Žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklių pasirinkimas ir dviejų kanalų STO integravimas AGV maitinimo sistemoms

Įvadas: Kodėl saugios ir patikimos servo pavaros sistemos yra labai svarbios šiuolaikiniams AGV

Automatizuotos valdomos transporto priemonės (AGV) ir autonominiai mobilieji robotai (AMR) tampa esminiais išmaniųjų gamyklų, sandėlių, logistikos centrų ir automatizuotų gamybos linijų komponentais. AGV sistemoms pereinant nuo paprastų transportavimo platformų prie išmaniųjų mobilių robotų, galinčių vežti sunkius krovinius, veikti nuolat ir bendradarbiauti su žmonėmis, jų pavaros sistemoms keliami reikalavimai gerokai išaugo.

Variklio sistema nebėra atsakinga tik už judėjimą. Šiuolaikiniams AGV reikia:

• Didelis paleidimo momentas, skirtas pagreitinti didelės apkrovos metu

• Tikslus greičio ir padėties valdymas

• Stabilus veikimas nuolatinio darbo sąlygomis

• Kompaktiška integracija taupo montavimo vietą

• Funkcinės saugos priemonės, neleidžiančios netikėtam judėjimui

• Patikimas ryšys su saugos valdikliais ir PLC sistemomis

Tarp skirtingų pavaros sprendimų, Žemos įtampos nuolatinės srovės servovarikliai su dviejų kanalų STO (saugiu sukimo momentu išjungta) tapo pažangių AGV gamintojų pasirinkimu, nes jie sujungia judėjimo efektyvumą, energijos vartojimo efektyvumą ir funkcinį saugumą viename integruotame sprendime.

Įprastą AGV servo pavaros sistemą sudaro:

• Žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklis

• Servo valdiklis / vairuotojas

• Kodavimo grįžtamojo ryšio sistema

• Saugos įvesties sąsaja

• Mechaninis stabdys (pasirinktinai)

• Ryšio sąsaja, pvz., CANopen Safety, EtherCAT Safety arba saugos PLC jungtis

Šiame straipsnyje paaiškinama, kaip pasirinkti tinkamus žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklius AGV taikymui ir kaip integruoti dviejų kanalų STO saugos funkcijas į AGV maitinimo sistemas.

1. Kaip pasirinkti tinkamą žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklį ir tvarkyklę AGV taikymui?

1.1 Prieš pasirinkdami variklį, išsiaiškinkite AGV apkrovos reikalavimus

Pirmasis žingsnis renkantis AGV servo variklį yra faktinių transporto priemonės mechaninių reikalavimų nustatymas.

Skirtingai nuo įprastų pramoninių mašinų, AGV dažnai patiria:

• Dažnas greitėjimas ir lėtėjimas

• Judėjimas pirmyn ir atgal

• Apkrovos variacija

• Pasvirusio paviršiaus veikimas

• Nepertraukiamas veikimas 24/7

Todėl variklį pasirinkti tik pagal vardinę galią nepakanka.

Pagrindiniai parametrai apima:

Pavyzdžiui, 500 kg sveriančiam sunkiajam AGV reikia žymiai didesnio paleidimo momento nei lengvam sandėlio robotui, net jei abu dirba panašiu greičiu.

1.2 Apskaičiuokite reikalingą sukimo momentą AGV pavaros varikliai

Pagrindinis sukimo momento reikalavimas gali būti apskaičiuotas remiantis:

T=F×rT = F imes r

T=F×r

Kur:

• T = reikalingas rato sukimo momentas

• F = traukos jėga

• r = rato spindulys

Traukos jėga apima:

• Transporto priemonės pagreičio jėga

• Pasipriešinimas riedėjimui

• Atsparumas nuolydžiui

• Apkrovos trintis

Naudojant AGV, variklis paprastai turi užtikrinti pakankamą sukimo momento ribą, kad būtų galima susidoroti su netikėtomis sąlygomis.

Rekomenduojami dizaino aspektai:

• Nuolatinis sukimo momentas turi atitikti įprastus veikimo reikalavimus

• Didžiausias sukimo momentas turėtų palaikyti pagreitį ir avarines sąlygas

• Variklio perkrovos galimybė turėtų atlaikyti laikinas dideles apkrovas

Žemos įtampos nuolatinės srovės servovarikliai yra ypač tinkami, nes jie suteikia:

• Didelis sukimo momento tankis

• Greitas atsakymas

• Tikslus greičio reguliavimas

• Puikus veikimas mažu greičiu

2. Privalumai Integruoti AGV nuolatinės srovės servo varikliai su STO funkcija

Šiuolaikinės AGV (Automated Guided Vehicle) ir AMR (Autonomous Mobile Robot) sistemos reikalauja daugiau nei paprasto variklio sukimosi. Jiems reikalingas judesio sprendimas, kuriame derinamas didelis sukimo momentas, tikslus valdymas, kompaktiškas dizainas ir funkcinė sauga . Tradicinės AGV pavarų architektūros, naudojant atskirus variklius, servo pavaras ir išorinius saugos komponentus, dažnai padidina sistemos sudėtingumą ir sumažina patikimumą.

Integruoti AGV nuolatinės srovės servo varikliai su STO (saugaus sukimo momento išjungimo) funkcija išsprendžia šiuos iššūkius, sujungdami variklį, servo valdiklį, kodavimo sąsają ir saugos funkcijas į kompaktišką išmanųjį pavaros bloką. Šis dizainas tapo vis populiaresnis tarp AGV OEM gamintojų, logistikos automatizavimo įmonių ir mobiliųjų robotų kūrėjų.

2.1 Supaprastinta AGV sistemos architektūra su integruotu variklio ir vairuotojo dizainu

Tradicinėms AGV pavaros sistemoms paprastai reikia kelių nepriklausomų komponentų:

• DC variklis

• Servo pavara/valdiklis

• Kodavimo modulis

• Saugos relė

• Išorinis laidų laidas

• Komunikacijos moduliai

Ši architektūra padidina:

• Spintos erdvės reikalavimai

• Laidų sudėtingumas

• Montavimo laikas

• Priežiūros sunkumas

• Galimi gedimo taškai

Integruotas nuolatinės srovės servo variklis sujungia šiuos komponentus į vieną kompaktišką įrenginį.

Įprastą integruotą AGV servo variklį sudaro:

• DC variklis be šepetėlių (BLDC)

• Didelės raiškos kodavimo įrenginys

• Integruotas servo valdiklis

• Srovės kilpos ir greičio kontūro valdymas

• Ryšio sąsaja

• Dviejų kanalų STO saugos įvestis

Ši integruota konstrukcija leidžia AGV gamintojams sukurti kompaktiškesnę ir patikimesnę pavaros sistemą.

Pagrindiniai privalumai:

Sumažinti laidų reikalavimai

Palyginti su įprastais sprendimais, integruoti servo varikliai pašalina daug išorinių kabelių, ypač:

• Atskiri kodavimo kabeliai

• Variklio-vairuotojo prijungimo kabeliai

• Papildomi valdymo laidai

Tai labai naudinga AGV, kur vidinė montavimo erdvė yra ribota.

Greitesnis sistemos integravimas

OĮG gamintojai gali sutrumpinti kūrimo ciklus, nes variklio sistema jau optimizuota:

• Judesio valdymas

• Greičio reguliavimas

• Sukimo momento valdymas

• Saugos funkcijos

Užuot sukūrę visą pavaros architektūrą nuo nulio, inžinieriai gali tiesiogiai integruoti variklį į AGV platformą.

2.2 Patobulinta funkcinė sauga naudojant dviejų kanalų STO technologiją

Saugumas yra vienas iš svarbiausių reikalavimų šiuolaikiniams AGV, veikiantiems gamyklose, sandėliuose ir žmogaus ir mašinos bendradarbiavimo aplinkoje.

Skirtingai nuo tradicinių avarinio stabdymo metodų, kurie tiesiog atjungia maitinimą, STO tiesiogiai išjungia servo variklio sukimo momentą.

Kai STO aktyvuota:

• Variklio srovės išėjimas saugiai nutrauktas

• Sukimo momento generavimas pašalinamas

• Užkertamas kelias netikėtam variklio judėjimui

AGV lieka varomas elektra, o variklis negali generuoti sukimo momento.

Kodėl dviejų kanalų STO yra svarbus AGV taikymui

Dviejų kanalų STO konstrukcijoje naudojami du nepriklausomi saugos įvesties kanalai.

Pavyzdžiui:

• STO 1 kanalas

• STO 2 kanalas

Kad variklis veiktų normaliai, abu kanalai turi veikti tinkamai.

Jei vienas kanalas patiria:

• Trumpasis jungimas

• Laidų gedimas

• Komponento gedimas

Saugos sistema gali aptikti neįprastą būklę ir užkirsti kelią nesaugiam darbui.

Tai suteikia:

• Didesnė gedimų aptikimo galimybė

• Patobulintas saugos vientisumas

• Geresnis pramonės saugos standartų laikymasis

AGV gamintojams, kurie orientuojasi į tarptautines rinkas, dviejų kanalų STO padeda laikytis saugos reikalavimų, susijusių su:

• Mašinų sauga

• Funkcinis saugumas

• Žmogaus ir roboto bendradarbiavimas

2.3 Patobulintas judesio našumas ir valdymo tikslumas

AGV reikalingas tikslus judėjimo valdymas, ypač tokiose srityse kaip:

• Sandėlio navigacija

• Automatizuotos gamybos linijos

• Medžiagų transportavimas

• Robotų prijungimo stotys

Integruoti nuolatinės srovės servo varikliai užtikrina uždaro ciklo valdymą per kodavimo grįžtamąjį ryšį.

Palyginti su atvirojo ciklo variklių sistemomis, servo valdymas suteikia:

Tikslus greičio reguliavimas

Valdiklis nuolat stebi faktinį variklio greitį ir automatiškai reguliuoja galią.

Privalumai:

• Stabilus veikimas mažu greičiu

• Sklandus pagreitis ir lėtėjimas

• Sumažintas greičio svyravimas kintant apkrovoms

Didelis sukimo momento atsakas

AGV dažnai įsijungia ir sustoja veikimo metu.

Integruoti servo varikliai suteikia:

• Greita sukimo momento reakcija

• Stipri paleidimo galimybė

• Geresnis laipiojimo našumas

Tai ypač svarbu AGV, vežantiems sunkius krovinius arba važiuojantiems ant rampos.

Geresnės padėties nustatymo galimybės

Encoder grįžtamasis ryšys leidžia:

• Tikslus padėties nustatymas

• Tikslus prijungimas

• Patobulintas navigacijos našumas

Tai padeda AGV pasiekti didesnį automatizavimo tikslumą išmaniosiose gamyklose.

2.4 Kompaktiškas dizainas ir vietos taupymo pranašumai

AGV turi griežtus mechaninės erdvės apribojimus, nes akumuliatoriai, jutikliai, valdikliai ir pavaros sistemos turi tilpti į kompaktišką važiuoklę.

Integruoti servo varikliai užtikrina mažesnį įrengimo plotą, palyginti su atskiromis variklio pavaros sistemomis.

Privalumai:

Sumažintas valdymo spintos dydis

Tradicinėms servo sistemoms reikia:

• Išoriniai servo stiprintuvai

• Gnybtų blokai

• Papildomos aušinimo sistemos

Integruoti sprendimai sumažina arba pašalina šiuos komponentus.

Lankstus mechaninis dizainas

Kompaktiškas servo variklis leidžia AGV dizaineriams:

• Sumažinkite važiuoklės dydį

• Padidinkite akumuliatoriaus talpą

• Pagerinkite naudingosios apkrovos santykį

• Optimizuokite ratų padėtį

Mažiems AMR ir mobiliesiems robotams vietos taupymas gali tiesiogiai pagerinti bendrą sistemos našumą.

2.5 Didesnis energijos vartojimo efektyvumas ir ilgesnis akumuliatoriaus veikimo laikas

Akumuliatoriaus efektyvumas yra labai svarbus AGV veiksnys, nes veikimo laikas tiesiogiai veikia našumą.

Integruoti nuolatinės srovės servo varikliai pagerina energijos vartojimo efektyvumą:

Sumanus srovės valdymas

Servo valdiklis reguliuoja variklio srovę pagal faktinius apkrovos reikalavimus.

Kai AGV reikia mažesnio sukimo momento:

• Variklio srovė mažėja

• Sumažėja energijos sąnaudos

• Pailgėja akumuliatoriaus veikimo laikas

Sumažėjęs galios praradimas

Palyginti su didelėmis išorinėmis pavarų sistemomis, integruoti servo sprendimai sumažina:

• Kabelių nuostoliai

• Konversijos nuostoliai

• Nereikalingas energijos suvartojimas

Tai padeda AGV pasiekti:

• Ilgesni veikimo ciklai

• Sumažintas įkrovimo dažnis

• Mažesnės veiklos sąnaudos

2.6 Didesnis patikimumas nuolatiniam AGV eksploatavimui visą parą

Daugelis pramoninių AGV nuolat veikia:

• Paskirstymo centrai

• Automobilių gamyklos

• Elektronikos gamyklos

• Logistikos sandėliai

Todėl pavaros sistemos turi atlaikyti:

• Nuolatinis veikimas

• Vibracija

• Dažnas pagreitis

• Šiluminis stresas

Integruoti servo varikliai padidina patikimumą sumažindami išorinių jungčių skaičių.

Privalumai apima:

Mažiau nesėkmės taškų

Supaprastinta sistema sumažina riziką, kurią sukelia:

• Atsilaisvinusios jungtys

• Kabelio pažeidimas

• Neteisingi laidai

Geresnė aplinkos apsauga

Daugelis integruotų AGV servo variklių palaiko:

• IP65 apsauga

• Atsparumas dulkėms

• Atsparumas vandens purslams

• Pramoninis temperatūros režimas

Dėl to jie tinka reiklioms pramonės aplinkoms.

2.7 Lengvesnė priežiūra ir trikčių šalinimas

AGV operatoriams prastovos tiesiogiai veikia gamybos efektyvumą.

Integruoti servo varikliai supaprastina priežiūrą, nes:

Integruota diagnostika

Daugelis pažangių servo variklių suteikia:

• Atsiliepimai apie gedimus

• Apsauga nuo viršsrovių

• Perkaitimo signalai

• Kodavimo klaidų aptikimas

• STO būklės stebėjimas

Techninės priežiūros inžinieriai gali greitai nustatyti problemas nepatikrindami kelių komponentų.

Greitesnis pakeitimas

Kadangi variklis ir valdiklis yra integruoti:

• Reikia pakeisti mažiau komponentų

• Sutrumpėja montavimo laikas

• Sistemos atkūrimas tampa greitesnis

Tai ypač naudinga dideliems AGV parkams.

2.8 Lankstus pažangiųjų AGV sistemų ryšys

Šiuolaikiniams AGV reikalingas ryšys tarp:

• Judesio valdikliai

• Saugos PLC

• Automobilių parko valdymo sistemos

• Navigacinės sistemos

Integruoti nuolatinės srovės servo varikliai gali palaikyti tokius ryšio protokolus kaip:

• CANopen

• CANopen sauga

• EtherCAT

• RS485

• Modbus RTU

Tai leidžia:

• Variklio stebėjimas realiuoju laiku

• Parametrų konfigūracija

• Nuotolinė diagnostika

• Išmanus parko valdymas

Pramonės 4.0 programoms komunikacijos galimybės tampa pagrindiniu pasirinkimo veiksniu renkantis AGV variklių tiekėjai.

2.9 Mažesnės bendros nuosavybės išlaidos (TCO)

Nors integruoti servovarikliai gali turėti didesnę pradinę komponentų kainą, palyginti su pagrindiniais nuolatinės srovės varikliais, jie dažnai suteikia mažesnes bendras sistemos išlaidas.

Sutaupoma iš:

Sumažėjusios inžinerinės išlaidos

Mažiau laiko reikia:

• Elektros projektavimas

• Laidų kūrimas

• Programinės įrangos integravimas

Sumažėjusios montavimo išlaidos

Supaprastintos jungtys sumažina:

• Surinkimo laikas

• Darbo reikalavimai

• Derinimo darbo krūvis

Sumažėjusios priežiūros išlaidos

Didesnis patikimumas ir integruota diagnostika sumažina:

• Prastova

• Reikalavimai atsarginėms dalims

• Paslaugos išlaidos

AGV OEM gamintojams bendra gyvavimo ciklo kaina dažnai yra svarbesnė nei pradinė pirkimo kaina.

Išvada: kodėl integruoti nuolatinės srovės servo varikliai su STO idealiai tinka šiuolaikinėms AGV sistemoms

Integruoti AGV nuolatinės srovės servo varikliai su dviejų kanalų STO suteikia pilną judėjimo ir saugos sprendimą naujos kartos automatizuotoms transporto priemonėms.

Pagrindiniai jų pranašumai yra šie:

• Supaprastinta sistemos architektūra

• Sumažintas laidų sudėtingumas

• Didelio tikslumo servo valdymas

• Padidintas funkcinis saugumas

• Kompaktiška mechaninė konstrukcija

• Pagerintas energijos vartojimo efektyvumas

• Patikimas veikimas 24/7

• Lengvesnė priežiūra

• Lankstus bendravimo gebėjimas

AGV ir AMR gamintojams integruoto servovariklio su STO funkcija pasirinkimas yra ne tik variklio pasirinkimo sprendimas, bet ir strateginis pasirinkimas siekiant pagerinti saugumą, efektyvumą ir ilgalaikį sistemos patikimumą.

Jkongmotor pritaikyti servo variklio judesiai

Vieno langelio integruotas nuolatinės srovės servo variklio sprendimų teikėjas

3. Ar AGV servo varikliai turėtų naudoti 24 V arba 48 V maitinimo šaltinį?

Tinkamos maitinimo įtampos pasirinkimas yra vienas iš svarbiausių sprendimų projektuojant AGV (Automated Guided Vehicle) arba AMR (Autonomous Mobile Robot) pavaros sistemą. Pasirinkimas tarp 24 V nuolatinės srovės servovariklio ir 48 V nuolatinės srovės servovariklio tiesiogiai veikia:

• Variklio galia

• Baterijos efektyvumas

• Dabartinis suvartojimas

• Šiluminis našumas

• Reikalavimai laidams

• AGV naudingoji apkrova

• Bendras sistemos patikimumas

Nėra universalaus atsakymo, kad 24V visada geriau nei 48V arba atvirkščiai. Optimali įtampa priklauso nuo AGV keliamosios galios, veikimo greičio, darbo aplinkos, akumuliatoriaus architektūros ir saugos reikalavimų.

Šiuolaikinėse AGV sistemose 24 V sistemos dažniausiai naudojamos kompaktiškiems mobiliesiems robotams ir lengvosioms logistikos transporto priemonėms, o 48 V servosistemos vis dažniau teikiamos sunkiems AGV, kuriems reikalingas didesnis sukimo momentas ir ilgesnis veikimo laikas.

3.1 Įtampos, srovės ir variklio galios ryšio supratimas

Pagrindinis ryšys tarp elektros galios, įtampos ir srovės yra:

Galia (W) = įtampa (V) × srovė (A)

Tam pačiam variklio galios išėjimui:

• Žemesnės įtampos sistemai reikalinga didesnė srovė

• Aukštesnės įtampos sistemai reikalinga mažesnė srovė

Pavyzdžiui:

400 W AGV servo varikliui reikia maždaug:

24V sistema:

400W ÷ 24V ≈ 16,7A

48V sistema:

400W ÷ 48V ≈ 8,3A

48 V sistemai reikia maždaug pusės srovės, palyginti su 24 V sistema.

Mažesnė srovė suteikia keletą privalumų:

• Sumažintas kabelinis šildymas

• Mažesnio vielos skersmens reikalavimai

• Mažesni elektros nuostoliai

• Didesnis efektyvumas ilgo veikimo metu

Tai yra viena iš priežasčių, kodėl daugelis vidutinio ir didelio galingumo AGV pereina prie 48 V architektūros.

3.2 Privalumai 24 V nuolatinės srovės servo varikliai, skirti AGV

24 V nuolatinės srovės servovarikliai išlieka vienu iš plačiausiai naudojamų sprendimų AGV ir AMR sistemose, ypač kompaktiškiems ir patalpose.

3.2.1 Tinka mažiems ir vidutiniams AGV

24 V servo sistemos dažniausiai naudojamos:

• Sandėlio AGV

• Pristatymo robotai

• Apžiūros robotai

• Ligoninės transportavimo robotai

• Mažos medžiagų krovos mašinos

Tipinės charakteristikos:

• Naudingoji apkrova: nuo lengvos iki vidutinės apkrovos

• Veikimo greitis: nuo mažo iki vidutinio greičio

• Vidinė aplinka

• Trumpi kelionės atstumai

Šioms reikmėms 24 V užtikrina pakankamą sukimo momentą, o elektros sistema yra paprasta.

3.2.2 Geresnis suderinamumas su standartinėmis AGV akumuliatorių sistemomis

Daugelis kompaktiškų AGV naudoja:

• 24V ličio baterijos

• 24V švino rūgšties akumuliatoriai

• 24V pramoninės maitinimo sistemos

Naudojant 24 V servo variklį, galima tiesiogiai integruoti su esamomis baterijų platformomis be papildomos įtampos konvertavimo.

Privalumai:

• Mažesnė sistemos kaina

• Supaprastintas akumuliatoriaus valdymas

• Lengvesnė priežiūra

• Platesnis komponentų prieinamumas

3.2.3 Mažesnė saugos rizika

Elektros saugos požiūriu 24 V sistemos turi pranašumų:

• Mažesnė elektros smūgio rizika

• Lengvesnis saugos reikalavimų laikymasis

• Paprastesnis apsaugos dizainas

Į žmogų nukreiptiems AGV, važiuojantiems:

• Ligoninės

• Biurai

• Mažmeninės prekybos aplinka

24 V sistemoms dažnai teikiama pirmenybė dėl saugesnių žemos įtampos charakteristikų.

3.2.4 Mažesnė pradinė sistemos kaina

Palyginti su aukštesnės įtampos sistemomis, 24 V sprendimams paprastai reikia:

• Mažesnės kainos baterijos

• Paprastesni valdikliai

• Pigesni galios komponentai

Kainoms jautrioms AGV reikmėms, 24 V tebėra patrauklus pasirinkimas.

3.3 24 V servo variklių, naudojamų didelės galios AGV, apribojimai

Nors 24 V sistemos yra plačiai naudojamos, jos turi apribojimų, kai AGV reikalauja didesnio našumo.

3.3.1 Didesnė dabartinė paklausa

Didėjant variklio galiai, srovė žymiai padidėja.

Didelė srovė sukuria iššūkius:

• Daugiau kabelinio šildymo

• Didesnis vielos dydis

• Didesni jungties reikalavimai

• Padidėję galios nuostoliai

Pavyzdžiui, didelio galingumo AGV, kuriems reikia kelių šimtų vatų vienam ratui, naudojant 24 V sistemas, gali tapti neefektyvūs.

3.3.2 Sumažintas efektyvumas esant didelėms apkrovoms

Dideli AGV, vežantys:

• Automobilių komponentai

• Padėklai

• Pramoninės medžiagos

reikalauja didelio sukimo momento:

• Pradedama

• Pagreitis

• Laipiojimas rampa

24 V sistemai gali prireikti labai didelės srovės išvesties, padidinant:

• Baterijos suvartojimas

• Šiluminis stresas

• Valdiklio darbo krūvis

3.4 Privalumai 48 V nuolatinės srovės servo varikliai, skirti sunkiasvoriams AGV

48 V servo varikliai tampa vis populiaresni pramoniniuose AGV, nes jie užtikrina didesnį galios tankį ir didesnį efektyvumą.

3.4.1 Didesnė galia

48 V sistemos geriau tinka:

• Sunkiasvoriai AGV

• Autonominiai šakiniai krautuvai

• Gamykliniai transportavimo robotai

• Lauko mobilūs robotai

• Didelis AMR

Įprastos programos apima:

• Naudinga apkrova nuo kelių šimtų kilogramų iki kelių tonų

• Gabenimas tolimais atstumais

• Nepertraukiamas pramoninis darbas

3.4.2 Mažesnė srovė ir geresnis šiluminis našumas

Kadangi 48 V varikliui reikia mažesnės srovės tokiai pačiai galiai, jis sumažina:

• Variklio vairuotojo šilumos generavimas

• Kabelio temperatūros kilimas

• Akumuliatoriaus išsikrovimo stresas

Tai pagerina:

• Sistemos patikimumas

• Veikimo efektyvumas

• Komponento tarnavimo laikas

Visą parą veikiančių AGV šiluminės charakteristikos yra esminis konstrukcijos veiksnys.

3.4.3 Ilgesnis akumuliatoriaus veikimo laikas

48 V sistema pagerina akumuliatoriaus naudojimą, nes:

• Sumažėja elektros nuostoliai

• Dabartinės smailės yra mažesnės

• Pagerėja energijos konvertavimo efektyvumas

Privalumai:

• Ilgesni veikimo ciklai

• Retesnis įkrovimas

• Didesnis produktyvumas

Tai ypač svarbu:

• Automatizuoti sandėliai

• Išmaniosios gamyklos

• Logistikos centrai

3.4.4 Geresnis našumas naudojant didelio sukimo momento įrenginius

Sunkiems AGV reikalingas stiprus sukimo momentas šiais atvejais:

• Pradinis judėjimas

• Krovinio pagreitis

• Laipiojimas įkalne

• Avarinis stabdymas

48 V servo varikliai suteikia pranašumų:

• Didžiausias sukimo momentas

• Dinaminis atsakas

• Nepertraukiamo veikimo galimybė

Jie dažnai derinami su:

• Planetinės pavarų dėžės

• Ratų pavaros agregatai

• Integruotos servo pavaros

pasiekti didesnį traukos efektyvumą.

3,5 24 V ir 48 V AGV servo variklių palyginimas

3.6 Kaip pasirinkti tarp 24 V ir 48 V AGV servo varikliams?

Pasirinkdami tinkamą įtampą, AGV gamintojai turėtų įvertinti šiuos veiksnius.

3.6.1 Naudingojo krovinio svoris

Pasirinkite 24 V, jei:

• Naudingoji apkrova palyginti nedidelė

• Transporto priemonės dydis yra kompaktiškas

• Reikalingas vidutinis sukimo momentas

Pasirinkite 48 V, jei:

• Naudingoji apkrova viršija kelis šimtus kilogramų

• Reikia didelio paleidimo momento

• Gabenamos sunkios medžiagos

3.6.2 Veikimo aplinka

Aplikacijos patalpose

24 V dažnai pakanka:

• Sandėliai

• Ligoninės

• Seminarai

Didelės apkrovos pramoninės programos

48 V paprastai teikiama pirmenybė:

• Automobilių gamyklos

• Gamybos gamyklos

• Dideli logistikos centrai

3.6.3 Veikimo laiko reikalavimai

Važiuojantiems AGV:

• Kelios pamainos

• Veikimas 24/7

• Ilgi kelionių atstumai

48 V sistemos paprastai užtikrina geresnį energijos vartojimo efektyvumą.

3.6.4 Greičio ir pagreičio reikalavimai

Didesnio našumo AGV, kuriems reikia:

• Greitesnis pagreitis

• Didesnis važiavimo greitis

• Dažnas apkrovos pasikeitimas

naudokitės 48V servovarikliais.

3.7 Integravimas 24V/48V servo varikliai su STO saugos funkcija

Nepriklausomai nuo to, ar AGV naudoja 24 V ar 48 V maitinimo architektūrą, saugumas išlieka labai svarbus.

Didelio našumo AGV servo sistema turėtų apimti:

• Dviejų kanalų STO

• Encoder atsiliepimai

• Saugos PLC suderinamumas

• Avarinio sustabdymo integravimas

Įtampos pasirinkimas turi įtakos variklio veikimui, o STO užtikrina saugų veikimą.

Pavyzdžiui:

24 V integruotas servo variklis su STO

Tinka:

• Maži AMR

• Bendradarbiaujantys robotai

• Vidaus logistikos robotai

48V integruotas servo variklis su STO

Tinka:

• Sunkiasvoriai AGV

• Pramoniniai mobilūs robotai

• Automatizuoti šakiniai krautuvai

Tinkamai integruotos abi sistemos gali pasiekti aukštą saugos lygį.

3.8 Ateities tendencija: kodėl daugiau pramoninių AGV pereina prie 48 V sistemų

Tobulėjant AGV technologijai, gamintojai reikalauja:

• Didesnė naudingoji apkrova

• Ilgesnis veikimo laikas

• Greitesnis judėjimas

• Mažesnis transporto priemonės dydis

Šios tendencijos skatina vis dažniau naudoti 48 V servo sistemas.

Tikimasi, kad būsimos AGV platformos naudos:

• 48V ličio baterijų sistemos

• Integruoti servo varikliai

• Funkcinės saugos savybės

• Išmanūs ryšių tinklai

Tačiau 24 V sistemos ir toliau dominuos kompaktiškose AMR programose dėl jų paprastumo, įperkamumo ir saugos pranašumų.

Išvada: tinkamos AGV servo variklių įtampos pasirinkimas

Pasirinkimas tarp 24 V ir 48 V AGV servo variklių priklauso nuo konkrečių taikymo reikalavimų.

24 V nuolatinės srovės servo varikliai idealiai tinka:

• Kompaktiški AGV

• Lengvi mobilūs robotai

• Vidaus logistikos sistemos

• Išlaidoms jautrios programos

48 V nuolatinės srovės servo varikliai yra geresni:

• Sunkiasvoriai AGV

• Didelio sukimo momento taikymas

• Ilgi veikimo ciklai

• Pramoninės automatikos sistemos

AGV OEM gamintojams geriausias sprendimas yra ne tik pasirinkti aukštesnės įtampos variklį, bet ir pasirinkti tokį įtampos lygį, kuris užtikrina optimalų balansą tarp:

• Sukimo momento našumas

• Baterijos efektyvumas

• Saugos reikalavimai

• Sistemos kaina

• Ilgalaikis patikimumas

Tinkamai parinktas 24V arba 48V integruotas nuolatinės srovės servovariklis su STO funkcija gali žymiai pagerinti AGV veikimą, saugumą ir veikimo efektyvumą.

4. Kaip mechaninis stabdys veikia kartu su STO funkcija?

Šiuolaikinėse AGV (Automated Guided Vehicle) ir AMR (Autonomous Mobile Robot) sistemose sauga negali pasikliauti vienu apsaugos metodu. Nors STO (saugus sukimo momentas išjungtas) suteikia esminį funkcinį saugos sluoksnį, neleidžiant servo varikliui generuoti sukimo momentą, jis fiziškai nelaiko AGV.

Programoms, kurios apima:

• Sunkiųjų krovinių pervežimas

• Pasvirę paviršiai

• Parkavimo vietos

• Vertikalūs kėlimo mechanizmai

• Ilgalaikiai sustojimai

mechaninis stabdys . kad kartu su STO veiktų, dažnai reikalingas

derinys Servo variklio + dviejų kanalų STO + elektromagnetinio stabdžio sukuria visišką saugos sprendimą, kuris užtikrina abu:

1. Saugus sukimo momento pašalinimas

2. Patikimas mechaninis laikymas

Kuriant saugias AGV maitinimo sistemas labai svarbu suprasti skirtumą tarp STO ir mechaninio stabdymo.

4.1 Skirtumas tarp STO funkcijos ir mechaninio stabdžio

Nors STO ir mechaniniai stabdžiai yra susiję su judėjimo sustabdymu, jie atlieka visiškai skirtingas funkcijas.

STO funkcija: neleidžia generuoti variklio sukimo momento

STO yra elektroninė saugos funkcija, integruota į servo pavarą.

Kai STO aktyvuota:

• Pavara nustoja tiekti energiją variklio sukimo momentą gaminančioms grandinėms

• Variklis negali sukurti sukimo momento

• Apsaugotas nuo nekontroliuojamo variklio pagreitėjimo

Tačiau STO nestabdo mechaninio judėjimo.

Pavyzdžiui:

• Judantis AGV gali toliau riedėti dėl inercijos

• Nuokalnėje esanti transporto priemonė gali pajudėti atgal

• Pakabintas krovinys gali nukristi be papildomos laikymo jėgos

STO užtikrina variklio saugumą, tačiau neužrakina mechaninės sistemos.

Mechaninis stabdys: fiziškai išlaiko krovinį

Mechaniniai stabdžiai naudoja fizinę trintį arba fiksavimo jėgą, kad išvengtų judėjimo.

Įprasti AGV stabdžių tipai:

• Elektromagnetiniai laikymo stabdžiai

• Spyruokliniai stabdžiai

• Diskiniai stabdžiai

• Būgniniai stabdžiai

Įprastas AGV servo variklio stabdys veikia taip:

Variklis

• Elektromagnetinis stabdys gauna įtampą

• Stabdžiai atleidžiami

• Variklis sukasi normaliai

Nutrauktas maitinimas arba įvyko gedimas

• Stabdžių ritė praranda galią

• Spyruoklės jėga įjungia stabdį

• Ratas arba variklio velenas yra mechaniškai užrakintas

Tai užtikrina patikimą laikymo jėgą net tada, kai nėra elektros energijos.

4.2 Kodėl vien STO neužtenka AGV saugai

Daugelis AGV dizainerių iš pradžių mano, kad STO gali visiškai sustabdyti ir išlaikyti transporto priemonę. Tačiau STO išjungia tik sukimo momento generavimą.

Kai kuriose situacijose reikalingas papildomas mechaninis laikymas.

4.2.1 Šlaituose važiuojantys AGV

Kai AGV sustoja ant nuožulnaus paviršiaus, gravitacija sukuria traukos jėgą.

Net jei STO aktyvus:

• Variklio sukimo momentas pašalinamas

• Ratai nerakinti

• Transporto priemonė gali riedėti žemyn

Mechaninis stabdys apsaugo nuo nepageidaujamo judėjimo.

Tipiškos programos:

• Sandėlio rampos

• Lauko AGV

• Gamyklinės grindys nelygiais paviršiais

• Automatizuoti šakiniai krautuvai

4.2.2 Sunkiųjų krovinių gabenimas

Kuo didesnė AGV apkrova, tuo didesnė judėjimo rizika po STO aktyvavimo.

Pavyzdžiui:

2 tonų AGV su pramoniniais komponentais reikalingas patikimas laikymo mechanizmas, nes:

• Transporto priemonės inercija yra didelė

• Išorinės jėgos gali perkelti platformą

• Saugos reikalavimai griežtesni

Mechaninis stabdys užtikrina reikiamą laikymo momentą pašalinus variklio sukimo momentą.

4.2.3 Ilgalaikio stovėjimo ar budėjimo sąlygos

Ilgo neveiklumo laikotarpiu:

• STO neleidžia varikliui įsijungti

• Stabdžiai išlaiko mechaninę padėtį

Tai sumažina:

• Variklio šildymas

• Baterijos suvartojimas

• Servo laikymo srovė

Tai pagerina AGV, nuolat veikiančių gamyklose, energijos vartojimo efektyvumą.

4.3 Tipinė darbo seka tarp STO ir mechaninio stabdžio

Tinkamai suprojektuota AGV saugos sistema STO ir stabdžių neįjungia atsitiktinai. Seka turėtų būti suderinta.

Dažnas saugus stabdymo procesas yra:

Įprastas AGV veikimas

1. Servo pavara gauna judesio komandas

2. Variklis sukuria sukimo momentą

3. Mechaninis stabdys lieka atleistas

4. AGV juda normaliai

Kontroliuojamas sustabdymo procesas

1. AGV gauna sustabdymo komandą

2. Servo valdiklis atlieka lėtėjimą

3. Variklio greitis sumažėja iki nulio

4. Įsijungia stabdys

5. STO aktyvuota

Ši seka suteikia:

• Sklandus sustojimas

• Sumažintas mechaninis poveikis

• Saugus sukimo momento pašalinimas

• Patikimas laikymas

Avarinio sustabdymo procesas

Avarinėms situacijoms:

1. Suveikia avarinis signalas

2. Saugos PLC siunčia sustabdymo komandą

3. Įjungti STO kanalai

4. Variklio sukimo momentas nedelsiant pašalinamas

5. Jei reikia, įsijungia mechaninis stabdys

Tiksli seka priklauso nuo:

• AGV greitis

• Apkrovos būklė

• Saugos kategorijos reikalavimai

• Rizikos vertinimo rezultatai

4.4 Mechaninio stabdžio integravimas su dviejų kanalų STO sistema

Šiuolaikinės AGV servo sistemos paprastai derina:

• Servo pavara

• Dviejų kanalų STO įėjimai

• Stabdžių valdymo išėjimas

• Encoder atsiliepimai

• Saugos PLC

Tipiška architektūra:

Safety PLC | | Dviejų kanalų STO | Servo pavara | DC servo variklis | Mechaninis stabdys | AGV ratas 

Saugos PLC valdo abu:

• STO aktyvinimas

• Stabdžių įjungimas

Taip sukuriama daugiasluoksnė saugos struktūra.

4.5 Stabdžių valdymo metodai AGV servovarikliuose

Yra keletas būdų, kaip valdyti elektromagnetinį stabdį.

1 būdas: servo pavaros stabdžių valdymas

Servo pavara tiesiogiai valdo stabdžių veikimą.

Privalumai:

• Automatinis laiko valdymas

• Suderinamas su variklio greičiu

• Sumažintas programavimo sudėtingumas

Įprasta seka:

• Variklis sustoja

• Įsijungia stabdys

• STO įsijungia

2 metodas: saugos PLC valdomas stabdys

Saugos PLC nepriklausomai valdo:

• STO signalai

• Stabdžių relė

Privalumai:

• Didesnis saugumo lankstumas

• Lengvesnis integravimas į sudėtingas sistemas

Tinka:

• Dideli AGV parkai

• Kelių ašių mobilieji robotai

• Pramoninės automatikos sistemos

3 būdas: mechaninis stabdys su apsauga nuo maitinimo

Spyruokliniai elektromagnetiniai stabdžiai dažniausiai naudojami, nes:

• Stabdžiai įsijungia, kai nutrūksta maitinimas

• Saugi būsena pasiekiama automatiškai

Tai svarbu:

• Akumuliatoriaus gedimai

• Avariniai išjungimai

• Kabelio atjungimo įvykiai

4.6 Kaip pasirinkti tinkamą AGV servo variklio stabdį?

Renkantis stabdį reikia atsižvelgti į keletą mechaninių veiksnių.

4.6.1 Laikymo momentas

Stabdžių laikymo momentas turi viršyti didžiausią išorinę apkrovą.

Veiksniai:

• AGV svoris

• Naudingojo krovinio svoris

• Rato skersmuo

• Maksimalus nuolydžio kampas

Visada reikia atsižvelgti į saugos ribą.

4.6.2 Stabdžių reakcijos laikas

Greitas stabdymo atsakas yra svarbus avarinėmis sąlygomis.

Svarbūs parametrai:

• Stabdžių atleidimo laikas

• Stabdžių įjungimo laikas

• Mechaninis vėlavimas

Saugumui svarbių AGV trumpesnis atsako laikas pagerina apsaugą.

4.6.3 Darbo ciklas

AGV stabdžiai gali patirti:

• Dažni sustojimai

• Nuolatinis laikymas

• Avarinis aktyvinimas

Stabdžiai turi atitikti:

• Veikimo dažnis

• Šiluminiai reikalavimai

• Tarnavimo trukmės lūkesčiai

4.7 Mechaniniai stabdžiai + STO taikymas įvairiose AGV sistemose

Sandėlio AGV

Reikalavimai:

• Dažni paleidimo / sustabdymo ciklai

• Žmogaus sąveika

• Tikslus padėties nustatymas

Rekomenduojama:

• STO saugos sustojimams

• Stabdys parkavimui

Sunkiasvoriai pramoniniai AGV

Reikalavimai:

• Didelė naudingoji apkrova

• Ilgas veikimas

• Šlaito galimybė

Rekomenduojama:

• Dviejų kanalų STO

• Didelio sukimo momento elektromagnetiniai stabdžiai

Automatizuoti šakiniai AGV

Reikalavimai:

• Vertikalus krovinio valdymas

• Tikslus stabdymas

Rekomenduojama:

• STO

• Mechaninis laikymo stabdys

• Papildomas saugos stebėjimas

Lauko mobilūs robotai

Reikalavimai:

• Atsparumas oro sąlygoms

• Nelygus reljefas

• Avarinis laikymas

Rekomenduojama:

• Servo variklis su IP reitingu

• STO

• Tvirtas mechaninis stabdys

4.8 STO ir mechaninių stabdžių sujungimo AGV sistemose pranašumai

STO naudojimas kartu su mechaniniu stabdžiu suteikia keletą privalumų:

Patobulintas saugumas

• Apsaugo nuo netikėto variklio sukimo momento

• Neleidžia transporto priemonei judėti

• Palaiko avarinį stabdymą

Geresnė apkrovos apsauga

• Neleidžia slysti

• Apsaugo gabenamas prekes

• Sumažina mechaninį smūgį

Didesnis sistemos patikimumas

• Išlaiko padėtį elektros energijos praradimo metu

• Sumažina priklausomybę nuo programinės įrangos valdymo

• Suteikia kelis saugos sluoksnius

Darbo saugos reikalavimų laikymasis

Derinys iš:

• Dviejų kanalų STO

• Mechaninis stabdys

• Saugos PLC

padeda AGV sistemoms pasiekti aukštesnį funkcinės saugos lygį.

Išvada: STO ir mechaninis stabdys yra papildomos saugos technologijos

Naudojant AGV ir AMR, STO ir mechaniniai stabdžiai neturėtų būti laikomi alternatyva. Jie sprendžia įvairius saugos iššūkius.

• STO apsaugo nuo netyčinio variklio sukimo momento susidarymo

• Mechaniniai stabdžiai apsaugo nuo nepageidaujamų fizinių judesių

Patikima AGV pavaros sistema paprastai apima:

• Žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklis

• Integruotas servo vairuotojas

• Dviejų kanalų STO

• Elektromagnetinis laikymo stabdys

• Saugos PLC ryšys

Šis derinys užtikrina saugesnį veikimą, geresnę krovinio valdymą ir didesnį patikimumą šiuolaikinėms automatizuotoms transportavimo sistemoms. AGV gamintojams, projektuojantiems pažangius mobiliuosius robotus, STO ir mechaninio stabdymo funkcijų integravimas yra pagrindinis būdas saugiai ir efektyviai valdyti judesį.

5. Kaip įdiegti Safe Stop 1 (SS1) su STO funkcija?

5.1 Skirtumas tarp STO ir SS1

STO:

• Iš karto pašalina sukimo momento galimybę

• Nekontroliuoja stabdančio judesio

SS1:

• Pirmiausia atlieka kontroliuojamą lėtėjimą

• Tada suaktyvinamas STO

AGV, vežantiems didelius krovinius, dažniausiai pirmenybė teikiama SS1, nes staigus sukimo momento pašalinimas gali sukelti:

• Krovinio perjungimas

• Mechaninis smūgis

• Sumažintas padėties nustatymo tikslumas

5.2 Tipinis SS1 diegimas AGV sistemose

Saugos PLC arba saugos relė stebi avarinius signalus.

Seka:

1. Nuspaustas avarinis mygtukas

2. Saugos valdiklis siunčia sustabdymo komandą

3. Servo pavara atlieka kontroliuojamą stabdymą

4. Po delsos/laiko stebėjimo:

5. Įsijungia dviejų kanalų STO

Privalumai:

• Sklandesnis sustojimas

• Sumažintas mechaninis įtempis

• Geresnė apkrovos apsauga

6. Kaip pasirinkti servo diskus, palaikančius FSoE arba CANopen saugumą?

6.1 Saugos ryšio reikalavimai šiuolaikiniams AGV

Pažangiems AGV dažnai reikalingas ryšys tarp:

• Saugos PLC

• Servo pavaros

• Variklio valdikliai

• Lazeriniai skeneriai

• Saugos jutikliai

Įprasti saugos protokolai apima:

FSoE (funkcinė sauga per EtherCAT)

Tinka:

• Didelio našumo automatizavimo sistemos

• Išmaniosios gamyklos

• Daugiaašiai AGV

Privalumai:

• Greitas bendravimas

• Didelis sinchronizacijos tikslumas

• Integruotas saugos tinklas

CANopen sauga

Tinka:

• Mobilūs robotai

• AGV

• Paskirstytos valdymo sistemos

Privalumai:

• Ekonomiškai efektyvus

• Paprasta architektūra

• Platus pramonės pritaikymas

6.2 Saugos servo pavarų pasirinkimo kriterijai

Pasirinkite diskus su:

• Dviejų kanalų STO įėjimai

• SIL2/SIL3 galimybė

• Saugus bendravimo palaikymas

• Kodavimo grįžtamojo ryšio suderinamumas

• Diagnostinės funkcijos

7. Ar STO gali apsisaugoti nuo atsitiktinio AGV slydimo šlaituose?

Naudojant AGV (automatizuotas valdomas transporto priemones) ir AMR (autonominį mobilųjį robotą), saugumas stabdant yra labai svarbus projektavimo aspektas, ypač kai transporto priemonė važiuoja rampomis, nuožulniais paviršiais arba nelygiomis gamyklos grindimis..

Dažnas AGV inžinierių klausimas yra:

Ar vien STO (saugus sukimo momento išjungimas) gali užkirsti kelią AGV netyčia paslysti nuokalnėje?

Atsakymas yra ne. Vien STO negali garantuoti, kad AGV stovės ant šlaito.

STO sukurtas saugiai pašalinti variklio sukimo momentą ir užkirsti kelią netikėtam variklio varomam judėjimui. Tačiau ji nesuteikia fizinės fiksavimo jėgos, kuri išlaikytų transporto priemonę vietoje.

Šlaituose AGV gamintojai paprastai derina:

• Dviejų kanalų STO funkcija

• Elektromagnetinis mechaninis stabdys

• Tinkamas pavarų sumažinimas

• Anti-atgal valdymo strategija

pasiekti patikimą stabdymo ir laikymo efektyvumą.

7.1 Supratimas, ką STO iš tikrųjų veikia AGV sistemose

STO yra funkcinė saugos funkcija, integruota į servo pavaras, neleidžianti varikliui generuoti sukimo momento.

Kai STO aktyvuota:

1. Servo pavara išjungia maitinimo pakopą

2. Variklio srovės tiekimas nutrūksta

3. Sukimo momento generavimas sustoja

4. Variklis negali aktyviai vairuoti vairo

Tai apsaugo nuo:

• Netikėtas variklio paleidimas

• Nekontroliuojamas pagreitis

• Servo valdymo klaidos

• Apsaugos grandinės gedimai

Tačiau STO nesukuria stabdymo momento.

Variklio velenas ir ratai vis dar yra mechaniškai laisvi, nebent būtų pritaikytas kitas laikymo mechanizmas.

7.2 Kodėl AGV vis tiek gali pajudėti po STO aktyvinimo ant šlaito

Kai AGV veikia nuokalnėje, kelios fizinės jėgos gali sukelti judėjimą net ir įjungus STO.

7.2.1 Gravitacijos jėga ant pasvirusių paviršių

Svarbiausias veiksnys yra gravitacija.

Kai AGV yra pastatytas ant šlaito, transporto priemonės svoris sukuria jėgą žemyn.

Jėgos komponentas, traukiantis AGV nuokalnėn, priklauso nuo:

• Transporto priemonės svoris

• Nuolydžio kampas

• Ratų trintis

• Apkrovos paskirstymas

Jei nuokalnės jėga viršija pasipriešinimą:

• Padangų trintis

• Pavarų dėžės pasipriešinimas

• Mechaninė konstrukcija

AGV gali lėtai riedėti.

7.2.2 Variklio laikymo momento praradimas

Įprasto veikimo metu servo varikliai gali išlaikyti padėtį aktyviai generuodami sukimo momentą.

Pavyzdžiui:

• AGV sustoja prie rampos

• Servo pavara palaiko nulinio greičio laikymo momentą

• Variklis atsparus išoriniams judėjimams

Po STO aktyvinimo:

• Variklio sukimo momentas išnyksta

• Padėties laikymas pašalinamas

• Išorinės jėgos gali pajudinti transporto priemonę

Štai kodėl STO neturėtų būti laikomas mechaninio stabdžio pakaitalu.

7.2.3 Didelė naudingoji apkrova padidina slydimo riziką

Kuo sunkesnė AGV apkrova, tuo didesnė galima slydimo jėga.

Sunkiasvoriai AGV gabena:

• Automobilių komponentai

• Plieninės medžiagos

• Padėklai

• Pramoninė įranga

reikalauja stipresnių laikymo sprendimų.

Šioms programoms pasikliaujant tik STO gali kilti pavojus saugai.

7.3 STO prieš mechaninius stabdžius: skirtingos saugos funkcijos

Dažnas nesusipratimas yra tas, kad STO ir mechaniniai stabdžiai atlieka tą pačią funkciją.

Jie iš tikrųjų išsprendžia įvairias problemas.

Geriausia AGV saugos architektūra naudoja abi technologijas kartu.

7.4 Rekomenduojama saugos architektūra AGV, važiuojantiems šlaituose

AGV, kurie važiuoja ant nuožulnių paviršių, įprasta saugos konstrukcija apima:

1 veiksmas: kontroliuojamas lėtėjimas

Prieš suaktyvinant STO:

• Servo valdiklis sumažina greitį

• AGV sklandžiai sulėtėja

• Mechaninis poveikis sumažinamas iki minimumo

Tai dažnai įgyvendinama naudojant:

• SS1 (1 saugi stotelė)

• Valdomos stabdymo komandos

2 veiksmas: mechaninis stabdžių įjungimas

AGV pasiekus saugų greitį arba nulinį greitį:

• Įsijungia elektromagnetinis stabdys

• Ratas arba variklio velenas yra fiziškai užrakintas

Stabdys suteikia:

• Laikymo sukimo momentas

• Apsauga nuo atsukimo

• Stabili parkavimo padėtis

3 veiksmas: STO aktyvinimas

Po stabdymo:

• Suaktyvinami dviejų kanalų STO įėjimai

• Variklio sukimo momento generavimas saugiai išjungtas

Galutinė būsena tampa:

Variklio sukimo momentas pašalintas + Mechaninė padėtis užrakinta

Tai užtikrina aukštesnį saugos lygį.

7.5 Elektromagnetinių stabdžių vaidmuo AGV nuokalnėse

Elektromagnetiniai stabdžiai dažniausiai integruojami į AGV servovariklius, nes jie užtikrina patikimą laikymo jėgą.

Įprastas spyruoklinis elektromagnetinis stabdys veikia taip:

Įprasto judėjimo metu

• Stabdžių ritė gauna galią

• Stabdžiai atleidžiami

• Variklis sukasi normaliai

Sustojimo arba maitinimo sutrikimo metu

• Stabdžių galia pašalinama

• Spyruoklės jėga įjungia stabdį

• Variklio velenas užrakintas

Ši konstrukcija užtikrina saugią funkciją, nes stabdžiai automatiškai įsijungia, kai nutrūksta galia.

7.6 Kaip pasirinkti tinkamą nuolydžio AGV stabdį?

Renkantis stabdį reikia apskaičiuoti reikiamą laikymo momentą.

Svarbūs veiksniai apima:

7.6.1 AGV svoris ir naudingoji apkrova

Didesniam automobilio svoriui reikia:

• Didesnis stabdymo momentas

• Stipresnė mechaninio užrakinimo galimybė

7.6.2 Didžiausias nuolydžio kampas

Statesnis nuolydis sukuria didesnę jėgą žemyn.

AGV, važiuojantys:

• 5° rampos

• 10° gamykliniai šlaitai

• Lauko nelygus reljefas

gali reikėti skirtingų stabdžių specifikacijų.

7.6.3 Rato skersmuo ir pavaros santykis

Mechaninė transmisija įtakoja reikiamą stabdžių sukimo momentą.

Didesniems ratams ir žemesnei pavarai gali prireikti stipresnės stabdymo galimybės.

7.6.4 Saugos riba

Pramoninės AGV sistemos paprastai apima papildomą saugos ribą, nes reali aplinka gali apimti:

• Drėgnos grindys

• Nelygūs paviršiai

• Kintamos naudingosios apkrovos

• Padangų susidėvėjimas

7.7 Ar pavarų dėžės gali užkirsti kelią AGV slydimui be stabdžių?

Kai kuriose AGV sistemose naudojami varikliai su reduktoriumi, ypač:

• Planetiniai nuolatinės srovės servovarikliai

• Servo varikliai su sliekine pavara

pagerinti laikymo galimybes.

Tačiau vien pavarų dėžės pasipriešinimas paprastai nėra laikomas visišku saugumo sprendimu.

Sliekinės pavaros pranašumai

Sliekinės pavaros sistemos gali suteikti:

• Aukštas redukcijos koeficientas

• Padidinta savaiminio užsifiksavimo galimybė

• Didesnis atsparumas laikymui

Tačiau:

• Savaime užsifiksuojančios savybės priklauso nuo dizaino

• Dėvėjimas gali sumažinti efektyvumą

• Saugos standartai vis tiek gali reikalauti specialaus stabdžio

Saugumui svarbiems AGV pirmenybė teikiama mechaniniams stabdžiams.

7.8 Programos, kuriose gali būti priimtina tik STO

Nors vien STO netinka laikyti nuokalnėje, kai kuriems automobiliams gali nereikėti mechaninio stabdžio.

Pavyzdžiai:

Butas vidaus sandėlis AGV

Sąlygos:

• Lygios grindys

• Maža naudingoji apkrova

• Maža išorinė jėga

STO gali pakakti, kad būtų išvengta netikėto variklio veikimo.

Mažos inercijos mobilieji robotai

Pavyzdžiai:

• Apžiūros robotai

• Maži pristatymo robotai

• Lengvi AMR

Nekontroliuojamo judėjimo rizika yra daug mažesnė.

7.9 Programos, kurioms reikalingas STO + mechaninis stabdys

Mechaninis stabdys primygtinai rekomenduojamas:

Sunkiasvoriai AGV

Pavyzdžiai:

• Automobilių gamybos AGV

• Padėklų transportavimo transporto priemonės

• Gamykliniai logistikos robotai

Rampos veikimas

Pavyzdžiai:

• Daugiapakopiai sandėliai

• Krovimo platformos

• Lauko logistikos sistemos

Vertikalios arba kėlimo programos

Pavyzdžiai:

• AGV kėlimo platformos

• Automatizuoti šakiniai krautuvai

• Medžiagų tvarkymo robotai

Žmogaus ir bendradarbiavimo sritys

Kai operatoriai dirba arti AGV, papildoma laikymo apsauga padidina saugumą.

7.10 Geriausios AGV saugos projektavimo su STO ir stabdžiais praktika

Kad AGV veiktų patikimai, gamintojai turėtų atsižvelgti į:

Naudokite dviejų kanalų STO

Privalumai:

• Perteklinė saugos kontrolė

• Gedimų stebėjimas

• Didesnis saugos vientisumas

Sujunkite STO su mechaniniu laikymu

Rekomenduojama:

• Šlaitai

• Sunkios apkrovos

• Ilgas stovėjimo laikotarpis

Atlikite rizikos vertinimą

Įvertinkite:

• Maksimali apkrova

• Maksimalus nuolydis

• Stabdymo kelias

• Aplinkos sąlygos

Išbandykite realias eksploatavimo sąlygas

Patvirtinimas turėtų apimti:

• Avariniai sustojimai

• Akumuliatoriaus gedimo scenarijai

• Parkavimo rampos bandymai

• Maksimalus naudingos apkrovos veikimas

Išvada: STO vienas negali užkirsti kelio AGV slydimui šlaituose

STO yra pagrindinė AGV servo sistemų saugos funkcija, tačiau ji nėra skirta fiziškai išlaikyti transporto priemonę..

Pagrindinis STO vaidmuo yra:

• Variklio sukimo momento pašalinimas

• Netikėto disko aktyvavimo prevencija

• Suteikia funkcinės saugos apsaugą

AGV, važiuojantiems šlaituose arba vežantiems didelius krovinius, rekomenduojamas sprendimas:

Žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklis + dviejų kanalų STO + elektromagnetinis stabdys + saugos PLC valdymas

Šis derinys suteikia:

• Saugus sukimo momento pašalinimas

• Patikimas padėties išlaikymas

• Apsauga nuo atsitiktinio paslydimo

• Pagerinta AGV eksploatavimo sauga

Šiuolaikiniams AGV ir AMR gamintojams svarbu suprasti skirtumą tarp STO ir mechaninio stabdymo kuriant saugias, patikimas ir suderinamas mobiliųjų robotų maitinimo sistemas.

8. Skirtumas tarp aparatinės įrangos STO ir programinės įrangos STO

Aparatinė STO yra saugos funkcija, įgyvendinama naudojant specialias elektros saugos grandines servo pavaros viduje.

Užuot pasikliavę programinės įrangos komandomis, aparatinė STO tiesiogiai pertraukia energijos kelią, reikalingą varikliui generuoti sukimo momentą.

Įprasta aparatinės įrangos STO architektūra apima:

• Dviejų kanalų STO įėjimai

• Nepriklausomos saugos grandinės

• Maitinimo pakopos išjungimo mechanizmas

• Saugos stebėjimo komponentai

Kai suveikia STO:

1. Saugos PLC arba avarinė grandinė siunčia STO signalus

2. Suaktyvinami STO įvesties kanalai

3. Servo galios pakopa išjungta

4. Variklio sukimo momento generavimas sustoja

5. AGV pavara nebegali sukurti judėjimo sukimo momento

Saugos veiksmas vyksta nepriklausomai nuo pagrindinės valdymo programinės įrangos.

8.2 Aparatinės įrangos STO, skirtos AGV sistemoms, pranašumai

8.2.1 Nepriklausomas saugos kelias

Didžiausias aparatinės įrangos STO privalumas yra tas, kad saugos funkcija nepriklauso nuo įprastos variklio valdymo programinės įrangos.

Net jei kyla problemų:

• Judesio valdymo programinė įranga

• Ryšio tinklas

• Programinė įranga

• Pagrindinis valdiklis

aparatinės įrangos STO grandinė vis tiek gali išjungti variklio sukimo momentą.

Tai suteikia papildomą saugos sluoksnį.

8.2.2 Didesnė gedimų aptikimo galimybė

Šiuolaikinė techninė įranga STO paprastai naudoja:

• Dviejų kanalų įėjimai

• Perteklinės grandinės

• Kryžminio stebėjimo funkcijos

Jei vienas kanalas sugenda dėl:

• Trumpasis jungimas

• Laidų pažeidimas

• Komponento gedimas

sistema gali aptikti gedimą.

Tai pagerina:

• Saugumo patikimumas

• Diagnostikos galimybė

• Mašinos apsauga

8.2.3 Greitesnis saugos atsakas

Kadangi aparatinė STO tiesiogiai išjungia maitinimo pakopą, atsako laikas paprastai yra labai trumpas.

Tai svarbu:

• Avariniai sustojimai

• Susidūrimų prevencija

• Žmogaus ir mašinos sąveikos sritys

Greitas sukimo momento pašalinimas sumažina galimą riziką AGV, važiuojantiems šalia darbuotojų.

8.2.4 Geresnis tinkamumas saugos sertifikatui gauti

Techninė įranga STO yra plačiai naudojama pramonės saugos programose, nes ji gali atitikti aukštesnius saugos reikalavimus.

Įprastos programos apima:

• Gamykliniai AGV

• Automobilių gamybos logistika

• Didelės apkrovos mobilūs robotai

• Bendradarbiavimo automatizavimo sistemos

Jis dažniausiai pasirenkamas, kai reikia atitikti funkcinės saugos standartus.

8.3 Kas yra programine įranga pagrįstas STO?

Programinė įranga pagrįsta STO remiasi variklio valdiklio programine įranga arba taikomąja programine įranga, kad išjungtų sukimo momento generavimą.

Saugos komanda apdorojama naudojant programinės įrangos logiką.

Įprasta operacija:

1. Valdiklis gauna sustabdymo komandą

2. Programinė įranga nustato saugos būklę

3. Valdymo algoritmas išjungia variklio išvestį

4. Variklio sukimo momentas pašalinamas

Skirtingai nuo aparatinės įrangos STO, saugos funkcija priklauso nuo:

• Procesoriaus veikimas

• Firmware vykdymas

• Programinės įrangos vientisumas

• Komunikacijos patikimumas

8.4 Programinės įrangos STO privalumai

Nors aparatinės įrangos STO pirmenybė teikiama daugeliui saugai svarbių programų, programinės įrangos saugos funkcijos taip pat turi pranašumų.

8.4.1 Lanksčios valdymo funkcijos

Programinės įrangos sprendimai gali teikti pažangias judėjimo funkcijas, tokias kaip:

• Kontroliuojamas sustojimas

• Sukimo momento apribojimas

• Greičio stebėjimas

• Pozicijos priežiūra

Šias funkcijas galima reguliuoti programinės įrangos parametrais.

8.4.2 Lengvesnis sistemos integravimas

Programine įranga pagrįstos saugos funkcijos gali supaprastinti:

• Programavimas

• Parametrų konfigūracija

• Sistemos pritaikymas

Programoms, turinčioms mažesnę saugos riziką, programinės įrangos valdymas gali užtikrinti pakankamą funkcionalumą.

8.4.3 Mažesnė sistemos kaina

Palyginti su specialiomis techninės įrangos saugos grandinėmis, programinės įrangos sprendimai gali sumažinti:

• Komponento kiekis

• Reikalavimai laidams

• Aparatūros kaina

Tai gali būti patraukli:

• Maži AMR

• Mokomieji robotai

• Mažos rizikos mobiliosios platformos

8.5 Aparatinės įrangos STO ir programinės įrangos STO palyginimas

8.6 Kodėl pramoniniams AGV pirmenybė teikiama aparatinei STO

Pramoniniai AGV dažnai eksploatuojami aplinkoje, kurioje saugos gedimai gali sukelti:

• Įrangos žala

• Gamybos pertraukimas

• Darbuotojų sužalojimo rizika

• Materialinis praradimas

Pavyzdžiai:

• Automobilių gamyklos

• Baterijų gamybos įmonės

• Sunkiosios logistikos sandėliai

• Automatizuotos surinkimo linijos

Šiose programose gamintojai paprastai teikia pirmenybę aparatūros STO, nes ji suteikia:

Nepriklausoma apsauga

Saugos funkcija išlieka aktyvi, net jei:

• Bendravimas nepavyksta

• Valdiklio programinė įranga sugenda

• Tinklo ryšys nutrūko

Patikimas avarinis reagavimas

Kai atsiranda avarinis signalas:

• STO iš karto pašalina variklio sukimo momentą

• AGV negali tęsti važiavimo

• Netikėto judėjimo rizika sumažinama iki minimumo

Lengvesnis saugos patvirtinimas

Aparatinė STO suteikia aiškesnę saugos architektūrą:

• Rizikos vertinimas

• Saugumo bandymas

• Mašinos sertifikavimas

8.7 Kaip aparatinės įrangos STO ir programinės įrangos saugos funkcijos veikia kartu

Šiuolaikinės AGV sistemos dažnai derina abu būdus, o ne pasirenka tik vieną.

Tipiška architektūra:

saugos jutiklis | Saugos PLC | +-----------------+ | | Aparatinė įranga STO programinės įrangos valdymas | | Servo pavaros judesio valdiklis | DC servo variklis | AGV ratas 

Kiekvienas sluoksnis atlieka skirtingą funkciją.

Programinės įrangos funkcijų rankena:

• Normalus judesių valdymas

• Greičio reguliavimas

• Padėties valdymas

• Navigacijos komandos

Aparatinės įrangos STO rankenos:

• Avarinis sukimo momento pašalinimas

• Saugus išjungimas

• Apsauga nuo netikėto judėjimo

Šis daugiasluoksnis metodas užtikrina našumą ir saugumą.

8.8 Ryšys tarp STO ir kitų saugos funkcijų

STO paprastai yra didesnės funkcinės saugos sistemos dalis.

Įprastos susijusios funkcijos apima:

SS1 (1 saugi stotelė)

Paskirtis:

• Kontroliuojamas lėtėjimas

• Tada STO aktyvinimas

Naudojamas:

• Sunkieji AGV

• Apkrovai jautrios programos

SLS (saugiai ribotas greitis)

Paskirtis:

• Apriboja AGV greitį tam tikrose vietose

Naudojamas:

• Žmonių bendradarbiavimo zonos

• Sandėlių sankryžos

SBC (saugus stabdžių valdymas)

Paskirtis:

• Saugiai valdo mechaninį stabdžių įjungimą

Naudojamas:

• Šlaitai

• Sunkios apkrovos

• Vertikalios sistemos

8.9 Dešiniojo pasirinkimas STO sprendimas AGV taikymui

Rinkdamiesi AGV servo variklį su STO galimybe, gamintojai turėtų įvertinti:

Saugos reikalavimai

Apsvarstykite:

• Naudingojo krovinio svoris

• Veiklos aplinka

• Žmogaus sąveikos lygis

• Būtina saugos kategorija

Taikymo rizikos lygis

Mažos rizikos programos:

Pavyzdžiai:

• Maži patalpų robotai

• Laboratoriniai AMR

Galimas sprendimas:

• Programine įranga pagrįstos saugos funkcijos

Didelės rizikos programos:

Pavyzdžiai:

• Sunkiasvoriai AGV

• Automobilių logistikos robotai

• Rampos eksploatavimo transporto priemonės

Rekomenduojama:

• Dviejų kanalų aparatinė įranga STO

• Mechaninis stabdys

• Saugos PLC integravimas

Reikalavimai bendravimui

Pažangioms AGV sistemoms gali reikėti:

• CANopen sauga

• EtherCAT sauga

• FSoE

išlaikant techninės įrangos STO kaip galutinį saugos sluoksnį.

Išvada: aparatinė STO vs Programinė įranga STO, skirta AGV servo varikliams

Tiek aparatinės įrangos STO, tiek programinės įrangos pagrindu sukurtos STO gali padėti pagerinti AGV saugą, tačiau jos skirtos skirtingiems tikslams.

Aparatinė STO suteikia:

• Nepriklausoma saugos apsauga

• Greitesnis sukimo momento pašalinimas

• Didesnis patikimumas

• Geriau tinka pramoniniams AGV

Programine įranga pagrįsta STO suteikia:

• Lankstus valdymas

• Lengvesnė konfigūracija

• Mažesnė kaina

Šiuolaikiniams pramoniniams AGV ir AMR rekomenduojamas metodas:

Žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklis + dviejų kanalų techninė įranga STO + saugos PLC + mechaninis stabdys (kai reikia)

Ši architektūra užtikrina geriausią pusiausvyrą tarp:

• Funkcinis saugumas

• Judesio atlikimas

• Sistemos patikimumas

• Ilgalaikis veiklos efektyvumas

AGV gamintojams, projektuojantiems naujos kartos autonomines transporto priemones, servovariklio sistemos, turinčios sertifikuotą aparatinę STO galimybę, pasirinkimas yra pagrindinis žingsnis siekiant saugesnių ir patikimesnių automatikos sprendimų.

9. STO aktyvinimo įtaka AGV akumuliatoriaus tarnavimo laikui ir galios stabilumui

9.1 STO sumažina nereikalingą energijos suvartojimą

Kai STO aktyvuota:

• Variklio sukimo momento generavimas sustoja

• Dabartinė išvestis išjungta

• Sumažėja šilumos gamyba

Privalumai:

• Mažesnis suvartojimas budėjimo režimu

• Sumažėjęs akumuliatoriaus išsikrovimas

• Patobulintas šiluminis našumas

9.2 Akumuliatoriaus sistemos svarstymai

AGV dizaineriai turėtų atsižvelgti į:

• Akumuliatoriaus įtampos stabilumas

• Didžiausia dabartinė paklausa

• Regeneracinis stabdymas

• Įkrovimo ciklai

Tinkamai suprojektuota servo sistema pagerina:

• Veikimo laikas

• Baterijos veikimo laikas

• Bendras sistemos efektyvumas

10. Kaip prijungti saugos PLC su nuolatinės srovės servo pavaros STO įėjimais?

Šiuolaikinėse AGV (Automated Guided Vehicle) ir AMR (Autonomous Mobile Robot) sistemose saugos PLC sujungimas su nuolatinės srovės servo pavaros STO (saugaus sukimo momento išjungimo) įėjimais yra svarbus žingsnis siekiant patikimos funkcinės saugos.

Saugos PLC veikia kaip centrinis saugos valdiklis, stebi tokius įrenginius kaip:

• Avarinio sustabdymo mygtukai

• Saugūs lazeriniai skaitytuvai

• Apsauginės šviesos užuolaidos

• Saugios durys

• Susidūrimo aptikimo jutikliai

Įvykus pavojingai būklei, saugos PLC siunčia saugos signalą į servo pavaros STO įėjimus, nedelsdamas neleisdamas varikliui generuoti sukimo momento.

Tinkamai suprojektuota STO jungtis užtikrina:

• Saugus AGV judėjimo sustabdymas

• Netikėto pakartotinio paleidimo prevencija

• Funkcinės saugos reikalavimų laikymasis

• Patikimas veikimas žmogaus ir mašinos bendradarbiavimo aplinkoje

10.1 Saugos PLC ir STO įėjimų vaidmens supratimas

Prieš prijungdami sistemą, svarbu suprasti kiekvieno komponento funkciją.

Saugos PLC funkcija

Saugos PLC yra atsakinga už:

• Saugos įtaisų stebėjimas

• Saugos logikos vertinimas

• Saugos komandų siuntimas

• Apsaugos grandinės gedimų aptikimas

Įprasti AGV saugos įėjimai apima:

• Avarinio stabdymo mygtukas

• Apsauginis skaitytuvas

• Apsauginis jutiklis

• Operatoriaus prieigos kontrolė

Kai saugos PLC aptinka saugos įvykį, jis įjungia STO išvestį.

DC servo pavaros STO funkcija

Nuolatinės srovės servo pavaros STO įvestis kontroliuoja variklio sukimo momento generavimo galimybes.

Kai STO įėjimai aktyvūs:

• Servo galios pakopa lieka išjungta

• Variklio sukimo momento generavimas sustoja

• AGV negali vairuoti

Kai atleidžiami STO įėjimai:

• Servo pavara gali veikti normaliai

• Variklio valdymas atnaujinamas po tinkamų įjungimo sąlygų

10.2 Pagrindinė dviejų kanalų STO laidų architektūra

Pramoninėse AGV servo sistemose paprastai naudojami dviejų kanalų STO laidai, siekiant didesnio saugumo patikimumo.

Tipiška jungties struktūra:

 saugos PLC STO išvesties kanalas 1 | | STO1+ įvesties nuolatinės srovės servo pavara STO išvesties kanalas 2 | | STO2+ įvesties nuolatinės srovės servo pavaros 24V saugos maitinimo šaltinis | | STO nuoroda / GND 

Du STO kanalai veikia nepriklausomai.

Tai suteikia:

• Perteklinė saugos kontrolė

• Gedimų aptikimas

• Patobulintas saugos vientisumas

10.3 Tipinės STO gnybtų jungtys

Žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklis su STO funkcija paprastai turi tokius gnybtus kaip:

Tikslūs terminalų pavadinimai priklauso nuo servo pavaros gamintojo.

Prieš prijungdami laidus, inžinieriai visada turi patvirtinti:

• Įtampos reikalavimai

• Įvesties poliškumas

• Saugumo įvertinimai

• Sujungimo schemos

10.4 Žingsnis po žingsnio STO laidų sujungimo procedūra

1 veiksmas: patvirtinkite STO elektrines specifikacijas

Prieš prisijungdami patikrinkite:

• STO įėjimo įtampos diapazonas

• Dabartiniai reikalavimai

• Dviejų kanalų konfigūracija

• Saugos kategorijos galimybė

Tipiškas AGV servo sistemų naudojimas:

• 24V DC saugos signalai

• Dviejų kanalų paprastai uždarytos saugos grandinės

2 veiksmas: prijunkite saugos PLC išėjimus prie STO įėjimų

Saugos PLC turi du nepriklausomus saugos išėjimus.

Ryšio pavyzdys:

1 kanalas:

Saugos PLC išvestis 1 → Servo pavara STO1

2 kanalas:

Saugos PLC išėjimas 2 → Servo pavara STO2

Abu kanalai turi būti valdomi atskirai.

Nejunkite abiejų STO kanalų kartu, nes tai pašalina dubliavimą.

3 veiksmas: prijunkite bendrą atskaitos maitinimą

STO grandinei reikalinga stabili atskaitos įtampa.

Tipiškas ryšys:

• Saugos PLC saugos išėjimo maitinimas → STO įėjimas

• Bendra 0 V nuoroda → Servo pavaros STO įžeminimas

Netinkamas įžeminimas gali sukelti:

• Klaidingas STO aktyvinimas

• Ryšio klaidos

• Saugos gedimai

4 veiksmas: sukonfigūruokite servo pavaros parametrus

Sujungę laidus, sukonfigūruokite servo pavarą.

Įprasti nustatymai apima:

• STO įjungimas

• Atsakymas į gedimą

• Iš naujo paleiskite elgesį

• Stabdžių valdymo laikas

• Signalizacijos išėjimas

Kai kurias servo pavaras reikia patvirtinti rankiniu būdu po STO atleidimo, kad būtų išvengta automatinio paleidimo iš naujo.

5 veiksmas: atlikite saugos testą

Įdiegę atlikite funkcinius bandymus.

Rekomenduojami testai:

Avarinio stabdymo testas

Patvirtinti:

• Avarinis stabdymas įjungia STO

• Variklio sukimo momentas išnyksta

• AGV saugiai sustoja

Kanalo gedimo testas

Atjunkite vieną STO kanalą ir patvirtinkite:

• Gedimas aptiktas

• Diskas lieka išjungtas

• Pasirodo saugos signalas

Iš naujo paleiskite testą

Po STO išleidimo:

• Patvirtinkite, kad AGV neįsijungia automatiškai

• Jei reikia, reikalaukite komandos iš naujo

10.5 Kaip dviejų kanalų STO pagerina AGV saugumą

Vienas STO kanalas turi galimą silpnybę:

Jei laidai sugenda, saugos funkcija gali tinkamai neveikti.

Dviejų kanalų STO tai išsprendžia suteikdama perteklinį perteklių.

Pavyzdys:

Normalus veikimas

Abu kanalai aktyvūs:

STO1 = ĮJUNGTA STO2 = ĮJUNGTA Variklis įjungtas 

Saugumo renginys

Abu kanalai pertraukti:

STO1 = OFF STO2 = OFF Sukimo momentas išjungtas 

Vieno kanalo gedimas

Pavyzdys:

STO1 = IŠJUNGTA STO2 = ĮJUNGTA 

Sistema aptinka nenuoseklumą ir pereina į saugią būseną.

Tai pagerina:

• Gedimų aptikimas

• Saugumo patikimumas

• Sistemos diagnostika

10.6 STO integravimas su avarinio stabdymo sistemomis

Įprastą AGV saugos architektūrą sudaro:

Avarinio stabdymo mygtukas | | Saugos PLC | | Dviguba STO išvestis | | DC servo pavara | | AGV varomasis variklis 

Kai operatorius paspaudžia avarinio stabdymo mygtuką:

1. Saugos PLC gauna avarinį signalą

2. Saugos logika įvertina būklę

3. STO išėjimai pertraukiami

4. Servo pavara pašalina variklio sukimo momentą

5. Jei reikia, įsijungia mechaninis stabdys

Taip sukuriama visa avarinio stabdymo grandinė.

10.7 STO jungtis su mechaniniu stabdžių valdymu

Daugeliui AGV pritaikymų STO turėtų veikti kartu su elektromagnetiniu stabdžiu.

Tipiška seka:

Normalus judėjimas

• STO neaktyvus

• Servo variklis įjungtas

• Stabdys atleistas

Kontroliuojamas sustojimas

1. Servo valdiklis sumažina greitį

2. Variklis pasiekia nulinį greitį

3. Įsijungia stabdys

4. STO įsijungia

Avarinis sustojimas

1. Saugos PLC paleidžia STO

2. Variklio sukimo momentas pašalinamas

3. Jei reikia, įsijungia stabdžiai

Šis derinys rekomenduojamas:

• Sunkieji AGV

• Rampos veikimas

• Didelės naudingosios apkrovos sistemos

10.8 Ryšiais pagrįsta sauga prieš laidinį STO

Šiuolaikiniai AGV gali naudoti laidinį STO arba saugos ryšį.

Laidinis STO

Ryšys:

Saugos PLC → Fiziniai STO įėjimai

Privalumai:

• Paprasta

• Greitas atsakymas

• Labai patikimas

• Lengvas trikčių šalinimas

Įprastos programos:

• Standartiniai AGV

• Pramoniniai mobilūs robotai

Saugumo komunikacija

Pavyzdžiai:

• FSoE (Safety over EtherCAT)

• CANopen sauga

Privalumai:

• Sumažintas laidų skaičius

• Išplėstinė diagnostika

• Lanksti tinklo architektūra

Įprastos programos:

• Dideli AGV parkai

• Išmaniosios gamyklos

• Sudėtingos automatikos sistemos

10.9 Dažnos STO laidų klaidos naudojant AGV

1 klaida: naudojamas tik vienas STO kanalas

Problema:

• Sumažina saugos dubliavimą

• Gali neatitikti saugos reikalavimų

Sprendimas:

Naudokite abu STO kanalus.

2 klaida: STO prijungimas per įprastą PLC

Problema:

Standartinis PLC nėra skirtas saugos funkcijoms.

Sprendimas:

Naudokite sertifikuotą saugos PLC.

3 klaida: neteisingas atskaitos laidas

Problema:

Gali sukelti:

• STO gedimai

• Netikėti išjungimai

Sprendimas:

Vadovaukitės gamintojo laidų schema.

4 klaida: automatinis paleidimas iš naujo po STO išleidimo

Problema:

Gali atsirasti netikėtas AGV judėjimas.

Sprendimas:

Reikalauti:

• Rankinis atstatymas

• Saugumo patvirtinimas

• Iš naujo paleisti komandą

10.10 AGV STO sistemos projektavimo geriausia praktika

Norint užtikrinti patikimą AGV saugumą:

Naudokite sertifikuotus saugos komponentus

Rekomenduojami komponentai:

• Saugos PLC

• Saugos relė

• Dviejų kanalų STO servo pavara

• Avarinio stabdymo įtaisai

Atskiras saugos ir judesių valdymas

Saugos funkcijos neturėtų priklausyti tik nuo:

• Navigacinė programinė įranga

• Judesio komandos

• Ryšių tinklai

Įtraukite diagnostinį stebėjimą

Monitorius:

• STO būsena

• Pavaros gedimai

• Stabdžių būklė

• Saugos ryšio būsena

Patvirtinkite visą saugos grandinę

Bandymas turėtų apimti:

• Reagavimas į avarinį sustabdymą

• Jutiklio suveikiami sustojimai

• Ryšio gedimai

• Energijos tiekimo nutraukimo scenarijai

Išvada: tinkamas STO laidas yra būtinas saugiam AGV darbui

Saugos PLC prijungimas prie nuolatinės srovės servo pavaros STO įvesties yra esminis žingsnis kuriant saugią AGV maitinimo sistemą.

Patikima architektūra paprastai apima:

Saugos jutikliai → Saugos PLC → Dviejų kanalų STO → DC servo pavara → AGV variklis → Mechaninis stabdys

Teisingas STO integravimas suteikia:

• Saugus sukimo momento pašalinimas

• Netikėto judėjimo prevencija

• Patobulinta operatoriaus apsauga

• Didesnis AGV patikimumas

Šiuolaikiniams AGV ir AMR gamintojams, norint sukurti saugias, efektyvias ir tarptautinius reikalavimus atitinkančias automatizuotas transportavimo sistemas, būtina pasirinkti integruotus nuolatinės srovės servovariklius su dviejų kanalų STO galimybe ir tinkamu saugos PLC suderinamumu.

11. Pirmaujantys AGV nuolatinės srovės servovarikliai su STO funkcija

Kadangi AGV (Automated Guided Vehicle) ir AMR (Autonomous Mobile Robot) sistemos tampa vis išmanesnės ir labiau orientuotos į saugumą, nuolatinės srovės servovarikliai su integruota STO (saugaus sukimo momento išjungimo) funkcija sparčiai auga.

Šiuolaikiniai AGV gamintojai neberenka variklių pagal:

• Vardinis sukimo momentas

• Greičio diapazonas

• Įtampa

• Mechaniniai matmenys

Jie taip pat vertina:

• Funkcinės saugos galimybės

• Dviejų kanalų STO prieinamumas

• Kodavimo grįžtamojo ryšio tikslumas

• Ryšio protokolai

• Integravimo lankstumas

• Ilgalaikis patikimumas

• OEM pritaikymo galimybė

Nuolatinės srovės servo variklis su STO funkcija leidžia AGV sistemoms užtikrinti saugesnį darbą derinant:

• Didelio našumo judesio valdymas

• Uždarojo ciklo grįžtamasis ryšys

• Apsauginio sukimo momento pertraukimas

• Kompaktiška disko architektūra

Žemiau yra keletas pirmaujančių AGV nuolatinės srovės servovariklio prekių ženklų ir tiekėjų, siūlančių sprendimus, tinkamus pramoniniams mobiliesiems robotams.

11.1 JKONGMOTOR – integruotas AGV nuolatinės srovės servo variklis su dviejų kanalų STO sprendimu

JKONGMOTOR yra specializuotas gamintojas, orientuojantis į integruotus servovariklius, integruotus BLDC variklius ir pritaikytus judesio valdymo sprendimus automatikos įrangai ir mobiliajai robotikai.

AGV ir AMR programoms JKONGMOTOR siūlo integruotus nuolatinės srovės servovariklius, kuriuose derinami:

• DC servo variklis be šepetėlių

• Integruota servo pavara

• Encoder atsiliepimai

• Dviejų kanalų STO saugos funkcija

• Ryšio sąsajos parinktys

• Pasirenkamas elektromagnetinis stabdys

Šie integruoti servo varikliai yra skirti naudoti, kai reikia:

• Kompaktiškas montavimas

• Didelis sukimo momento tankis

• Patikimas veikimas 24/7

• Lengva OEM integracija

Pagrindinės JKONGMOTOR AGV servo variklių savybės

Integruotas variklio ir tvarkyklės dizainas

Tradicinėms AGV sistemoms dažnai reikia:

• Atskiras variklis

• Išorinis servo stiprintuvas

• Papildomi kodavimo laidai

JKONGMOTOR integruoti servo varikliai sumažina sistemos sudėtingumą, sujungdami pavaros elektroniką variklio mazgo viduje.

Privalumai:

• Sumažintas laidų skaičius

• Mažesnė valdymo spinta

• Greitesnis montavimas

• Padidėjęs patikimumas

STO saugos funkcija AGV taikymui

JKONGMOTOR AGV servo sprendimai palaiko STO funkcijas, skirtas:

• Saugiai išjunkite variklio sukimo momentą

• Užkirsti kelią netikėtam judėjimui

• Integruoti su Safety PLC sistemomis

Tipinė saugos architektūra:

Saugos PLC → STO įėjimas → Integruotas servo variklis → AGV ratų pavara

Lanksčios įtampos parinktys

Įprastos AGV konfigūracijos apima:

• 24V DC servo varikliai

• 48V DC servo varikliai

Tinka:

• Maži AMR

• Sandėlio AGV

• Sunkiasvoriai transportavimo robotai

OEM ir ODM pritaikymo galimybė

AGV gamintojai dažnai reikalauja pritaikytų sprendimų, įskaitant:

• Specialios velenų konstrukcijos

• Montavimo flanšo modifikacija

• Kodavimo įrenginio pasirinkimas

• Pavarų dėžės integravimas

• Stabdžių konfigūracija

• Komunikacijos pritaikymas

JKONGMOTOR daug dėmesio skiria OEM/ODM projektams, skirtiems skirtingoms AGV platformoms.

11.2 Maxon Motor – didelio tikslumo servo sprendimai mobiliesiems robotams

Maxon yra visame pasaulyje pripažintas didelio našumo nuolatinės srovės variklių ir judesio valdymo sistemų gamintojas.

Maxon produktai yra plačiai naudojami:

• Robotika

• Medicininė įranga

• Automatikos sistemos

• Mobilūs robotai

Jų judesio sprendimai žinomi dėl:

• Didelis tikslumas

• Kompaktiškas dizainas

• Puikus dinaminis atsakas

AGV pritaikymo pranašumai

Maxon servo sistemos suteikia:

• Aukštos kokybės BLDC varikliai

• Pažangūs valdikliai

• Encoder atsiliepimai

• Tikslus greičio reguliavimas

Jie tinka:

• Tyrimo robotai

• Autonominės platformos

• Didelio tikslumo mobiliosios sistemos

Didelio masto AGV OEM projektų apribojimai

Išlaidoms jautrios AGV gamybos atveju galima atsižvelgti į:

• Didesnė komponentų kaina

• Mažiau dėmesio integruotiems variklių ir vairuotojų sprendimams

• Ribotas pritaikymas, palyginti su specializuotais AGV variklių tiekėjais

11.3 Kollmorgen – Pramoninės AGV pavaros sistemos su saugos funkcijomis

Kollmorgen yra gerai žinomas judesio valdymo tiekėjas, aptarnaujantis:

• AGV gamintojai

• Sandėlio automatika

• Pramoninė robotika

Kollmorgen teikia:

• Servo varikliai

• Servo pavaros

• Judesio valdikliai

• Su sauga susijusios funkcijos

AGV taikymo pranašumai

Kollmorgen tirpalai dažniausiai naudojami:

• Sunkiasvoriai AGV

• Automatizuoti šakiniai krautuvai

• Logistikos sistemų gamyba

Stiprybės apima:

• Pramoninis patikimumas

• Didelio našumo servo valdymas

• Išplėstinė saugos integracija

11.4 Siemens – pramoninė servo pavaros ekosistema su STO

„Siemens“ siūlo plačius pramoninės automatikos sprendimus, įskaitant:

• Servo varikliai

• Servo pavaros

• Saugos PLC sistemos

Jų judesio produktai yra plačiai naudojami:

• Išmaniosios gamyklos

• Automobilių gamyba

• Pramoninė automatika

Privalumai

Siemens sprendimai suteikia:

• Integruota saugos ekosistema

• STO palaikymas

• Saugios komunikacijos parinktys

• Pasaulinis paslaugų prieinamumas

Jie tinka dideliems pramoniniams AGV projektams, kuriuos reikia integruoti su esamomis gamyklos automatizavimo sistemomis.

11.5 Beckhoff – EtherCAT pagrįsti AGV judėjimo sprendimai

„Beckhoff Automation“ yra žinoma dėl automatizavimo kompiuteriu ir EtherCAT technologijos.

Jų judesio sprendimai palaiko:

• Servo pavaros

• Saugumo komunikacija

• Paskirstytos valdymo architektūros

AGV privalumai

Beckhoff sistemos tinka:

• Išmaniosios gamyklos

• Dideli AGV parkai

• Pramonės 4.0 aplinkos

Pagrindiniai privalumai:

• EtherCAT komunikacija

• Realaus laiko judesio valdymas

• Saugos integravimas

11.6 Bosch Rexroth – Didelės apkrovos AGV judesių sistemos

„Bosch Rexroth“ siūlo pramoninius judesio ir automatizavimo sprendimus sudėtingoms programoms.

Jų produktai dažniausiai naudojami:

• Gamyklos logistika

• Sunkiųjų medžiagų tvarkymas

• Pramoninės mobiliosios platformos

Privalumai

Tinka:

• Didelės apkrovos AGV

• Didelės transporto priemonės

• Pramoninė aplinka

Stiprybės:

• Didelis patikimumas

• Tvirtas pramoninis dizainas

• Pilna automatizavimo ekosistema

11.7 „Schneider Electric“ – į saugą orientuoti automatikos sprendimai

„Schneider Electric“ tiekia automatikos produktus, įskaitant:

• Servo sistemos

• Saugos valdikliai

• Pramoniniai valdymo sprendimai

Jų produktai yra plačiai naudojami:

• Gamyba

• Logistikos automatizavimas

• Perdirbimo pramonė

AGV taikymo pranašumai

Privalumai apima:

• Saugos integravimas

• Pramonės komunikacijos palaikymas

• Pasauliniai inžineriniai ištekliai

11.8 Oriental Motor – Compact Motion Solutions

„Oriental Motor“ teikia kompaktiškus variklių sprendimus automatikos įrangai.

Produktai apima:

• DC varikliai be šepetėlių

• Servo varikliai

• Varikliai su pavaromis

Tinkamos programos

Bendras naudojimas:

• Maži AGV

• Apžiūros robotai

• Kompaktiškos automatikos sistemos

Privalumai:

• Kompaktiškas dizainas

• Patikimas veikimas

• Lengva integracija

11.9 „Panasonic Industry“ – servovarikliai, skirti automatizavimui

„Panasonic Industry“ teikia automatikos komponentus, įskaitant servo sistemas, naudojamas pramoninėse mašinose.

Programos apima:

• Gamyklos automatika

• Robotika

• Tiksli įranga

AGV privalumai

Privalumai:

• Stabilus servo veikimas

• Encoder atsiliepimai

• Pramoninis patikimumas

11.10 Yaskawa – didelio našumo servo judesių sistemos

Yaskawa Electric yra pagrindinis pramoninių servo technologijų tiekėjas.

Jų produktai yra plačiai naudojami:

• Robotika

• Automatika

• Gamybos sistemos

AGV taikymo stipriosios pusės

Privalumai:

• Pažangus servo valdymas

• Didelis patikimumas

• Pasaulinė pramonės patirtis

Tinka:

• Didelio našumo AGV platformos

• Gamyklos automatizavimo aplinkos

11.11 Pirmaujančių AGV nuolatinės srovės servo variklių prekių ženklų palyginimas su STO

11.12 Kaip pasirinkti tinkamą AGV nuolatinės srovės servovariklio tiekėjas su STO

Rinkdamiesi AGV servovariklio tiekėją, gamintojai turėtų įvertinti:

1. Saugos pajėgumai

Patikrinkite:

• Dviejų kanalų STO palaikymas

• Saugos PLC suderinamumas

• Funkcinės saugos dokumentacija

2. Variklio našumas

Svarbūs parametrai:

• Vardinis sukimo momentas

• Didžiausias sukimo momentas

• Greičio diapazonas

• Koderio skiriamoji geba

• Šiluminis našumas

3. Integracijos lygis

Integruoti sprendimai suteikia:

• Mažesnė montavimo erdvė

• Mažiau laidų

• Greitesnis diegimas

4. Tinkinimo palaikymas

AGV OEM gamintojams dažnai reikia:

• Pavarų dėžės atitikimas

• Stabdžių integravimas

• Veleno pritaikymas

• Komunikacijos adaptacija

5. Gamybos pajėgumai

Komerciniams AGV projektams apsvarstykite:

• Gamybos pajėgumai

• Kokybės kontrolė

• Inžinerinė pagalba

• Ilgalaikis tiekimo stabilumas

Išvada: geriausio pasirinkimas AGV nuolatinės srovės servo variklis su STO funkcija

Idealus AGV servovariklio tiekėjas priklauso nuo taikymo reikalavimų.

Dideliems pramoninės automatikos projektams pasauliniai prekių ženklai, tokie kaip Siemens, Kollmorgen, Beckhoff ir Yaskawa, teikia brandžias automatikos ekosistemas.

AGV OEM gamintojams, ieškantiems:

• Integruoti nuolatinės srovės servo varikliai

• Dviejų kanalų STO funkcija

• Kompaktiškas dizainas

• OEM / ODM pritaikymas

• Konkurencingas sąnaudų ir našumo santykis

specializuoti tiekėjai, tokie kaip JKONGMOTOR, siūlo lanksčią alternatyvą kuriant naujos kartos AGV ir AMR pavarų sistemas.

Patikimas AGV judėjimo sprendimas turėtų derinti:

Didelio efektyvumo nuolatinės srovės servo variklis + integruotas vairuotojas + kodavimo grįžtamasis ryšys + dviejų kanalų STO + pasirenkamas mechaninis stabdys

pasiekti saugų, efektyvų ir patikimą autonominį transportavimą.

Išvada: saugesnių ir efektyvesnių AGV maitinimo sistemų su žemos įtampos nuolatinės srovės servo varikliais kūrimas

Tinkamo žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklio pasirinkimas ir dviejų kanalų STO funkcijų integravimas yra svarbūs žingsniai kuriant patikimas AGV sistemas.

Gerai suprojektuotas AGV pavaros sprendimas turėtų subalansuoti:

• Sukimo momento našumas

• Energijos efektyvumas

• Saugos laikymasis

• Bendravimo galimybė

• Mechaninis patikimumas

Šiuolaikiniams AGV ir AMR gamintojams integruoti nuolatinės srovės servo varikliai su STO yra kompaktiškas, išmanus ir į saugumą orientuotas judesio sprendimas, kuris palaiko būsimą išmaniosios logistikos ir pramonės automatizavimo plėtrą.

Rinkdamiesi AGV variklių tiekėją, gamintojai turėtų teikti pirmenybę ne tik variklio specifikacijoms, bet ir pritaikymo galimybėms, saugos integravimo patirčiai ir ilgalaikei techninei pagalbai.

DUK – AGV nuolatinės srovės servo varikliai su STO funkcija

1. Kas yra STO funkcija AGV nuolatinės srovės servovarikliuose?

Atsakymas:

STO (saugus sukimo momento išjungimas) išjungia variklio sukimo momento generavimą saugiai išjungdamas servo pavaros išėjimą, užkertant kelią netikėtam AGV judėjimui.

2. Kodėl AGV servo varikliams reikalinga STO funkcija?

Atsakymas:

STO pagerina AGV saugą, užkertant kelią netyčiam variklio įjungimui avarinio stabdymo, techninės priežiūros ar saugos įvykių metu.

3. Ar vien STO gali užkirsti kelią AGV slydimui šlaituose?

Atsakymas:

Ne. STO pašalina variklio sukimo momentą, bet negali fiziškai išlaikyti AGV. Mechaninis stabdys reikalingas norint išlaikyti nuokalnes ir esant didelei apkrovai.

4. Kuo skiriasi aparatinės įrangos STO ir programinės įrangos STO?

Atsakymas:

Aparatinė įranga STO naudoja nepriklausomas saugos grandines variklio sukimo momentui išjungti, o programinė įranga STO remiasi valdymo programinės įrangos komandomis. Techninė įranga STO užtikrina didesnį pramoninių AGV saugumą.

5. Ar AGV turėtų naudoti 24 V arba 48 V nuolatinės srovės servovariklius?

Atsakymas:

24 V servovarikliai tinkami kompaktiškiems AGV ir nedidelėms apkrovoms, o 48 V servovarikliai – sunkiems AGV, kuriems reikalingas didesnis sukimo momentas ir efektyvumas.

6. Kaip AGV sistemose veikia mechaninis stabdys su STO?

Atsakymas:

Mechaninis stabdys fiziškai užrakina variklio veleną arba ratą, o STO pašalina variklio sukimo momentą. Kartu jie užtikrina saugų sustojimą ir patikimą padėties laikymą.

7. Ar STO gali pagerinti AGV akumuliatoriaus tarnavimo laiką?

Atsakymas:

Taip. STO sumažina nereikalingą variklio srovės suvartojimą budėjimo režimu, taip pagerindama akumuliatoriaus efektyvumą ir sumažindama šilumos gamybą.

8. Kaip saugos PLC jungiasi prie AGV servo variklio STO įėjimų?

Atsakymas:

Saugos PLC siunčia dviejų kanalų saugos signalus tiesiai į servo pavaros STO įėjimus, kad išjungtų variklio sukimo momentą saugos įvykių metu.

9. Kokioms AGV reikmėms reikalingi STO ir mechaniniai stabdžiai?

Atsakymas:

Sunkiasvoriams AGV, automatizuotiems šakiniams krautuvams, nuokalnėms eksploatuojančioms transporto priemonėms ir mobiliesiems robotams, vežantiems didelius krovinius, paprastai reikia ir STO, ir mechaninių stabdžių.

10. Kurių gamintojų AGV nuolatinės srovės servovarikliai su STO funkcija?

Atsakymas:

Tarp pirmaujančių tiekėjų yra JKONGMOTOR, Kollmorgen, Siemens, Beckhoff, Bosch Rexroth, Yaskawa, Maxon ir kiti pramoninio judesio valdymo gamintojai.