Nuo dviejų kanalų laidų iki priėmimo bandymų: AGV Servo STO sistemų paleidimas ir patvirtinimas

Įvadas: Kodėl STO paleidimas tapo labai svarbus šiuolaikinėms AGV sistemoms

Kadangi gamyklose, sandėliuose ir logistikos centruose vis dažniau diegiamos automatizuotos valdomos transporto priemonės (AGV) ir autonominiai mobilieji robotai (AMR), funkcinė sauga tapo vienu iš svarbiausių veiksnių integruojant sistemą. Skirtingai nuo tradicinių konvejerių sistemų, AGV veikia dinamiškoje aplinkoje, kurioje žmonės, mašinos ir mobilūs robotai naudojasi ta pačia darbo vieta.

AGV servo pavarų saugaus sukimo momento išjungimo (STO) funkcija yra patikimas būdas nedelsiant sustabdyti variklio sukimo momento generavimą, kai įvyksta saugos įvykis, pvz., avarinis stabdymas, saugos skaitytuvo aptikimas, apsauginių durų atidarymas arba saugos PLC įsikišimas.

Tačiau paprasčiausiai sumontavus servovariklius su STO galimybe, negarantuojama saugi AGV sistema. OEM gamintojai ir sistemų integratoriai turi tinkamai suprojektuoti saugos architektūrą, užbaigti dviejų kanalų laidus, sukonfigūruoti parametrus, patikrinti diagnostikos funkcijas ir atlikti priėmimo testus pagal saugos reikalavimus.

Šiame straipsnyje paaiškinamas visas AGV servo STO paleidimo procesas, apimantis:

• Kaip prijungti dviejų kanalų STO grandines tarp saugos PLC ir servo pavarų

• Kaip patikrinti ir patvirtinti STO funkcijas AGV paleidimo metu

• Reikalingos diagnostinės aprėpties (DC) ir MTTFd vertės AGV saugos grandinėms

• Kaip STO architektūra veikia dviejų ratų diferencialinės pavaros AGV

• Kaip STO įtakoja stabdymo kelią didelės apkrovos AGV įrenginiuose

1. Kaip prijungti dviejų kanalų STO grandines prie AGV servo pavarų

Supratimas Dviejų kanalų STO architektūra AGV sistemose

Šiuolaikinės AGV servo sistemos paprastai naudoja dviejų kanalų STO įėjimus, kad būtų pasiektas aukštesnis funkcinės saugos lygis. Dviejų kanalų konstrukcija reiškia, kad du nepriklausomi saugos signalai turi būti stebimi atskirai.

Užuot pasitikėjęs vienu avarinio stabdymo signalu, saugos valdiklis nuolat tikrina du nepriklausomus kanalus:

• STO 1 kanalas (STO1)

• STO kanalas 2 (STO2)

Kai nutrūksta abu kanalai, servo pavara iš karto išjungia variklio sukimo momento išvestį.

Tipiška AGV saugos architektūra apima:

Saugos įrenginiai → Saugos PLC → STO įėjimai → Servo pavaros → AGV varikliai

Įprasti saugos įvesties įrenginiai apima:

• Avarinio sustabdymo mygtukai

• Saugūs lazeriniai skaitytuvai

• Apsauginiai buferiai

• Saugių durų jungikliai

• Apsauginės šviesos užuolaidos

Saugos PLC įvertina šiuos signalus ir siunčia saugaus išjungimo komandą AGV servo pavaroms.

Tipiškas dviejų kanalų STO laidų metodas

Naudojant AGV, STO laidai paprastai yra tokie:

Įprasto veikimo metu:

• STO1 = ĮJUNGTA

• STO2 = ĮJUNGTA

• Servo pavara leidžia išvesti sukimo momentą

Saugumo renginio metu:

• STO1 = IŠJUNGTA

• STO2 = IŠJUNGTA

• Servo pavara iš karto pašalina sukimo momento generavimą

Pats variklis negauna stabdymo komandos. Vietoj to, pavaros elektronika blokuoja galios pakopą ir neleidžia susidaryti elektros sukimo momentui.

Kodėl AGV gamintojai teikia pirmenybę dviejų kanalų STO

AGV dažnai veikia:

• Gamyklos darbininkai

• Šakiniai krautuvai

• Automatizuotos gamybos linijos

• Robotinės ląstelės

• Didelės vertės medžiagos

Vieno kanalo saugos grandinė turi keletą apribojimų:

• Nutrūkęs laidas gali būti neaptiktas

• Sugedęs saugos kontaktas gali likti nepastebėtas

• Diagnostikos galimybės yra ribotos

Dviejų kanalų STO pagerina:

1. Gedimų aptikimo galimybė

Sistema gali nustatyti:

• Atviros grandinės gedimai

• Trumpieji jungimai

• Kanalo neatitikimo klaidos

2. Saugos vientisumas

Perteklinė architektūra padeda AGV gamintojams pasiekti aukštesnį saugos lygį, pavyzdžiui:

• PL d

• PL e

priklausomai nuo visos saugos konstrukcijos.

3. Lengvesnis sertifikavimas

OEM AGV gamintojams standartizuota dviejų kanalų STO architektūra supaprastina atitiktį:

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

Jkongmotor pritaikyti servo variklio judesiai

Vieno langelio integruotas nuolatinės srovės servo variklio sprendimų teikėjas

2. Kaip patikrinti ir patvirtinti STO funkciją AGV paleidimo metu

Kodėl STO bandymai yra labai svarbūs paleidžiant AGV

AGV ir AMR gamintojams saugaus sukimo momento išjungimo (STO) patvirtinimas yra vienas iš svarbiausių žingsnių prieš įrangos pristatymą ir masinę gamybą. Nors servo pavaros su integruotomis STO funkcijomis gali greitai pašalinti variklio sukimo momentą saugos įvykio metu, visa saugos grandinė turi būti patikrinta, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas.

Visas STO paleidimo procesas patvirtina, kad:

• Saugos įtaisai tinkamai išjungia STO

• Saugos PLC logika veikia taip, kaip numatyta

• Servo pavaros tinkamai reaguoja į STO komandas

• Abu STO kanalai veikia nepriklausomai

• AGV negali netikėtai paleisti iš naujo po saugaus sustojimo

• Veiklos sustabdymas atitinka rizikos vertinimo reikalavimus

Skirtingai nuo standartinio variklio funkcijos testo, STO testavimas yra funkcinės saugos patvirtinimo procesas . Tai užtikrina, kad AGV gali pereiti į saugią būseną, kai kyla pavojus operatoriams, įrangai ar aplinkai.

AGV STO paleidimo bandymo procesas

Profesionalią AGV STO patvirtinimo procedūrą paprastai sudaro penki pagrindiniai etapai:

1. Elektros laidų patikrinimas

2. Servo pavaros STO konfigūracijos patikrinimas

3. Saugos funkcijų aktyvavimo bandymas

4. Gedimų modeliavimo testavimas

5. Galutinis priėmimo dokumentas

Kiekvienas etapas patikrina skirtingą saugos architektūros dalį.

1. Prieš įjungdami patikrinkite STO laidus

Prieš išbandydami STO funkciją, inžinieriai pirmiausia turėtų patvirtinti, kad dviejų kanalų saugos laidai yra tinkamai sumontuoti.

Įprastą AGV STO grandinę sudaro:

Avarinis stabdymas / saugos skaitytuvas / saugos PLC → STO kanalas 1 ir STO kanalas 2 → servo pavara → AGV variklis

Tikrindami laidus inžinieriai turėtų patikrinti:

STO kanalo nepriklausomybė

Du STO kanalai turi likti elektra nepriklausomi.

Neteisingo laidų pavyzdžiai:

• STO1 ir STO2 sujungimas kartu

• Bendrinamas vienas saugos išėjimas abiem kanalams

• Standartinės PLC išvesties naudojimas vietoj saugos išvesties

Dėl šių klaidų sistema gali nepasiekti reikiamo saugos lygio.

Laidų tęstinumo patikrinimas

Prieš įjungdami maitinimą, patikrinkite:

• STO1 signalo tęstinumas

• STO2 signalo tęstinumas

• 24V saugos maitinimo įtampa

• Įžeminimo atskaitos jungtis

• Jungties užrakinimo būklė

Pramoninėje aplinkoje eksploatuojamų AGV inžinieriai taip pat turėtų patikrinti:

• Kabelio apsauga

• Atsparumas vibracijai

• Apsauga nuo elektromagnetinių trukdžių

Atsilaisvinusios jungtys arba pažeisti kabeliai yra dažnos STO gedimo priežastys dirbant lauke.

2. Patvirtinkite servo pavaros STO konfigūraciją

Patikrinus laidus, reikia patikrinti servo pavaros parametrus.

Šiuolaikinės AGV servo pavaros paprastai teikia su STO susijusias stebėjimo funkcijas, įskaitant:

• STO įvesties būsena

• Saugos gedimų aptikimas

• Kanalo neatitikimo aptikimas

• Iš naujo paleiskite prevenciją

Inžinieriai turėtų patvirtinti:

STO įvesties būsena

Kai AGV veikia normaliai:

• STO kanalas 1 = aktyvus

• STO kanalas 2 = aktyvus

Servo pavara turi leisti variklio sukimo momentą.

Kai suveikia STO:

• STO kanalas 1 = išjungtas

• STO kanalas 2 = išjungtas

Pavara turi nedelsiant pašalinti sukimo momento generavimą.

Saugos parametrų patikrinimas

Priklausomai nuo servo pavaros gamintojo, patikrinkite:

• STO įjungimo nustatymas

• Saugos įvesties poliškumas

• Reagavimo į gedimą režimas

• Automatinio pakartotinio paleidimo prevencija

• Diagnostikos grįžtamojo ryšio išvestis

Neteisingi parametrų nustatymai gali sukelti situacijas, kai saugos įvestis pasikeis, bet variklio veikimas neatitinka lūkesčių.

3. Prieš STO testavimą atlikite normalaus veikimo patikrinimą

STO bandymas turėtų prasidėti tik patvirtinus, kad AGV veikia normaliai.

Prieš tikrindami saugumą, patikrinkite:

Judesio valdymas

Patvirtinti:

• Judėjimas į priekį

• Atvirkštinis judėjimas

• Tekinimo operacija

• Greičio reguliavimas

• Padėties tikslumas

Diferencialinės pavaros AGV:

• Kairiojo variklio veikimas

• Teisingas variklio veikimas

• Ratų sinchronizavimas

reikia patikrinti atskirai.

Kodavimo įrenginys ir grįžtamojo ryšio signalai

Patvirtinti:

• Kodavimo komunikacija

• Greičio grįžtamojo ryšio stabilumas

• Padėties grįžtamojo ryšio tikslumas

Nors STO pašalina sukimo momento išvestį, neteisingas kodavimo grįžtamasis ryšys gali turėti įtakos pakartotinio paleidimo logikai ir diagnostikos funkcijoms.

4. Atlikite STO paleidimo testus

Patvirtinus pagrindinį veikimą, inžinieriai turėtų atlikti tikrus STO aktyvavimo bandymus.

1 bandymas: avarinio stabdymo mygtuko testas

Procedūra:

1. Važiuokite AGV įprastu darbiniu greičiu

2. Paspauskite avarinio stabdymo mygtuką

3. Stebėkite servo pavaros atsaką

Laukiamas rezultatas:

• Saugos PLC pašalina STO signalus

• Servo pavara išjungia sukimo momentą

• Variklis nustoja gaminti varomąją jėgą

• Rodoma STO būsena

• AGV negali automatiškai paleisti iš naujo

Taip patikrinama visa avarinio sustabdymo saugos grandinė.

2 bandymas: saugos skaitytuvo paleidimo testas

AGV paprastai naudoja saugos lazerinius skaitytuvus kliūtims ir žmonėms aptikti.

Procedūra:

1. AGV eksploatuokite automatiniu režimu

2. Įveskite skaitytuvo aptikimo sritį

3. Įjunkite saugos zoną

Laukiamas rezultatas:

• Saugos PLC priima skaitytuvo signalą

• STO išėjimo pokyčiai

• Servo pavaros pereina į saugią būseną

• Transporto priemonės judėjimas sustoja pagal saugos reikalavimus

Šis testas ypač svarbus sandėlio ir gamyklos automobiliams, važiuojantiems aplink darbuotojus.

3 bandymas: apsauginio įtaiso bandymas

AGV su:

• Apsauginiai buferiai

• Saugios durys

• Prieigos jungikliai

atlikti papildomą STO patvirtinimą.

Pavyzdys:

Kai paspaudžiamas apsauginis buferis:

Numatomas elgesys:

• AGV judėjimas sustoja

• Servo sukimo momentas pašalinamas

• Pasirodo saugos signalas

• Norint iš naujo paleisti, reikia iš naujo nustatyti rankiniu būdu

5. Atlikite STO kanalo gedimo modeliavimo testus

Profesionalus STO priėmimo testas turėtų ne tik patikrinti normalų aktyvavimą, bet ir patikrinti gedimų aptikimą.

STO 1 kanalo gedimo testas

Procedūra:

Atjunkite arba pertraukite STO kanalą 1.

Laukiamas rezultatas:

Sistema turėtų:

• Aptikti kanalo neatitikimą

• Sukurti saugos gedimą

• Užkirsti kelią AGV judėjimui

STO 2 kanalo gedimo testas

Pakartokite tą pačią procedūrą su 2 kanalu.

Laukiamas rezultatas:

• Aptiktas gedimas

• Servo pavara lieka išjungta

• Nesaugių judesių nėra

Trumpojo jungimo aptikimo testas

Jei taikoma, išbandykite:

• Trumpasis jungimas tarp kanalų

• Trumpasis kanalo ir maitinimo jungimas

• Įžeminimo gedimo sąlygos

Saugos sistema turėtų nustatyti neįprastas sąlygas ir pereiti į saugią būseną.

6. Patikrinkite STO paleidimo iš naujo elgseną

Netikėtas paleidimas iš naujo po STO išleidimo yra didelis pavojus saugai.

Todėl reikia atidžiai išbandyti pakartotinio paleidimo elgseną.

Po STO aktyvinimo:

1. Nuimkite apsauginį gaiduką

2. Iš naujo nustatykite saugos PLC

3. Įjunkite AGV valdymo sistemą

4. Siųsti naują judesio komandą

AGV turi likti nejudantis, kol bus baigta visa pakartotinio paleidimo seka.

Kodėl automatinis paleidimas iš naujo yra pavojingas

Jei AGV automatiškai paleidžiamas iš naujo po STO atkūrimo:

Galimos rizikos apima:

• Netikėtas transporto priemonės judėjimas

• Operatoriaus sužalojimas

• Susidūrimas su įranga

• Materialinė žala

Daugeliui pramoninių AGV programų reikalingas rankinis atstatymas arba valdomas paleidimas iš naujo.

7. Išmatuokite STO atsako laiką ir stabdymo atstumą

STO patvirtinimas nėra baigtas neįvertinus sustabdymo veikimo.

Kai STO aktyvuota:

Visas sustabdymo procesas apima:

1. Apsaugos įtaiso aptikimo laikas

2. Saugos PLC apdorojimo laikas

3. STO signalo perdavimo laikas

4. Servo pavaros sukimo momento pašalinimo laikas

5. Mechaninio stabdymo laikas

Veiksniai, įtakojantys AGV stabdymo atstumą

Stabdymo kelias priklauso nuo:

• AGV bendras svoris

• Naudingojo krovinio svoris

• Kelionės greitis

• Rato skersmuo

• Grindų trintis

• Akumuliatoriaus įtampos būklė

• Stabdžių reakcijos laikas

Didelės apkrovos AGV STO dažnai derinamas su:

• Elektromagnetiniai stabdžiai

• Mechaniniai laikymo stabdžiai

• Valdomos lėtėjimo funkcijos

8. Atlikite galutinį STO priėmimo testavimą ir dokumentuokite

Prieš pristatydami AGV, gamintojai turėtų sukurti visą STO patvirtinimo ataskaitą.

Dokumente turėtų būti:

Elektros dokumentacija

• STO laidų schema

• Saugos PLC konfigūracija

• Servo pavaros saugos parametrai

Testo įrašai

• Avarinio sustabdymo bandymo rezultatai

• Skaitytuvo paleidimo bandymo rezultatai

• STO kanalo gedimo testo rezultatai

• Iš naujo paleiskite patvirtinimo rezultatus

Saugos informacija

• Servo pavaros STO specifikacijos

• PFHd duomenys

• MTTFd vertė

• Diagnostinės aprėpties informacija

Geriausia AGV OĮG gamintojų praktika

Norėdami pagerinti STO patikimumą gamybos ir lauko operacijos metu:

Naudokite Servo varikliai su integruotomis STO funkcijomis

Integruoti servo sprendimai sumažina:

• Išoriniai laidai

• Valdymo spintos sudėtingumas

• Paleidimo laikas

Jie ypač tinka:

• Kompaktiški AMR

• Sandėlio robotai

• Mobilūs tikrinimo robotai

• Pramoniniai AGV

Įtraukite STO testavimą į kiekvieną gamybos ciklą

Masinės gamybos AGV atveju STO patvirtinimas turėtų tapti standartinio gamyklos priėmimo testo (FAT) dalimi.

Rekomenduojami patikrinimai:

• STO įvesties patikrinimas

• Saugios komunikacijos testas

• Avarinio stabdymo testas

• Gedimų diagnostikos testas

Išvada

Norint užtikrinti saugų ir patikimą veikimą, būtina patikrinti ir patvirtinti STO funkcijas AGV paleidimo metu. Visas STO patikros procesas turėtų apimti elektrinį patikrinimą, servo pavaros konfigūraciją, saugos paleidimo bandymą, gedimų modeliavimą, pakartotinio paleidimo prevenciją ir stabdymo kelio matavimą.

AGV ir AMR gamintojams tinkamai paruoštos STO sistemos suteikia:

• Didesnis operatoriaus saugumas

• Patikimesnis mašinos veikimas

• Lengvesnis saugos standartų laikymasis

• Greitesnis klientų priėmimas

Integruodami STO testavimą į AGV paleidimo darbo eigą, OĮG gamintojai gali pristatyti saugesnius autonominius automobilius su nuspėjamu ir pakartojamu saugos našumu.

3. Reikalingos diagnostinės aprėpties (DC) ir MTTFd vertės AGV STO saugos grandinėms

Saugos parametrų supratimas AGV programose

Kurdami AGV saugos sistemas, inžinieriai dažnai įvertina:

• Diagnostinė aprėptis (DC)

• Vidutinis laikas iki pavojingų gedimų (MTTFd)

• Našumo lygis (PL)

• Saugos vientisumo lygis (SIL)

Šie parametrai nustato, ar saugos grandinė gali patikimai aptikti pavojingus gedimus.

Diagnostinės aprėpties (DC) reikalavimai

Diagnostikos aprėptis apibūdina, kaip efektyviai saugos sistema aptinka gedimus.

Tipiškos kategorijos:

AGV servo STO sistemoms dažniausiai pirmenybė teikiama vidutinei arba aukštai diagnostikos aprėpčiai.

Diagnostinių funkcijų pavyzdžiai:

• STO kanalo stebėjimas

• Palyginimas tarp kanalų

• Vairavimo gedimų atsiliepimai

• Saugos PLC diagnostika

MTTFd reikalavimai AGV servo sistemos

MTTFd reiškia numatomą laiką iki pavojingo gedimo.

AGV pritaikymui:

Didesnės MTTFd vertės pagerina:

• Sistemos patikimumas

• Saugos klasifikacija

• Techninės priežiūros intervalai

Servo pavaros su integruotomis STO funkcijomis paprastai pateikia saugos duomenis, įskaitant:

• MTTFd vertė

• DC reitingas

• PFHd vertė

OEM AGV gamintojai, rinkdamiesi komponentus, turėtų paprašyti šių verčių iš servovariklio tiekėjų.

Kaip integruoti servo varikliai padeda AGV saugos projektavimui

Integruoti nuolatinės srovės servo varikliai ir BLDC servo varikliai su STO funkcijomis supaprastina saugos architektūrą derinant:

• Variklis

• Encoder

• Servo valdiklis

• Saugos įvesties sąsaja

Privalumai apima:

• Sumažintas laidų sudėtingumas

• Greitesnis paleidimas

• Mažesnė valdymo spinta

• Lengvesnis sertifikavimas

Kompaktiškiems AGV ir AMR integruoti servo sprendimai tampa vis populiaresni, nes jie sumažina sistemos integravimo laiką.

4. Kaip STO architektūra veikia kairiojo ir dešiniojo ratų sinchronizavimą AGV

Kodėl STO architektūra svarbi diferencialinės pavaros AGV

Dauguma pramoninių AGV ir AMR naudoja diferencialinės pavaros architektūrą , kai du nepriklausomi servo varikliai valdo kairįjį ir dešinįjį varančiuosius ratus. Reguliuojant greičio skirtumą tarp šių dviejų variklių, transporto priemonė gali judėti pirmyn, atbuline eiga, suktis ir suktis vietoje.

Tipiškas diferencialo pavaros AGV apima:

• Kairysis servo variklis

• Dešinės pusės servo variklis

• Nepriklausomos servo pavaros

• Kodavimo grįžtamojo ryšio sistemos

• Saugos PLC

• STO saugos įėjimai

Įprastai veikiant, abu varikliai veikia kartu naudodami judesio valdymo algoritmus. Tačiau kai įvyksta saugos įvykis, STO architektūra nustato, kaip greitai ir saugiai abu varikliai pereina į sukimo momento išjungimo būseną.

Netinkamai suprojektuota STO sistema gali sukelti netolygų ratų elgesį, dėl kurio:

• Netikėtas AGV sukimasis

• Ilgesnis stabdymo kelias

• Naudingosios apkrovos nestabilumas

• Sumažintas saugos efektyvumas

Todėl projektuojant STO reikia atsižvelgti į kairiojo ir dešiniojo ratų pavaros sinchronizavimą.

Diferencialinės pavaros AGV judesio valdymo supratimas

Kaip kairysis ir dešinysis varikliai valdo AGV judėjimą

Diferencialinės pavaros AGV keičia kryptį, valdydamas greičio santykį tarp dviejų ratų.

Pavyzdžiai:

Tiesus judėjimas

Abu varikliai sukasi tuo pačiu greičiu:

• Kairysis variklis = 100 aps./min

• Dešinysis variklis = 100 aps./min

Rezultatas:

• AGV juda tiesiai į priekį

Pasukimas į dešinę

Kairysis ratas sukasi greičiau:

• Kairysis variklis = 120 aps./min

• Dešinysis variklis = 80 aps./min

Rezultatas:

• AGV sklandžiai sukasi į dešinę

Sukasi vietoje

Varikliai sukasi priešingomis kryptimis:

• Kairysis variklis = pirmyn

• Dešinysis variklis = Atbulinė eiga

Rezultatas:

• AGV sukasi aplink savo centrinę ašį

Kadangi abu varikliai tiesiogiai veikia transporto priemonės stabilumą, saugos funkcijos, pvz., STO, turi koordinuotai išjungti abi pavaros sistemas.

Kaip STO veikia dviejų variklių AGV sistemose

Tipiška dviejų kanalų STO architektūra

Standartinė AGV saugos architektūra naudoja saugos PLC abiem servo pavaroms valdyti.

Pavyzdys:

saugos įtaisai (E-Stop / skaitytuvas / buferis) ↓ Saugos PLC ↓ STO kanalas 1 ───── Kairė servo pavara └───── Dešinė servo pavara STO kanalas 2 ─── kairė servo pavara └───── Dešinė servo pavara ↓ Kairysis variklis + dešinysis variklis 

Kai įvyksta saugos įvykis:

1. Saugos PLC aptinka pavojų

2. Abu STO kanalai yra pertraukti

3. Kairė servo pavara pašalina sukimo momentą

4. Dešinė servo pavara pašalina sukimo momentą

5. AGV pereina į saugią būseną

Tikslas yra užtikrinti, kad abu ratai nustotų generuoti varomąją jėgą beveik tuo pačiu metu.

Kodėl abu ratai turi patekti į STO vienu metu

1. Apsaugokite nuo netikėto AGV sukimosi

Jei tik vienas variklis patenka į STO, o kitas toliau gamina sukimo momentą, AGV gali netikėtai suktis.

Pavyzdys:

Prieš STO:

• Kairysis variklis: 200 aps./min

• Dešinysis variklis: 200 aps./min

Saugos įvykis įvyksta:

• Kairysis variklis: suaktyvintas STO

• Dešinysis variklis: vis dar veikia 200 aps./min

Rezultatas:

• Dešinysis ratas toliau stumia

• AGV sukasi aplink sustojusį ratą

Tai gali sukelti susidūrimo pavojų, ypač siauruose gamyklos koridoriuose.

2. Palaikykite transporto priemonės stabilumą esant dideliems kroviniams

Sunkiasvoriai AGV dažnai gabena:

• Automobilių komponentai

• Padėklai

• Žaliavos

• Pramoninė įranga

Kai vienas ratas praranda sukimo momentą prieš kitą:

Galimos pasekmės:

• Krovinio perjungimas

• Netolygi stabdymo jėga

• Transporto priemonės nukrypimas nuo kelio

• Padidėjęs stabdymo kelias

Didelės apkrovos AGV sinchronizuotas STO atsakas yra ypač svarbus.

3. Venkite netolygaus mechaninio įtempimo

Asimetrinio sukimo momento pašalinimas gali sukelti papildomą įtampą:

• Pavarų dėžės

• Ratų movos

• Varomieji velenai

• Mechaniniai rėmai

Sinchronizuota STO konstrukcija sumažina mechaninį smūgį avarinio stabdymo metu.

Kairiųjų ir dešiniųjų servo pavarų STO diegimo metodai

1 būdas: bendras dviejų kanalų STO valdymas

Tai yra labiausiai paplitęs būdas naudoti pramoninius AGV.

Abi servo pavaros gauna tuos pačius STO signalus.

Pavyzdys:

Privalumai:

• Paprasti laidai

• Lengvas saugos patvirtinimas

• Nuoseklus išjungimo laikas

Tinka:

• Sandėlio AGV

• Gamykliniai transporto robotai

• Vidaus AMR

2 metodas: individualus STO stebėjimas

Didesnio našumo AGV kiekviena variklio pavara gali turėti nepriklausomą saugos stebėjimą.

Pavyzdys:

saugos PLC ↓ Kairysis STO stebėjimas → Kairė servo pavara Dešinė STO stebėjimas → Dešinė servo pavara 

Privalumai:

• Individuali gedimų diagnostika

• Geresnis trikčių šalinimas

• Didesnės diagnostikos galimybės

Tinka:

• Sunkios apkrovos AGV

• Lauko mobilūs robotai

• Saugumui svarbios programos

Kaip servo pavaros reakcijos laikas įtakoja ratų sinchronizavimą

Net kai abu varikliai vienu metu gauna STO komandas, tikrasis sukimo momento pašalinimo laikas gali skirtis.

Veiksniai:

• Servo pavaros techninės įrangos dizainas

• Vidinis apdorojimo laikas

• Ryšio vėlavimas

• Variklio inercija

• Apkrovos būklė

Pavyzdžiui:

Kairiojo servo STO atsakas:

• 5 ms

Dešinysis servo STO atsakas:

• 8 ms

3 ms skirtumas gali atrodyti mažas, tačiau esant dideliam AGV greičiui, jis gali turėti įtakos stabdymo elgsenai.

Geriausia STO sinchronizavimo tobulinimo praktika

1. Naudokite suderintus servo variklius ir pavaras

Diferencialinės pavaros AGV pasirinkus identiškas servo sistemas, galima išlaikyti:

• Panašus reakcijos laikas

• Panašios sukimo momento charakteristikos

• Nuosekli diagnostika

Pavyzdžiai:

• Ta pati variklių serija

• Tas pats kodavimo tipas

• Ta pati STO vardinė pavara

2. Vietoj standartinio ryšio naudokite aparatūros pagrindu sukurtą STO

Nors kai kurie AGV naudoja komunikacija pagrįstas saugos funkcijas, aparatinės įrangos STO įėjimai dažnai yra teikiami pirmenybė avarinėms saugos funkcijoms.

Privalumai:

• Greitesnis atsakymas

• Nepriklausoma nuo programinės įrangos ryšio

• Lengvesnis saugos patvirtinimas

3. Sinchronizuokite stabdžių valdymą su STO

Sunkiems AGV vien STO gali neužtekti stabdymo jėgos.

Bendra saugos strategija:

Įprastas sustojimas:

→ Servo valdomas lėtėjimas

Avarinis stabdymas:

→ Servo sukimo momento pašalinimas + mechaninis stabdžių įjungimas

Stabdžių sistema turi veikti nuosekliai ant abiejų ratų.

4. Patvirtinkite kairiojo ir dešiniojo stabdymo veiksmingumą

Pradėdami eksploatuoti, inžinieriai turėtų išmatuoti:

• STO paleidimo laikas

• Kairiojo rato sustojimo laikas

• Dešiniojo rato sustojimo laikas

• Transporto priemonės stabdymo kelias

• Transporto priemonės krypties nuokrypis

AGV turėtų sustoti be:

• Per didelis sukimasis

• Šoninis dreifas

• Krovinio nestabilumas

STO ir AGV saugos standartai

Kurdami STO sistemas, AGV gamintojai dažniausiai atsižvelgia į:

IEC 61800-5-2

Apibrėžia su sauga susijusias reguliuojamo greičio pavarų funkcijas, įskaitant:

• Saugus sukimo momento išjungimas (STO)

• Safe Stop funkcijos

ISO 13849-1

Naudojamas vertinant:

• Našumo lygis (PL)

• Apsaugos grandinės patikimumas

• Diagnostinė aprėptis

IEC 62061

Pateikiami saugos gyvavimo ciklo reikalavimai mašinų valdymo sistemoms.

Specialūs svarstymai, skirti sunkiasvoriams diferencialinės pavaros AGV

Didelius naudingus krovinius vežančių AGV turėtų būti įvertinti papildomi saugos faktoriai.

Didelės inercijos apkrovos

Sunkios apkrovos toliau juda po sukimo momento pašalinimo.

Apsvarstykite:

• Stabdžių sukimo momentas

• Ratų trintis

• Grindų būklė

• Greičio ribojimas

Pasvirusi operacija

Šlaituose važiuojantys AGV reikalauja papildomo dėmesio.

Be tinkamo stabdymo:

• Transporto priemonė gali riedėti atgal

• Gali sumažėti apkrovos stabilumas

Rekomenduojami sprendimai:

• Servo varikliai su elektromagnetiniais stabdžiais

• STO kartu su mechaniniais laikymo stabdžiais

Lauko AGV programos

Lauko AGV gali patirti:

• Nelygūs paviršiai

• Temperatūros pokyčiai

• Vandens ir dulkių poveikis

Rekomenduojamos variklio savybės:

• IP65/IP67 apsauga

• Didelis atsparumas vibracijai

• Stabilus STO veikimas atšiaurioje aplinkoje

Išvada

STO architektūra tiesiogiai veikia kairiojo ir dešiniojo ratų sinchronizavimo saugą ir stabilumą diferencialinės pavaros AGV. Kadangi abu ratai nustato transporto priemonės judėjimą ir kryptį, abi servo pavaros turi patikimai ir vienu metu pereiti į STO būseną.

Gerai suprojektuota AGV STO sistema turėtų užtikrinti:

• Dviejų kanalų saugos valdymas

• Sinchronizuotas sukimo momento pašalinimas

• Patikimas gedimų aptikimas

• Kontroliuojamas pakartotinio paleidimo elgesys

• Patikrintas stabdymo efektyvumas

AGV ir AMR gamintojams pasirinkus servovariklius su integruota STO funkcionalumu, supaprastėja saugos projektavimas, kartu gerinamas sistemos patikimumas, paleidimo efektyvumas ir tarptautinių funkcinės saugos reikalavimų atitikimas.

5. Kaip STO įtakoja sunkiųjų AGV slydimo atstumą po sukimo momento pašalinimo

STO nereiškia greito mechaninio sustabdymo

Dažnas nesusipratimas yra tas, kad STO akimirksniu sustabdo AGV.

Tiesą sakant:

STO pašalina variklio sukimo momento generavimą.

AGV gali toliau judėti dėl:

• Transporto priemonės inercija

• Naudingojo krovinio svoris

• Grindų trintis

• Rato skersmuo

• Greitis

• Nuolydžio kampas

Šis likęs judėjimas vadinamas slydimo atstumu.

Veiksniai, įtakojantys AGV slydimo atstumą po STO

1. Bendra transporto priemonės masė

Sunkesniam AGV reikia ilgesnio stabdymo kelio.

Pavyzdys:

500 kg AGV, vežantis 1000 kg krovinį, turi žymiai didesnę inerciją nei nepakrautos transporto priemonės.

2. Kelionės greitis

Stabdymo kelias didėja maždaug pagal greičio kvadratą.

Didesniam greičiui reikia:

• Ilgesnis saugus atstumas

• Ankstesnis skaitytuvo aptikimas

3. Ratų ir grindų sąlygos

Veiksniai:

• Padangų medžiaga

• Grindų švara

• Paviršinės trinties koeficientas

Drėgnos arba dulkėtos grindys padidina slydimo atstumą.

4. Mechaninio stabdymo reakcijos laikas

Didelės apkrovos AGV:

STO dažnai derinamas su:

• Spyruokliniai stabdžiai

• Elektromagnetiniai stabdžiai

Stabdžių delsimas tiesiogiai veikia stabdymo efektyvumą.

Kaip AGV inžinieriai patvirtina STO stabdymo atstumą

Priėmimo bandymo metu:

Išmatuoti:

1. AGV važiavimo greitis

2. STO gaiduko padėtis

3. Variklio sukimo momento pašalinimo laikas

4. Galutinė sustojimo padėtis

Išmatuotas atstumas turi atitikti saugos reikalavimus, apibrėžtus:

• Rizikos vertinimas

• Saugos skaitytuvo konfigūracija

• AGV veikimo aplinka

Papildomos AGV STO sistemos priėmimo aplinkybės

Programinės įrangos konfigūracijos patikrinimas

Prieš pristatydami inžinieriai turėtų patikrinti:

• STO parametrai

• Servo pavaros programinė įranga

• Saugos PLC logika

• Bendravimo būsena

• Gedimų valdymo strategija

Aplinkos patikimumo bandymai

AGV dažnai veikia nuolat.

STO sistemos turėtų būti išbandytos pagal:

• Maksimali naudingoji apkrova

• Maksimalus greitis

• Temperatūros kitimas

• Ilgi veikimo ciklai

Reikalingi dokumentai OĮG pristatymui

Profesionalus AGV STO priėmimo paketas turėtų apimti:

• Elektros schema

• STO laidų schema

• Saugos patvirtinimo ataskaita

• Bandymų įrašai

• Servo pavaros saugos duomenys

• Rizikos vertinimo dokumentai

Išvada: pastatas patikimas AGV Servo STO sistemos nuo laidų iki patvirtinimo

Patikima AGV saugos sistema reikalauja daug daugiau nei pasirinkti servovariklius su STO funkcionalumu. Visas procesas apima teisingą dviejų kanalų laidų sujungimą, saugos PLC integravimą, funkcinį testavimą, diagnostinį patikrinimą ir stabdymo atstumo patvirtinimą.

AGV ir AMR gamintojams servo varikliai su integruotomis STO funkcijomis suteikia didelių pranašumų:

• Supaprastinta saugos architektūra

• Sumažintas laidų skaičius

• Greitesnis paleidimas

• Didesnis patikimumas

• Lengvesnis tarptautinių saugos standartų laikymasis

Laikydamiesi struktūrizuoto STO paleidimo ir priėmimo proceso, OĮG gamintojai gali sukurti saugesnius AGV su nuspėjamu stabdymo elgesiu ir ilgalaikiu veikimo patikimumu.

DUK apie AGV Servo STO testavimą ir patvirtinimą

1 DUK: Kas yra STO testavimas AGV servo sistemose?

Atsakymas:

STO bandymas AGV servo sistemose yra procesas, kuriuo patikrinama, ar saugaus sukimo momento išjungimo funkcija tinkamai veikia įvykus saugos įvykiui. Tai patvirtina, kad servo pavara gali saugiai pašalinti variklio sukimo momentą, gavusi signalus iš saugos įtaisų, tokių kaip avarinis stabdymas, saugos skaitytuvai ir saugos PLC.

Pradėdami eksploatuoti, inžinieriai išbando STO laidus, pavaros reakciją, gedimų aptikimą, pakartotinio paleidimo prevenciją ir stabdymo veikimą, kad užtikrintų saugų AGV veikimą.

2 DUK: Kodėl STO patvirtinimas svarbus AGV paleidimo metu?

Atsakymas:

STO patvirtinimas yra būtinas, nes sumontavus STO palaikantį servovariklį automatiškai negarantuojama saugi AGV sistema. Turi būti išbandyta visa saugos grandinė, įskaitant saugos jutiklius, PLC logiką, STO įėjimus, servo pavaras ir variklio atsaką.

Tinkamas STO patvirtinimas padeda išvengti:

• Netikėtas AGV judėjimas

• Apsaugos grandinės gedimai

• Neteisingas avarinio stabdymo elgesys

• Sertifikavimo problemos kliento priėmimo metu

3 DUK: Kaip išbandyti dviejų kanalų STO įėjimus AGV servo pavaroje?

Atsakymas:

Dviejų kanalų STO testavimui reikia atskirai patikrinti ir STO1, ir STO2 įvestis.

Įprasta bandymo procedūra apima:

1. Patikrinkite STO1 ir STO2 laidus

2. Įjunkite avarinį sustabdymą arba saugos skaitytuvą

3. Patvirtinkite, kad abu STO kanalai persijungė į saugią būseną

4. Patikrinkite servo pavaros STO būsenos atsiliepimus

5. Patikrinkite, ar variklis negali generuoti sukimo momento

Inžinieriai taip pat turėtų atjungti kiekvieną STO kanalą atskirai, kad patvirtintų gedimų aptikimo galimybes.

4 DUK: Kas atsitinka, kai STO įjungiamas AGV servo variklyje?

Atsakymas:

Įjungus STO, servo pavara iš karto išjungia galios pakopą, neleidžiant varikliui generuoti sukimo momento.

AGV variklis:

• Nustokite generuoti varomąją jėgą

• Įveskite saugaus sukimo momento išjungimo būseną

• Praneškite apie STO būseną arba saugos gedimą

Tačiau STO aktyviai nestabdo transporto priemonės. AGV gali toliau judėti dėl inercijos, naudingosios apkrovos svorio ir grindų sąlygų.

5 DUK: Kaip STO veikia kairiojo ir dešiniojo ratų sinchronizavimą diferencialinės pavaros AGV?

Atsakymas:

Diferencialinės pavaros AGV tiek kairysis, tiek dešinysis servovarikliai turi gauti STO komandas vienu metu.

Jei vienas ratas į STO patenka anksčiau nei kitas:

• AGV gali netikėtai pasisukti

• Gali sumažėti automobilio stabilumas

• Sunkios apkrovos gali pasislinkti

• Stabdymo kelias gali padidėti

Sinchronizuota dviejų kanalų STO architektūra užtikrina, kad abu varikliai pašalina sukimo momentą beveik tuo pačiu metu.

6 DUK: Ar AGV gali automatiškai paleisti iš naujo po STO išleidimo?

Atsakymas:

Paprastai AGV neturėtų automatiškai įsijungti iš naujo po STO aktyvinimo.

Saugiai iš naujo paleisties seka paprastai reikalauja:

1. Nuimkite apsauginį gaiduką

2. Iš naujo nustatykite saugos PLC

3. Įjunkite AGV valdymo sistemą

4. Siųsti naują judėjimo komandą

Užkirtus kelią automatiniam paleidimui iš naujo sumažina netikėto transporto priemonės judėjimo šalia operatorių riziką.

7 DUK: Kokie testai turėtų būti įtraukti į AGV STO priėmimo testą?

Atsakymas:

Išsamus AGV STO priėmimo testas turėtų apimti:

• Avarinio stabdymo testas

• Saugos skaitytuvo aktyvavimo testas

• STO kanalo gedimo testas

• Iš naujo paleiskite prevencinį testą

• Servo pavaros gedimų diagnostikos testas

• Stabdymo kelio matavimas

Šiais bandymais prieš pristatymą patikrinama, ar AGV saugos sistema atitinka projektavimo reikalavimus.

8 DUK: Ar STO nedelsiant sustabdo AGV?

Atsakymas:

Ne. STO pašalina variklio sukimo momentą, bet fiziškai nesustabdo transporto priemonės iš karto.

Faktinis stabdymo kelias priklauso nuo:

• AGV svoris

• Naudingojo krovinio masė

• Kelionės greitis

• Ratų trintis

• Stabdžių reakcijos laikas

• Grindų sąlygos

Didelės apkrovos AGV STO dažnai derinamas su mechaniniais stabdžiais arba kontroliuojamomis lėtėjimo funkcijomis.

9 DUK: Kokius saugos parametrus reikia patikrinti AGV STO sistemoms?

Atsakymas:

Svarbūs saugos parametrai yra šie:

• Diagnostinė aprėptis (DC)

• Vidutinis laikas iki pavojingų gedimų (MTTFd)

• Pavojingo gedimo tikimybė per valandą (PFHd)

• Našumo lygis (PL)

• Saugos vientisumo lygis (SIL)

Šios vertės padeda nustatyti, ar AGV saugos sistema atitinka funkcinius saugos reikalavimus.

10 DUK: Kodėl AGV gamintojai renkasi servo varikliai su integruotomis STO funkcijomis?

Atsakymas:

Integruoti STO servo varikliai supaprastina AGV saugos konstrukciją, sujungiant variklio valdymą ir saugos funkcijas viename kompaktiškame sprendime.

Privalumai:

• Sumažintas laidų sudėtingumas

• Mažesnės valdymo spintos

• Greitesnis paleidimas

• Lengvesnis saugos patvirtinimas

• Pagerintas sistemos patikimumas

Jie plačiai naudojami:

• AGV

• AMR

• Sandėlio robotai

• Išmaniosios gamyklos automatizavimo sistemos