항도 확인해야 합니다.

• 케이블 보호

• 진동 저항

• 전자기 간섭 보호

느슨한 커넥터나 손상된 케이블은 현장 작업 중 STO 실패의 일반적인 원인입니다.

2. 서보 드라이브 STO 구성 확인

배선 검증 후 서보 드라이브 매개변수를 확인해야 합니다.

최신 AGV 서보 드라이브는 일반적으로 다음을 포함하여 STO 관련 모니터링 기능을 제공합니다.

• STO 입력 상태

• 안전 결함 감지

• 채널 불일치 감지

• 재시동 방지

엔지니어는 다음을 확인해야 합니다.

STO 입력 상태

AGV가 정상 작동 중일 때:

• STO 채널 1 = 활성

• STO 채널 2 = 활성

서보 드라이브는 모터 토크 출력을 허용해야 합니다.

STO가 실행되면:

• STO 채널 1 = 비활성화됨

• STO 채널 2 = 비활성화됨

드라이브는 토크 생성을 즉시 제거해야 합니다.

안전 매개변수 검증

서보 드라이브 제조업체에 따라 다음을 확인하십시오.

• STO 활성화 설정

• 안전 입력 극성

• 오류 응답 모드

• 자동 재시작 방지

• 진단 피드백 출력

잘못된 매개변수 설정으로 인해 안전 입력이 변경되지만 모터 동작이 예상과 일치하지 않는 상황이 발생할 수 있습니다.

3. STO 테스트 전 정상 작동 확인 수행

STO 테스트는 AGV가 정상적으로 작동하는지 확인한 후에만 시작해야 합니다.

안전 검증 전에 다음을 테스트하십시오.

모션 제어

확인하다:

• 전진 운동

• 역방향 운동

• 터닝 작업

• 속도 조절

• 위치 정확도

차동 드라이브 AGV의 경우:

• 왼쪽 모터 작동

• 올바른 모터 작동

• 휠 동기화

별도로 확인해야 합니다.

인코더 및 피드백 신호

확인하다:

• 엔코더 통신

• 속도 피드백 안정성

• 위치 피드백 정확도

STO가 토크 출력을 제거하더라도 잘못된 엔코더 피드백은 재시작 논리 및 진단 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. STO 트리거 테스트 실행

기본 작동이 확인된 후 엔지니어는 실제 STO 활성화 테스트를 수행해야 합니다.

테스트 1: 비상 정지 버튼 테스트

절차:

1. AGV를 정상 작동 속도로 작동하십시오.

2. 비상정지 버튼을 눌러주세요

3. 서보 드라이브 응답 모니터링

예상 결과:

• 안전 PLC는 STO 신호를 제거합니다.

• 서보 드라이브는 토크 출력을 비활성화합니다.

• 모터가 구동력 생산을 멈춤

• STO 상태가 표시됩니다

• AGV가 자동으로 다시 시작될 수 없습니다

이는 완전한 비상 정지 안전 체인을 검증합니다.

테스트 2: 안전 스캐너 트리거 테스트

AGV는 일반적으로 안전 레이저 스캐너를 사용하여 장애물과 사람을 감지합니다.

절차:

1. 자동 모드에서 AGV 작동

2. 스캐너 감지 영역으로 들어가세요

3. 안전지대 트리거

예상 결과:

• 안전 PLC가 스캐너 신호를 수신합니다.

• STO 출력 변경

• 서보 드라이브가 안전 상태에 들어갑니다

• 안전 요구 사항에 따라 차량 이동이 중지됩니다.

이 테스트는 작업자 주변에서 작동하는 창고 및 공장 AGV에 특히 중요합니다.

테스트 3: 보호 장치 테스트

다음을 갖춘 AGV의 경우:

• 안전 범퍼

• 안전문

• 액세스 스위치

추가 STO 검증을 수행합니다.

예:

안전 범퍼를 누른 경우:

예상되는 동작:

• AGV 동작 정지

• 서보 토크가 제거되었습니다.

• 안전 경보가 나타납니다

• 다시 시작하려면 수동 재설정이 필요합니다.

5. STO 채널 오류 시뮬레이션 테스트 수행

전문적인 STO 승인 테스트에서는 정상적인 활성화를 테스트할 뿐만 아니라 오류 감지도 확인해야 합니다.

STO 채널 1 실패 테스트

절차:

STO 채널 1을 연결 해제하거나 중단합니다.

예상 결과:

시스템은 다음을 수행해야 합니다.

• 채널 불일치 감지

• 안전 결함 발생

• AGV 이동 방지

STO 채널 2 실패 테스트

채널 2에 대해 동일한 절차를 반복합니다.

예상 결과:

• 오류가 감지되었습니다.

• 서보 드라이브는 비활성화된 상태로 유지됩니다.

• 불안전한 움직임이 발생하지 않음

단락 감지 테스트

해당되는 경우 다음을 테스트하세요.

• 채널 간 단락

• 채널-전원 단락

• 접지 결함 조건

안전 시스템은 비정상적인 상황을 식별하고 안전한 상태로 진입해야 합니다.

6. STO 재시작 동작 확인

STO 릴리스 후 예기치 않은 재시작은 주요 안전 위험입니다.

따라서 다시 시작 동작을 주의 깊게 테스트해야 합니다.

STO 활성화 후:

1. 안전 트리거 제거

2. 안전 PLC 재설정

3. AGV 제어 시스템 활성화

4. 새 모션 명령 보내기

AGV는 완전한 재시작 순서가 완료될 때까지 정지 상태를 유지해야 합니다.

자동 재시작이 위험한 이유

STO 복구 후 AGV가 자동으로 다시 시작되는 경우:

가능한 위험은 다음과 같습니다:

• 예상치 못한 차량 움직임

• 운전자 부상

• 장비와의 충돌

• 물적 손해

대부분의 산업용 AGV 애플리케이션의 경우 수동 재설정 또는 제어된 재시작이 필요합니다.

7. STO 응답 시간 및 정지 거리 측정

중지 성능을 평가하지 않으면 STO 검증이 완료되지 않습니다.

STO가 활성화되면:

전체 중지 프로세스에는 다음이 포함됩니다.

1. 안전장치 감지시간

2. 안전 PLC 처리 시간

3. STO 신호 전송 시간

4. 서보 드라이브 토크 제거 시간

5. 기계적 정지 시간

AGV 정지거리에 영향을 미치는 요인

정지 거리는 다음에 따라 달라집니다.

• AGV 총 중량

• 페이로드 무게

• 이동 속도

• 휠 직경

• 바닥마찰

• 배터리 전압 상태

• 브레이크 응답 시간

대형 AGV의 경우 STO는 종종 다음과 결합됩니다.

• 전자기 브레이크

• 기계식 홀딩 브레이크

• 제어된 감속 기능

8. 최종 STO 승인 테스트 및 문서화 수행

AGV를 배송하기 전에 제조업체는 완전한 STO 검증 보고서를 작성해야 합니다.

문서에는 다음이 포함되어야 합니다.

전기 문서

• STO 배선 다이어그램

• 안전 PLC 구성

• 서보 드라이브 안전 매개변수

테스트 기록

• 비상 정지 테스트 결과

• 스캐너 트리거 테스트 결과

• STO 채널 오류 테스트 결과

• 검증 결과 다시 시작

안전정보

• 서보드라이브 STO 사양

• PFHD 데이터

• MTTFd 값

• 진단 범위 정보

AGV OEM 제조업체를 위한 모범 사례

생산 및 현장 운영 중 STO 신뢰성을 향상하려면:

사용 STO 기능이 통합된 서보 모터

통합 서보 솔루션은 다음을 감소시킵니다.

• 외부배선

• 제어 캐비닛의 복잡성

• 시운전 시간

특히 다음과 같은 경우에 적합합니다.

• 소형 AMR

• 창고 로봇

• 이동식 검사 로봇

• 산업용 AGV

모든 생산 주기에 STO 테스트 포함

대량 생산된 AGV의 경우 STO 검증은 표준 공장 승인 테스트(FAT)의 일부가 되어야 합니다.

권장 사항:

• STO 입력 검증

• 안전통신 테스트

• 비상 정지 테스트

• 고장 진단 테스트

결론

AGV 시운전 중 STO 기능을 테스트하고 검증하는 것은 안전하고 안정적인 작동을 보장하는 데 필수적입니다. 완전한 STO 검증 프로세스에는 전기 검사, 서보 드라이브 구성, 안전 트리거 테스트, 결함 시뮬레이션, 재시동 방지 및 정지 거리 측정이 포함되어야 합니다.

AGV 및 AMR 제조업체의 경우 적절하게 시운전된 STO 시스템은 다음을 제공합니다.

• 운전자 안전 향상

• 보다 안정적인 기계 작동

• 안전 표준 준수가 더 쉬워졌습니다.

• 더 빠른 고객 수용

STO 테스트를 AGV 시운전 워크플로에 통합함으로써 OEM 제조업체는 예측 가능하고 반복 가능한 안전 성능을 갖춘 보다 안전한 자율 차량을 제공할 수 있습니다.

3. AGV STO 안전 회로에 필요한 진단 적용 범위(DC) 및 MTTFd 값

AGV 애플리케이션의 안전 매개변수 이해

AGV 안전 시스템을 설계할 때 엔지니어는 종종 다음을 평가합니다.

• 진단 범위(DC)

• 평균 위험 고장 시간(MTTFd)

• 성능 수준(PL)

• 안전 무결성 수준(SIL)

이러한 매개변수는 안전 회로가 위험한 오류를 안정적으로 감지할 수 있는지 여부를 결정합니다.

진단 보장(DC) 요구 사항

진단 적용 범위는 안전 시스템이 오류를 얼마나 효과적으로 감지하는지 설명합니다.

일반적인 카테고리:

AGV 서보 STO 시스템의 경우 일반적으로 중간 또는 높은 진단 범위가 선호됩니다.

진단 기능의 예는 다음과 같습니다.

• STO 채널 모니터링

• 채널 간 비교

• 드라이브 결함 피드백

• 안전 PLC 진단

MTTFd 요구사항 AGV 서보 시스템

MTTFd는 위험한 고장이 발생하기 전의 예상 시간을 나타냅니다.

AGV 애플리케이션의 경우:

MTTFd 값이 높을수록 다음이 향상됩니다.

• 시스템 신뢰성

• 안전 분류

• 유지보수 간격

STO 기능이 통합된 서보 드라이브는 일반적으로 다음을 포함한 안전 데이터를 제공합니다.

• MTTFd 값

• DC 등급

• PFHd 값

OEM AGV 제조업체는 구성 요소 선택 시 서보 모터 공급업체에 이러한 값을 요청해야 합니다.

통합 서보 모터가 AGV 안전 설계를 돕는 방법

STO 기능을 갖춘 통합 DC 서보 모터 및 BLDC 서보 모터는 다음을 결합하여 안전 아키텍처를 단순화합니다.

• 모터

• 인코더

• 서보 컨트롤러

• 안전 입력 인터페이스

장점은 다음과 같습니다:

• 배선 복잡성 감소

• 더욱 빨라진 시운전

• 더 작은 제어 캐비닛

• 더욱 간편해진 인증

소형 AGV 및 AMR의 경우 통합 서보 솔루션이 시스템 통합 시간을 단축하기 때문에 점점 인기를 얻고 있습니다.

4. STO 아키텍처가 AGV의 왼쪽 및 오른쪽 바퀴 동기화에 미치는 영향

STO 아키텍처가 차동 드라이브 AGV에 중요한 이유

대부분의 산업용 AGV 및 AMR은 ​​차동 구동 아키텍처를 사용합니다. 두 개의 독립적인 서보 모터가 왼쪽 및 오른쪽 구동 휠을 제어하는 이 두 모터의 속도 차이를 조정하면 차량이 제자리에서 전진, 후진, 회전, 회전할 수 있습니다.

일반적인 차동 드라이브 AGV에는 다음이 포함됩니다.

• 좌측 서보 모터

• 우측 서보 모터

• 독립 서보 드라이브

• 인코더 피드백 시스템

• 안전 PLC

• STO 안전 입력

정상 작동 시 두 모터는 모션 제어 알고리즘을 통해 함께 작동합니다. 그러나 안전 이벤트가 발생하면 STO 아키텍처는 두 모터가 토크 오프 상태에 얼마나 빠르고 안전하게 들어가는지 결정합니다.

부적절하게 설계된 STO 시스템은 고르지 않은 휠 동작을 생성하여 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.

• 예상치 못한 AGV 회전

• 더 길어진 정지 거리

• 페이로드 불안정

• 안전 성능 저하

따라서 STO 설계에서는 왼쪽 및 오른쪽 휠 드라이브의 동기화를 고려해야 합니다.

차동 드라이브 AGV 모션 제어 이해

왼쪽 및 오른쪽 모터가 AGV 움직임을 제어하는 ​​방법

차동 구동 AGV는 두 바퀴 사이의 속도 관계를 제어하여 방향을 변경합니다.

예:

직선운동

두 모터 모두 동일한 속도로 회전합니다.

• 왼쪽 모터 = 100RPM

• 오른쪽 모터 = 100RPM

결과:

• AGV는 직진한다

우회전

왼쪽 바퀴가 더 빠르게 회전합니다.

• 왼쪽 모터 = 120RPM

• 오른쪽 모터 = 80RPM

결과:

• AGV는 순조롭게 우회전한다

제자리에서 회전

모터는 반대 방향으로 회전합니다.

• 왼쪽 모터 = 앞으로

• 오른쪽 모터 = 역방향

결과:

• AGV는 중심축을 중심으로 회전합니다.

두 모터 모두 차량 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 STO와 같은 안전 기능은 두 구동 시스템을 조화롭게 종료해야 합니다.

듀얼 모터 AGV 시스템에서 STO가 작동하는 방식

일반적인 듀얼 채널 STO 아키텍처

표준 AGV 안전 아키텍처는 안전 PLC를 사용하여 두 서보 드라이브를 모두 제어합니다.

예:

안전 장치(E-Stop / 스캐너 / 범퍼) ↓ 안전 PLC ↓ STO 채널 1 ───── 왼쪽 서보 드라이브 └───── 오른쪽 서보 드라이브 STO 채널 2 ───── 왼쪽 서보 드라이브 └───── 오른쪽 서보 드라이브 ↓ 왼쪽 모터 + 오른쪽 모터 

안전 이벤트가 발생하면:

1. 안전 PLC가 위험을 감지합니다

2. 두 STO 채널 모두 중단됨

3. 왼쪽 서보 드라이브가 토크를 제거합니다.

4. 오른쪽 서보 드라이브가 토크를 제거합니다.

5. AGV가 안전상태에 들어감

목표는 두 바퀴가 거의 동시에 구동력 생성을 멈추도록 하는 것입니다.

두 바퀴가 동시에 STO에 진입해야 하는 이유

1. 예상치 못한 AGV 회전 방지

한 모터만 STO에 진입하고 다른 모터는 계속해서 토크를 생성하는 경우 AGV가 예기치 않게 회전할 수 있습니다.

예:

STO 이전:

• 왼쪽 모터: 200RPM

• 오른쪽 모터: 200RPM

안전 이벤트 발생:

• 왼쪽 모터: STO 활성화

• 오른쪽 모터: 여전히 200RPM으로 작동 중

결과:

• 오른쪽 바퀴가 계속 밀립니다.

• AGV는 정지된 바퀴를 중심으로 회전합니다.

이로 인해 특히 좁은 공장 통로에서 충돌 위험이 발생할 수 있습니다.

2. 고하중에서도 차량 안정성 유지

대형 AGV는 다음을 운반하는 경우가 많습니다.

• 자동차 부품

• 팔레트

• 원자재

• 산업용 장비

한 바퀴가 다른 바퀴보다 먼저 토크를 잃으면:

가능한 결과:

• 부하 이동

• 고르지 못한 제동력

• 경로에서 차량 이탈

• 정지 거리 증가

고 탑재량 AGV의 경우 동기화된 STO 응답이 특히 중요합니다.

3. 고르지 못한 기계적 응력을 피하십시오

비대칭 토크 제거는 다음에 추가적인 응력을 생성할 수 있습니다.

• 기어박스

• 휠 커플링

• 구동축

• 기계 프레임

동기화된 STO 설계는 비상 정지 시 기계적 충격을 줄여줍니다.

왼쪽 및 오른쪽 서보 드라이브에 대한 STO 구현 방법

방법 1: 공통 이중 채널 STO 제어

이는 산업용 AGV에 대한 가장 일반적인 접근 방식입니다.

두 서보 드라이브 모두 동일한 STO 신호를 수신합니다.

예:

장점:

• 간단한 배선

• 간편한 안전성 검증

• 일관된 종료 타이밍

적합 대상:

• 창고형 AGV

• 공장운반로봇

• 실내 AMR

방법 2: 개별 STO 모니터링

고성능 AGV의 경우 각 모터 드라이브에는 독립적인 안전 모니터링이 있을 수 있습니다.

예:

안전 PLC ↓ 왼쪽 STO 모니터링 → 왼쪽 서보 드라이브 오른쪽 STO 모니터링 → 오른쪽 서보 드라이브 

장점:

• 개별 고장 진단

• 더 나은 문제 해결

• 더 높은 진단 능력

적합 대상:

• 고하중 AGV

• 실외 이동 로봇

• 안전이 중요한 애플리케이션

서보 드라이브 응답 시간이 휠 동기화에 미치는 영향

두 모터가 동시에 STO 명령을 수신하는 경우에도 실제 토크 제거 시간은 다를 수 있습니다.

요인은 다음과 같습니다:

• 서보 드라이브 하드웨어 설계

• 내부 처리 시간

• 통신 지연

• 모터 관성

• 부하 조건

예를 들어:

왼쪽 서보 STO 응답:

• 5ms

오른쪽 서보 STO 응답:

• 8ms

3ms의 차이는 작아 보일 수 있지만 높은 AGV 속도에서는 정지 동작에 영향을 미칠 수 있습니다.

STO 동기화 개선을 위한 모범 사례

1. 일치하는 서보 모터 및 드라이브 사용

차동 구동 AGV의 경우 동일한 서보 시스템을 선택하면 다음을 유지하는 데 도움이 됩니다.

• 유사한 응답 시간

• 유사한 토크 특성

• 일관된 진단

예:

• 동일한 모터 시리즈

• 동일한 인코더 유형

• 동일한 STO 등급 서보 드라이브

2. 표준 통신 대신 하드웨어 기반 STO 사용

일부 AGV는 통신 기반 안전 기능을 사용하지만 비상 안전 기능에는 하드웨어 STO 입력이 선호되는 경우가 많습니다.

장점:

• 더 빠른 응답

• 소프트웨어 통신으로부터 독립

• 보다 쉬운 안전 검증

3. 브레이크 제어를 STO와 동기화

무거운 AGV의 경우 STO만으로는 충분한 정지력을 제공하지 못할 수 있습니다.

일반적인 안전 전략:

정상 정지:

→ 서보 제어 감속

비상 정지:

→ 서보 토크 제거 + 기계식 브레이크 활성화

브레이크 시스템은 양쪽 바퀴에서 일관되게 작동해야 합니다.

4. 좌우 정지 성능 검증

시운전 중에 엔지니어는 다음을 측정해야 합니다.

• STO 트리거 시간

• 왼쪽 바퀴 정지 시간

• 오른쪽 바퀴 정지 시간

• 차량정지거리

• 차량 방향 이탈

AGV는 다음 없이 정지해야 합니다.

• 과도한 회전

• 사이드 드리프트

• 부하 불안정

STO 및 AGV 안전 표준

STO 시스템을 설계할 때 AGV 제조업체는 일반적으로 다음을 고려합니다.

IEC 61800-5-2

다음을 포함하여 가변 속도 드라이브의 안전 관련 기능을 정의합니다.

• 세이프 토크 오프(STO)

• 안전 정지 기능

ISO 13849-1

평가에 사용:

• 성능 수준(PL)

• 안전회로 신뢰성

• 진단 범위

IEC 62061

기계 제어 시스템에 대한 안전 수명주기 요구 사항을 제공합니다.

중부하 차동 드라이브 AGV에 대한 특별 고려 사항

큰 탑재량을 운반하는 AGV의 경우 추가 안전 요소를 평가해야 합니다.

고관성 부하

토크 제거 후에도 무거운 하중이 계속 움직입니다.

고려하다:

• 브레이크 토크

• 바퀴 마찰

• 바닥 상태

• 속도 제한

경사작동

경사면에서 작동하는 AGV에는 추가적인 주의가 필요합니다.

적절한 제동이 이루어지지 않은 경우:

• 차량이 뒤로 밀릴 수 있음

• 부하 안정성이 저하될 수 있음

권장 솔루션:

• 전자기 브레이크가 장착된 서보 모터

• 기계식 홀딩 브레이크와 결합된 STO

실외 AGV 애플리케이션

실외 AGV는 다음을 경험할 수 있습니다.

• 고르지 않은 표면

• 온도 변화

• 물과 먼지 노출

권장 모터 기능:

• IP65/IP67 보호

• 높은 진동 저항

• 열악한 환경에서도 안정적인 STO 작동

결론

STO 아키텍처는 차동 구동 AGV의 왼쪽 및 오른쪽 휠 동기화의 안전성과 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 두 바퀴 모두 차량 이동과 방향을 결정하기 때문에 두 서보 드라이브 모두 안정적이고 동시에 STO 상태로 들어가야 합니다.

잘 설계된 AGV STO 시스템은 다음을 제공해야 합니다.

• 이중 채널 안전 제어

• 동기화된 토크 제거

• 안정적인 결함 감지

• 제어된 재시작 동작

• 검증된 정지 성능

AGV 및 AMR 제조업체의 경우 STO 기능이 통합된 서보 모터를 선택하면 안전 설계가 단순화되는 동시에 시스템 신뢰성, 시운전 효율성 및 국제 기능 안전 요구 사항 준수가 향상됩니다.

5. 토크 제거 후 STO가 대형 AGV의 슬라이딩 거리에 미치는 영향

STO는 즉각적인 기계적 정지를 의미하지 않습니다.

일반적인 오해는 STO가 AGV를 즉시 중지한다는 것입니다.

실제로:

STO는 모터 토크 생성을 제거합니다.

AGV는 다음과 같은 이유로 계속 움직일 수 있습니다.

• 차량 관성

• 페이로드 무게

• 바닥마찰

• 휠 직경

• 속도

• 경사각

이 남은 움직임을 슬라이딩 거리라고 합니다.

STO 후 AGV 슬라이딩 거리에 영향을 미치는 요인

1. 총 차량 질량

AGV가 무거울수록 정지 거리가 길어집니다.

예:

1000kg의 하중을 운반하는 500kg AGV는 무부하 차량보다 관성이 상당히 높습니다.

2. 이동 속도

정지 거리는 대략 속도의 제곱에 비례하여 증가합니다.

더 높은 속도에는 다음이 필요합니다.

• 더 길어진 안전거리

• 이전 스캐너 감지

3. 휠 및 바닥 상태

요인은 다음과 같습니다:

• 타이어 소재

• 바닥 청결도

• 표면마찰계수

젖거나 먼지가 많은 바닥은 미끄러지는 거리를 증가시킵니다.

4. 기계식 브레이크 응답시간

대형 AGV의 경우:

STO는 종종 다음과 결합됩니다.

• 스프링 적용 브레이크

• 전자기 브레이크

브레이크 지연은 정지 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

AGV 엔지니어가 STO 정지 거리를 검증하는 방법

승인 테스트 중:

측정하다:

1. AGV 주행속도

2. STO 트리거 위치

3. 모터 토크 제거 시간

4. 최종 정지 위치

측정된 거리는 다음에 정의된 안전 요구 사항을 충족해야 합니다.

• 위험 평가

• 안전 스캐너 구성

• AGV 운영 환경

AGV STO 시스템 승인을 위한 추가 고려 사항

소프트웨어 구성 확인

배송 전에 엔지니어는 다음을 확인해야 합니다.

• STO 매개변수

• 서보 드라이브 펌웨어

• 안전 PLC 로직

• 통신상태

• 오류 처리 전략

환경 신뢰성 테스트

AGV는 종종 지속적으로 작동합니다.

STO 시스템은 다음 조건에서 테스트되어야 합니다.

• 최대 페이로드

• 최대 속도

• 온도 변화

• 긴 작동 주기

OEM 배송에 필요한 문서

전문적인 AGV STO 승인 패키지에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 전기 회로도

• STO 배선 다이어그램

• 안전성 검증 보고서

• 테스트 기록

• 서보 드라이브 안전 데이터

• 위험 평가 문서

결론: 신뢰성 구축 AGV 서보 STO 시스템 배선부터 검증까지

신뢰할 수 있는 AGV 안전 시스템에는 STO 기능이 있는 서보 모터를 선택하는 것 이상의 것이 필요합니다. 전체 프로세스에는 올바른 이중 채널 배선, 안전 PLC 통합, 기능 테스트, 진단 검증 및 정지 거리 검증이 포함됩니다.

AGV 및 AMR 제조업체의 경우 STO 기능이 통합된 서보 모터는 다음과 같은 상당한 이점을 제공합니다.

• 단순화된 안전 아키텍처

• 배선 절감

• 더욱 빨라진 시운전

• 더 높은 신뢰성

• 국제 안전 표준 준수가 더욱 쉬워졌습니다.

구조화된 STO 시운전 및 승인 프로세스를 따르면 OEM 제조업체는 예측 가능한 정지 동작과 장기적인 작동 신뢰성을 갖춘 보다 안전한 AGV를 구축할 수 있습니다.

AGV Servo STO 테스트 및 검증에 대한 FAQ

FAQ 1: AGV 서보 시스템에서 STO 테스트란 무엇입니까?

답변:

AGV 서보 시스템의 STO 테스트는 안전 이벤트가 발생할 때 Safe Torque Off 기능이 올바르게 작동하는지 확인하는 프로세스입니다. 서보 드라이브가 비상 정지, 안전 스캐너, 안전 PLC 등 안전 장치로부터 신호를 받은 후 모터 토크를 안전하게 제거할 수 있음을 확인합니다.

시운전 중에 엔지니어는 STO 배선, 드라이브 응답, 결함 감지, 재시동 방지 및 정지 성능을 테스트하여 AGV가 안전하게 작동하는지 확인합니다.

FAQ 2: AGV 시운전 중 STO 검증이 중요한 이유는 무엇입니까?

답변:

STO 지원 서보 모터를 설치한다고 해서 자동으로 안전한 AGV 시스템이 보장되는 것은 아니기 때문에 STO 검증은 필수적입니다. 안전 센서, PLC 로직, STO 입력, 서보 드라이브 및 모터 응답을 포함하여 전체 안전 체인을 테스트해야 합니다.

적절한 STO 검증은 다음을 방지하는 데 도움이 됩니다.

• 예상치 못한 AGV 움직임

• 안전 회로 고장

• 잘못된 비상 정지 동작

• 고객 승인 중 인증 문제

FAQ 3: AGV 서보 드라이브에서 듀얼 채널 STO 입력을 어떻게 테스트합니까?

답변:

이중 채널 STO 테스트에서는 STO1 및 STO2 입력을 모두 독립적으로 확인해야 합니다.

일반적인 테스트 절차에는 다음이 포함됩니다.

1. STO1 및 STO2 배선 확인

2. 비상 정지 또는 안전 스캐너 활성화

3. 두 STO 채널이 모두 안전한 상태로 전환되는지 확인하세요.

4. 서보 드라이브 STO 상태 피드백 확인

5. 모터가 토크를 생성할 수 없는지 확인하십시오.

또한 엔지니어는 오류 감지 기능을 확인하기 위해 각 STO 채널을 별도로 분리해야 합니다.

FAQ 4: AGV 서보 모터에서 STO가 활성화되면 어떻게 됩니까?

답변:

STO가 활성화되면 서보 드라이브는 즉시 전력단을 비활성화하여 모터가 토크를 생성하는 것을 방지합니다.

AGV 모터는 다음을 수행합니다.

• 추진력 생성을 중지합니다.

• 세이프 토크 오프 조건 입력

• STO 상태 또는 안전 결함 보고

그러나 STO는 차량을 적극적으로 제동하지 않습니다. AGV는 관성, 적재 중량 및 바닥 조건으로 인해 계속 움직일 수 있습니다.

FAQ 5: STO는 차동 구동 AGV의 왼쪽 및 오른쪽 휠 동기화에 어떤 영향을 줍니까?

답변:

차동 구동 AGV의 경우 왼쪽 및 오른쪽 서보 모터 모두 STO 명령을 동시에 수신해야 합니다.

한 바퀴가 다른 바퀴보다 먼저 STO에 진입하는 경우:

• AGV가 예기치 않게 회전할 수 있습니다.

• 차량 안정성이 저하될 수 있습니다.

• 무거운 짐이 움직일 수 있음

• 정지거리가 늘어날 수 있음

동기화된 듀얼 채널 STO 아키텍처는 두 구동 모터가 거의 동시에 토크를 제거하도록 보장합니다.

FAQ 6: STO가 출시된 후 AGV가 자동으로 다시 시작될 수 있습니까?

답변:

일반적으로 AGV는 STO 활성화 후 자동으로 다시 시작되어서는 안 됩니다.

안전한 재시작 순서에는 일반적으로 다음이 필요합니다.

1. 안전 트리거 제거

2. 안전 PLC 재설정

3. AGV 제어 시스템 활성화

4. 새로운 이동 명령 보내기

자동 재시동을 방지하면 운전자 근처에서 차량이 예기치 않게 움직일 위험이 줄어듭니다.

FAQ 7: AGV STO 승인 테스트에는 어떤 테스트가 포함되어야 합니까?

답변:

완전한 AGV STO 승인 테스트에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 비상 정지 테스트

• 안전 스캐너 활성화 테스트

• STO 채널 실패 테스트

• 재시동 방지 테스트

• 서보 드라이브 결함 진단 테스트

• 정지 거리 측정

이러한 테스트는 배송 전에 AGV 안전 시스템이 설계 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

FAQ 8: STO는 AGV를 즉시 중지합니까?

답변:

아니요. STO는 모터 토크를 제거하지만 차량을 물리적으로 즉시 정지시키지는 않습니다.

실제 정지 거리는 다음에 따라 달라집니다.

• AGV 중량

• 페이로드 질량

• 이동 속도

• 바퀴 마찰

• 브레이크 응답 시간

• 바닥 상태

대형 AGV의 경우 STO는 기계식 브레이크 또는 제어된 감속 기능과 결합되는 경우가 많습니다.

FAQ 9: AGV STO 시스템에 대해 어떤 안전 매개변수를 확인해야 합니까?

답변:

중요한 안전 매개변수는 다음과 같습니다.

• 진단 범위(DC)

• 평균 위험 고장 시간(MTTFd)

• 시간당 위험한 고장 확률(PFHd)

• 성능 수준(PL)

• 안전 무결성 수준(SIL)

이러한 값은 AGV 안전 시스템이 기능 안전 요구 사항을 충족하는지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다.

FAQ 10: AGV 제조업체가 AGV를 선택하는 이유 STO 기능이 통합된 서보 모터?

답변:

통합 STO 서보 모터는 모터 제어와 안전 기능을 하나의 컴팩트 솔루션에 결합하여 AGV 안전 설계를 단순화합니다.

이점은 다음과 같습니다.

• 배선 복잡성 감소

• 더 작은 제어 캐비닛

• 더욱 빨라진 시운전

• 보다 쉬운 안전 검증

• 시스템 신뢰성 향상

그들은 널리 사용됩니다:

• AGV

• AMR

• 창고 로봇

• 스마트공장 자동화 시스템