Zemsprieguma līdzstrāvas servomotoru izvēle un divkanālu STO integrēšana AGV energosistēmām

Ievads: kāpēc drošas un uzticamas servopiedziņas sistēmas ir būtiskas mūsdienu AGV

Automatizētie vadāmie transportlīdzekļi (AGV) un autonomie mobilie roboti (AMR) kļūst par būtiskām sastāvdaļām viedās rūpnīcās, noliktavās, loģistikas centros un automatizētās ražošanas līnijās. Tā kā AGV sistēmas pāriet no vienkāršām transportēšanas platformām uz viedajiem mobilajiem robotiem, kas spēj pārvadāt smagas kravas, darbojas nepārtraukti un sadarbojas ar cilvēkiem, prasības to piedziņas sistēmām ir ievērojami pieaugušas.

Motora sistēma vairs nav atbildīga tikai par kustību. Mūsdienu AGV ir nepieciešams:

• Liels starta griezes moments lielas slodzes paātrinājumam

• Precīza ātruma un pozīcijas kontrole

• Stabila darbība nepārtrauktas darbības apstākļos

• Kompakta integrācija, lai ietaupītu vietu uzstādīšanai

• Funkcionāli drošības līdzekļi, lai novērstu neparedzētu kustību

• Uzticama komunikācija ar drošības kontrolieriem un PLC sistēmām

Starp dažādiem piedziņas risinājumiem, Zemsprieguma līdzstrāvas servomotori ar divkanālu STO (Safe Torque Off) ir kļuvuši par iecienītāko izvēli progresīviem AGV ražotājiem, jo ​​tie apvieno kustības veiktspēju, energoefektivitāti un funkcionālo drošību vienā integrētā risinājumā.

Tipiska AGV servopiedziņas sistēma sastāv no:

• Zemsprieguma līdzstrāvas servomotors

• Servo kontrolieris / draiveris

• Kodētāja atgriezeniskās saites sistēma

• Drošības ievades interfeiss

• Mehāniskās bremzes (pēc izvēles)

• Sakaru saskarne, piemēram, CANopen Safety, EtherCAT Safety vai drošības PLC savienojums

Šajā rakstā ir paskaidrots, kā izvēlēties pareizos zemsprieguma līdzstrāvas servomotorus AGV lietojumiem un kā integrēt divkanālu STO drošības funkcijas AGV energosistēmās.

1. Kā izvēlēties pareizo zemsprieguma līdzstrāvas servomotoru un draiveri AGV lietojumprogrammām?

1.1 Pirms motora izvēles izprotiet AGV slodzes prasības

Pirmais solis AGV servomotora izvēlē ir transportlīdzekļa faktisko mehānisko prasību noteikšana.

Atšķirībā no parastajām rūpnieciskajām mašīnām AGV bieži piedzīvo:

• Bieža paātrināšana un palēninājums

• Kustība uz priekšu un atpakaļ

• Slodzes variācija

• Darbība ar slīpu virsmu

• Nepārtraukta 24/7 darbība

Tāpēc nepietiek ar motora izvēli, pamatojoties tikai uz nominālo jaudu.

Galvenie parametri ietver:

Piemēram, lieljaudas AGV, kas pārvadā 500 kg, ir nepieciešams ievērojami lielāks starta griezes moments nekā vieglam noliktavas robotam, pat ja abi darbojas ar līdzīgu ātrumu.

1.2 Aprēķiniet nepieciešamo griezes momentu AGV piedziņas motori

Griezes momenta pamatprasību var aprēķināt, pamatojoties uz:

T=F×rT = F eizes r

T=F×r

Kur:

• T = nepieciešamais riteņa griezes moments

• F = vilces spēks

• r = riteņa rādiuss

Vilces spēks ietver:

• Transportlīdzekļa paātrinājuma spēks

• Rites pretestība

• Slīpuma pretestība

• Slodzes berze

AGV lietojumos motoram parasti ir jānodrošina pietiekama griezes momenta rezerve, lai tiktu galā ar neparedzētiem apstākļiem.

Ieteicamie dizaina apsvērumi:

• Nepārtrauktam griezes momentam jāatbilst parastajām darbības prasībām

• Maksimālajam griezes momentam vajadzētu atbalstīt paātrinājumu un ārkārtas apstākļus

• Motora pārslodzes spējai vajadzētu izturēt īslaicīgas lielas slodzes

Zemsprieguma līdzstrāvas servomotori ir īpaši piemēroti, jo tie nodrošina:

• Augsts griezes momenta blīvums

• Ātra atbilde

• Precīza ātruma regulēšana

• Lieliska veiktspēja zemā ātrumā

2. Priekšrocības Integrēti AGV līdzstrāvas servomotori ar STO funkciju

Mūsdienu AGV (Automated Guided Vehicle) un AMR (Autonomous Mobile Robot) sistēmām ir nepieciešams vairāk nekā vienkārša motora rotācija. Viņiem ir nepieciešams kustības risinājums, kas apvieno lielu griezes momentu, precīzu vadību, kompaktu dizainu un funkcionālo drošību . Tradicionālās AGV piedziņas arhitektūras, kurās izmanto atsevišķus motorus, servopiedziņas un ārējos drošības komponentus, bieži palielina sistēmas sarežģītību un samazina uzticamību.

Integrētie AGV līdzstrāvas servomotori ar STO (Safe Torque Off) funkciju atrisina šīs problēmas, apvienojot motoru, servo kontrolieri, kodētāja saskarni un drošības funkcijas kompaktā viedā piedziņas blokā. Šis dizains ir kļuvis arvien populārāks AGV OEM ražotāju, loģistikas automatizācijas uzņēmumu un mobilo robotu izstrādātāju vidū.

2.1. Vienkāršota AGV sistēmas arhitektūra ar integrētu motora un vadītāja dizainu

Tradicionālajām AGV piedziņas sistēmām parasti ir nepieciešami vairāki neatkarīgi komponenti:

• Līdzstrāvas motors

• Servo piedziņa/kontrolieris

• Kodētāja modulis

• Drošības relejs

• Ārējā vadu instalācija

• Komunikācijas moduļi

Šī arhitektūra palielinās:

• Prasības kabineta telpai

• Elektroinstalācijas sarežģītība

• Uzstādīšanas laiks

• Apkopes grūtības

• Iespējamie atteices punkti

Integrēts līdzstrāvas servomotors apvieno šīs sastāvdaļas vienā kompaktā vienībā.

Tipisks integrēts AGV servomotors ietver:

• Bezsuku līdzstrāvas motors (BLDC)

• Augstas izšķirtspējas kodētājs

• Iebūvēts servo kontrolieris

• Strāvas cilpas un ātruma cilpas kontrole

• Komunikācijas interfeiss

• Divu kanālu STO drošības ieeja

Šī integrētā konstrukcija ļauj AGV ražotājiem izveidot kompaktāku un uzticamāku piedziņas sistēmu.

Galvenās priekšrocības:

Samazinātas elektroinstalācijas prasības

Salīdzinot ar parastajiem risinājumiem, integrētie servomotori novērš daudzus ārējos kabeļus, īpaši:

• Atsevišķi kodētāja kabeļi

• Motora vadītāja savienojuma kabeļi

• Papildu vadības vadi

Tas ir ļoti izdevīgi AGV, kur iekšējā uzstādīšanas vieta ir ierobežota.

Ātrāka sistēmas integrācija

OEM ražotāji var saīsināt izstrādes ciklus, jo motora sistēma jau ir optimizēta:

• Kustību vadība

• Ātruma regulēšana

• Griezes momenta vadība

• Drošības funkcijas

Tā vietā, lai izstrādātu visu piedziņas arhitektūru no nulles, inženieri var tieši integrēt motoru AGV platformā.

2.2 Uzlabota funkcionālā drošība ar divkanālu STO tehnoloģiju

Drošība ir viena no svarīgākajām prasībām mūsdienu AGV, kas darbojas rūpnīcās, noliktavās un cilvēka un mašīnas sadarbības vidē.

Atšķirībā no tradicionālajām avārijas apturēšanas metodēm, kas vienkārši atvieno strāvu, STO tieši atspējo servomotora griezes momenta radīšanas spēju.

Kad STO ir aktivizēts:

• Motora strāvas izvade ir droši pārtraukta

• Griezes momenta radīšana tiek noņemta

• Tiek novērsta neparedzēta motora kustība

AGV paliek ar elektrisku piedziņu, kamēr motors nevar radīt braukšanas griezes momentu.

Kāpēc divkanālu STO ir svarīga AGV lietojumprogrammām

Divu kanālu STO dizains izmanto divus neatkarīgus drošības ievades kanālus.

Piemēram:

• STO 1. kanāls

• STO 2. kanāls

Abiem kanāliem jādarbojas pareizi, lai uzturētu normālu motora darbību.

Ja vienā kanālā rodas:

• Īssavienojums

• Elektroinstalācijas kļūme

• Komponentu kļūme

Drošības sistēma var noteikt neparastu stāvokli un novērst nedrošu darbību.

Tas nodrošina:

• Augstāka kļūdu noteikšanas iespēja

• Uzlabota drošības integritāte

• Labāka atbilstība rūpnieciskās drošības standartiem

AGV ražotājiem, kuru mērķauditorija ir starptautiskie tirgi, divkanālu STO palīdz izpildīt drošības prasības, kas saistītas ar:

• Mašīnu drošība

• Funkcionālā drošība

• Cilvēka un robota sadarbība

2.3 Uzlabota kustības veiktspēja un vadības precizitāte

AGV nepieciešama precīza kustības kontrole, īpaši tādos lietojumos kā:

• Noliktavas navigācija

• Automatizētās ražošanas līnijas

• Materiālu transportēšana

• Robotu dokstacijas

Integrētie līdzstrāvas servomotori nodrošina slēgta cikla vadību, izmantojot kodētāja atgriezenisko saiti.

Salīdzinot ar atvērtā cikla motoru sistēmām, servo vadība nodrošina:

Precīza ātruma regulēšana

Kontrolieris nepārtraukti uzrauga faktisko motora ātrumu un automātiski pielāgo jaudu.

Priekšrocības:

• Stabila zema ātruma darbība

• Vienmērīgs paātrinājums un palēninājums

• Samazinātas ātruma svārstības mainīgas slodzes apstākļos

Augsta griezes momenta reakcija

AGV bieži ieslēdzas un apstājas darbības laikā.

Integrētie servomotori nodrošina:

• Ātra griezes momenta reakcija

• Spēcīga starta spēja

• Labāka kāpšanas veiktspēja

Tas ir īpaši svarīgi AGV, kas pārvadā smagas kravas vai darbojas uz rampām.

Labākas pozicionēšanas iespējas

Kodētāja atsauksmes ļauj:

• Precīza pozicionēšana

• Precīza dokstacija

• Uzlabota navigācijas veiktspēja

Tas palīdz AGV sasniegt augstāku automatizācijas precizitāti viedajās rūpnīcās.

2.4 Kompakts dizains un vietas taupīšanas priekšrocības

AGV ir stingri ierobežojumi attiecībā uz mehānisko telpu, jo akumulatoriem, sensoriem, kontrolleriem un piedziņas sistēmām ir jāietilpst kompaktā šasijā.

Integrētie servomotori nodrošina mazāku uzstādīšanas vietu salīdzinājumā ar atsevišķām motora piedziņas sistēmām.

Ieguvumi ietver:

Samazināts vadības skapja izmērs

Tradicionālajām servo sistēmām ir nepieciešams:

• Ārējie servo pastiprinātāji

• Termināļu bloki

• Papildu dzesēšanas sistēmas

Integrētie risinājumi samazina vai novērš šīs sastāvdaļas.

Elastīgs mehāniskais dizains

Kompakts servomotors ļauj AGV dizaineriem:

• Samaziniet šasijas izmēru

• Palieliniet akumulatora ietilpību

• Uzlabojiet kravnesības koeficientu

• Optimizējiet riteņu novietojumu

Maziem AMR un mobilajiem robotiem vietas taupīšana var tieši uzlabot sistēmas vispārējo veiktspēju.

2.5. augstāka energoefektivitāte un ilgāks akumulatora darbības laiks

Akumulatora efektivitāte ir kritisks faktors AGV, jo darbības laiks tieši ietekmē produktivitāti.

Integrētie līdzstrāvas servomotori uzlabo energoefektivitāti, izmantojot:

Inteliģenta strāvas kontrole

Servo kontrolleris pielāgo motora strāvu atbilstoši faktiskajām slodzes prasībām.

Kad AGV ir nepieciešams mazāks griezes moments:

• Motora strāva samazinās

• Enerģijas patēriņš ir samazināts

• Akumulatora darbības laiks palielinās

Samazināts jaudas zudums

Salīdzinot ar lielizmēra ārējām piedziņas sistēmām, integrētie servo risinājumi samazina:

• Kabeļu zudumi

• Konversijas zaudējumi

• Nevajadzīgs enerģijas patēriņš

Tas palīdz AGV sasniegt:

• Ilgāki darbības cikli

• Samazināta uzlādes biežums

• Zemākas ekspluatācijas izmaksas

2.6. Labāka uzticamība nepārtrauktā AGV darbībā 24/7

Daudzi rūpnieciskie AGV nepārtraukti darbojas:

• Izplatīšanas centri

• Automobiļu rūpnīcas

• Elektronikas ražotnes

• Loģistikas noliktavas

Tāpēc piedziņas sistēmām ir jāiztur:

• Nepārtraukta darbība

• Vibrācija

• Bieža paātrināšanās

• Termiskais stress

Integrētie servomotori uzlabo uzticamību, samazinot ārējo savienojumu skaitu.

Priekšrocības ietver:

Mazāk neveiksmju punktu

Vienkāršota sistēma samazina riskus, ko izraisa:

• Vaļīgi savienotāji

• Kabeļa bojājumi

• Nepareiza elektroinstalācija

Labāka vides aizsardzība

Daudzi integrētie AGV servomotori atbalsta:

• IP65 aizsardzība

• Putekļu izturība

• Izturība pret ūdens šļakatām

• Rūpnieciskā temperatūras darbība

Tas padara tos piemērotus prasīgai rūpnieciskai videi.

2.7 Vienkāršāka apkope un traucējummeklēšana

AGV operatoriem dīkstāves tieši ietekmē ražošanas efektivitāti.

Integrētie servomotori vienkāršo apkopi, izmantojot:

Iebūvēta diagnostika

Daudzi uzlaboti servomotori nodrošina:

• Atsauksmes par defektiem

• Pārstrāvas aizsardzība

• Pārmērīgas temperatūras trauksmes signāli

• Kodētāja kļūdu noteikšana

• STO statusa uzraudzība

Tehniskās apkopes inženieri var ātri noteikt problēmas, nepārbaudot vairākus komponentus.

Ātrāka nomaiņa

Tā kā motors un kontrolieris ir integrēti:

• Nepieciešams nomainīt mazāk komponentu

• Uzstādīšanas laiks tiek samazināts

• Sistēmas atkopšana kļūst ātrāka

Tas ir īpaši vērtīgi lieliem AGV autoparkiem.

2.8. Elastīga komunikācija viedajām AGV sistēmām

Mūsdienu AGV ir nepieciešama saziņa starp:

• Kustību kontrolieri

• Drošības PLC

• Autoparka vadības sistēmas

• Navigācijas sistēmas

Integrētie līdzstrāvas servomotori var atbalstīt sakaru protokolus, piemēram:

• CANopen

• CANopen drošība

• EtherCAT

• RS485

• Modbus RTU

Tas ļauj:

• Motora uzraudzība reāllaikā

• Parametru konfigurācija

• Attālā diagnostika

• Inteliģenta autoparka vadība

Rūpniecība 4.0 lietojumprogrammām komunikācijas iespējas kļūst par galveno atlases faktoru, izvēloties AGV motoru piegādātāji.

2.9. Zemākas kopējās īpašuma izmaksas (TCO)

Lai gan integrētajiem servomotoriem var būt augstākas sākotnējās komponentu izmaksas salīdzinājumā ar pamata līdzstrāvas motoriem, tie bieži nodrošina zemākas kopējās sistēmas izmaksas.

Ietaupījumi nāk no:

Samazinātas inženiertehniskās izmaksas

Mazāk laika nepieciešams:

• Elektriskais dizains

• Elektroinstalācijas izstrāde

• Programmatūras integrācija

Samazinātas uzstādīšanas izmaksas

Vienkāršoti savienojumi samazina:

• Montāžas laiks

• Darba prasības

• Atkļūdošanas darba slodze

Samazinātas uzturēšanas izmaksas

Augstāka uzticamība un iebūvēta diagnostika samazina:

• Dīkstāve

• Prasības rezerves daļām

• Pakalpojuma izmaksas

AGV OEM ražotājiem kopējās dzīves cikla izmaksas bieži vien ir svarīgākas par sākotnējo pirkuma cenu.

Secinājums: kāpēc integrētie līdzstrāvas servomotori ar STO ir ideāli piemēroti modernām AGV sistēmām

Integrētie AGV līdzstrāvas servomotori ar divu kanālu STO nodrošina pilnīgu kustības un drošības risinājumu nākamās paaudzes automatizētajiem transportlīdzekļiem.

To galvenās priekšrocības ietver:

• Vienkāršota sistēmas arhitektūra

• Samazināta vadu sarežģītība

• Augstas precizitātes servo vadība

• Uzlabota funkcionālā drošība

• Kompakta mehāniskā konstrukcija

• Uzlabota energoefektivitāte

• Uzticama darbība 24/7

• Vieglāka apkope

• Elastīgas komunikācijas iespējas

AGV un AMR ražotājiem integrēta servomotora ar STO funkciju izvēle ir ne tikai motora izvēles lēmums, bet arī stratēģiska izvēle, lai uzlabotu drošību, efektivitāti un ilgtermiņa sistēmas uzticamību.

Jkongmotor pielāgotas servomotora kustības

Vienas pieturas integrēts līdzstrāvas servomotoru risinājumu nodrošinātājs

3. Vai AGV servomotoriem jāizmanto 24 V vai 48 V barošanas avots?

Pareiza barošanas avota sprieguma izvēle ir viens no svarīgākajiem lēmumiem, projektējot AGV (Automated Guided Vehicle) vai AMR (Autonomous Mobile Robot) piedziņas sistēmu. Izvēle starp 24 V līdzstrāvas servomotoriem un 48 V līdzstrāvas servomotoriem tieši ietekmē:

• Motora jaudas spēja

• Akumulatora efektivitāte

• Pašreizējais patēriņš

• Siltuma veiktspēja

• Elektroinstalācijas prasības

• AGV kravnesība

• Vispārējā sistēmas uzticamība

Nav universālas atbildes, ka 24V vienmēr ir labāks par 48V vai otrādi. Optimālais spriegums ir atkarīgs no AGV kravnesības, darbības ātruma, darba vides, akumulatora arhitektūras un drošības prasībām.

Mūsdienīgiem AGV lietojumiem 24 V sistēmas parasti izmanto kompaktiem mobilajiem robotiem un vieglajiem loģistikas transportlīdzekļiem, savukārt 48 V servosistēmas arvien vairāk tiek izmantotas lieljaudas AGV, kam nepieciešams lielāks griezes moments un ilgāks darbības laiks.

3.1. Izpratne par saistību starp spriegumu, strāvu un motora jaudu

Galvenās attiecības starp elektrisko jaudu, spriegumu un strāvu ir:

Jauda (W) = spriegums (V) × strāva (A)

Tam pašam motora jaudai:

• Zemāka sprieguma sistēmai nepieciešama lielāka strāva

• Augstāka sprieguma sistēmai nepieciešama mazāka strāva

Piemēram:

400 W AGV servomotoram ir nepieciešams aptuveni:

24V sistēma:

400 W ÷ 24 V ≈ 16,7 A

48V sistēma:

400 W ÷ 48 V ≈ 8,3 A

48 V sistēmai ir nepieciešama aptuveni puse no strāvas, salīdzinot ar 24 V sistēmu.

Zemāka strāva sniedz vairākas priekšrocības:

• Samazināta kabeļu apkure

• Mazāka stieples diametra prasības

• Mazāki elektriskie zudumi

• Labāka efektivitāte ilgstošas ​​darbības laikā

Tas ir viens no iemesliem, kāpēc daudzi vidējas un lieljaudas AGV virzās uz 48 V arhitektūru.

3.2 Priekšrocības 24 V līdzstrāvas servomotori AGV lietojumiem

24 V līdzstrāvas servomotori joprojām ir viens no visplašāk izmantotajiem risinājumiem AGV un AMR sistēmās, īpaši kompaktiem un iekštelpu lietojumiem.

3.2.1. Piemērots maziem un vidējiem AGV

24 V servo sistēmas parasti izmanto:

• Noliktavu AGV

• Piegādes roboti

• Pārbaudes roboti

• Slimnīcu transporta roboti

• Mazie materiālu iekraušanas transportlīdzekļi

Raksturīgās īpašības:

• Kravnesība: viegla līdz vidēja slodze

• Darba ātrums: zems līdz vidējs ātrums

• Iekštelpu vide

• Īsi ceļojumu attālumi

Šiem lietojumiem 24 V nodrošina pietiekamu griezes momentu, vienlaikus saglabājot vienkāršu elektriskās sistēmas darbību.

3.2.2. Labāka saderība ar standarta AGV akumulatoru sistēmām

Daudzi kompaktie AGV izmanto:

• 24V litija baterijas

• 24V svina-skābes akumulatori

• 24V rūpnieciskās barošanas sistēmas

24 V servomotora izmantošana ļauj tieši integrēt ar esošajām akumulatoru platformām bez papildu sprieguma pārveidošanas.

Ieguvumi ietver:

• Zemākas sistēmas izmaksas

• Vienkāršota akumulatora vadība

• Vieglāka apkope

• Plašāka komponentu pieejamība

3.2.3. Mazāks drošības risks

No elektriskās drošības viedokļa 24 V sistēmas sniedz priekšrocības:

• Zemāks elektriskās strāvas trieciena risks

• Vieglāka drošības prasību ievērošana

• Vienkāršāks aizsardzības dizains

Uz cilvēku vērstiem AGV, kas darbojas:

• Slimnīcas

• Biroji

• Mazumtirdzniecības vide

Bieži vien priekšroka tiek dota 24 V sistēmām to drošāku zemsprieguma raksturlielumu dēļ.

3.2.4. Zemākas sākotnējās sistēmas izmaksas

Salīdzinot ar augstāka sprieguma sistēmām, 24 V risinājumiem parasti ir nepieciešams:

• Zemākas cenas akumulatori

• Vienkāršāki kontrolieri

• Lētākas jaudas sastāvdaļas

Izmaksu ziņā jutīgiem AGV lietojumiem 24 V joprojām ir pievilcīga izvēle.

3.3. 24 V servomotoru ierobežojumi lieljaudas AGV lietojumos

Lai gan 24 V sistēmas tiek plaši izmantotas, tām ir ierobežojumi, ja AGV nepieciešama lielāka veiktspēja.

3.3.1. Lielāks pašreizējais pieprasījums

Palielinoties motora jaudai, strāva ievērojami palielinās.

Augsta strāva rada izaicinājumus:

• Vairāk kabeļu apkures

• Lielāks stieples izmērs

• Augstākas prasības savienotājiem

• Palielināti jaudas zudumi

Piemēram, lieljaudas AGV, kam nepieciešami vairāki simti vatu uz riteni, var kļūt neefektīvi, izmantojot 24 V sistēmas.

3.3.2. Samazināta efektivitāte lielām slodzēm

Lielie AGV, kas pārvadā:

• Automobiļu sastāvdaļas

• Paletes

• Rūpnieciskie materiāli

nepieciešams liels griezes moments šādos gadījumos:

• Sākas

• Paātrinājums

• Kāpšana uz rampas

24 V sistēmai var būt nepieciešama ļoti liela strāvas izvade, palielinot:

• Akumulatora patēriņš

• Termiskais stress

• Kontroliera darba slodze

3.4 Priekšrocības 48 V līdzstrāvas servomotori lieljaudas AGV

48 V servomotori kļūst arvien populārāki rūpnieciskajos AGV lietojumos, jo tie nodrošina lielāku jaudas blīvumu un labāku efektivitāti.

3.4.1. Lielāka jauda

48 V sistēmas ir labāk piemērotas:

• Lieljaudas AGV

• Autonomie autoiekrāvēji

• Rūpnīcas transporta roboti

• Āra mobilie roboti

• Lieli AMR

Tipiski lietojumi ietver:

• Kravas no vairākiem simtiem kilogramu līdz vairākām tonnām

• Pārvadājumi lielos attālumos

• Nepārtraukta rūpnieciskā darbība

3.4.2. Zemāka strāva un labāka siltuma veiktspēja

Tā kā 48 V motoram ir nepieciešama mazāka strāva tai pašai jaudai, tas samazina:

• Motora vadītāja siltuma ražošana

• Kabeļa temperatūras paaugstināšanās

• Akumulatora izlādes stress

Tas uzlabo:

• Sistēmas uzticamība

• Darbības efektivitāte

• Komponentu kalpošanas laiks

AGV, kas darbojas 24/7, termiskā veiktspēja ir būtisks konstrukcijas faktors.

3.4.3. Ilgāks akumulatora darbības laiks

48 V sistēma uzlabo akumulatora izmantošanu, jo:

• Elektriskie zudumi tiek samazināti

• Pašreizējās virsotnes ir zemākas

• Uzlabojas enerģijas pārveidošanas efektivitāte

Ieguvumi:

• Ilgāki darbības cikli

• Retāka uzlāde

• Augstāka produktivitāte

Tas ir īpaši svarīgi:

• Automatizētās noliktavas

• Gudras rūpnīcas

• Loģistikas centri

3.4.4. Labāka veiktspēja lietojumiem ar lielu griezes momentu

Smagajiem AGV ir nepieciešams spēcīgs griezes moments šādos gadījumos:

• Sākotnējā kustība

• Slodzes paātrinājums

• Slīpuma kāpšana

• Avārijas apstāšanās

48V servomotori sniedz priekšrocības:

• Maksimālā griezes momenta izvade

• Dinamiskā reakcija

• Nepārtrauktas darbības iespēja

Tie bieži tiek savienoti pārī ar:

• Planētu pārnesumkārbas

• Riteņu piedziņas agregāti

• Integrēti servo piedziņas

lai sasniegtu augstāku vilces veiktspēju.

3,5 24 V un 48 V AGV servomotoru salīdzinājums

3.6. Kā izvēlēties starp 24 V un 48 V AGV servomotoriem?

Izvēloties pareizo spriegumu, AGV ražotājiem ir jāizvērtē šādi faktori.

3.6.1. Kravas svars

Izvēlieties 24 V, ja:

• Kravnesība ir salīdzinoši neliela

• Automašīnas izmērs ir kompakts

• Nepieciešams mērens griezes moments

Izvēlieties 48 V, ja:

• Kravnesība pārsniedz vairākus simtus kilogramu

• Nepieciešams liels palaišanas griezes moments

• Tiek pārvadāti smagie materiāli

3.6.2. Darbības vide

Iekštelpu lietojumprogrammas

24 V bieži ir pietiekami, lai:

• Noliktavas

• Slimnīcas

• Semināri

Rūpnieciskie lieljaudas lietojumi

48 V parasti tiek dota priekšroka:

• Automobiļu rūpnīcas

• Ražošanas rūpnīcas

• Lieli loģistikas centri

3.6.3. Darbības laika prasības

AGV, kas darbojas:

• Vairākas maiņas

• 24/7 darbība

• Lieli ceļojumu attālumi

48 V sistēmas parasti nodrošina labāku energoefektivitāti.

3.6.4. Ātruma un paātrinājuma prasības

Augstākas veiktspējas AGV, kam nepieciešams:

• Ātrāks paātrinājums

• Lielāks braukšanas ātrums

• Bieža slodzes maiņa

gūt labumu no 48V servomotoriem.

3.7. Integrācija 24V/48V servomotori ar STO drošības funkciju

Neatkarīgi no tā, vai AGV izmanto 24 V vai 48 V barošanas arhitektūru, drošība joprojām ir būtiska.

Augstas veiktspējas AGV servosistēmai jāietver:

• Divu kanālu STO

• Kodētāja atsauksmes

• Drošības PLC saderība

• Avārijas apstāšanās integrācija

Sprieguma izvēle ietekmē motora veiktspēju, savukārt STO nodrošina drošu darbību.

Piemēram:

24V integrēts servomotors ar STO

Piemērots:

• Mazie AMR

• Sadarbības roboti

• Iekštelpu loģistikas roboti

48V integrēts servomotors ar STO

Piemērots:

• Lieljaudas AGV

• Rūpnieciskie mobilie roboti

• Automatizētie autoiekrāvēji

Abas sistēmas var sasniegt augstu drošības līmeni, ja tās ir pareizi integrētas.

3.8. Nākotnes tendence: kāpēc vairāk rūpniecisko AGV virzās uz 48 V sistēmām

Attīstoties AGV tehnoloģijai, ražotāji pieprasa:

• Lielāka kravnesība

• Ilgāks darbības laiks

• Ātrāka kustība

• Mazāks transportlīdzekļa izmērs

Šīs tendences veicina 48 V servo sistēmu plašāku ieviešanu.

Paredzams, ka turpmākajās AGV platformās tiks izmantotas:

• 48V litija akumulatoru sistēmas

• Integrēti servomotori

• Funkcionālās drošības funkcijas

• Inteliģentie sakaru tīkli

Tomēr 24 V sistēmas turpinās dominēt kompaktajās AMR lietojumprogrammās to vienkāršības, pieejamības un drošības priekšrocību dēļ.

Secinājums: pareizā sprieguma izvēle AGV servomotoriem

Izvēle starp 24V un 48V AGV servomotoriem ir atkarīga no konkrētajām pielietojuma prasībām.

24 V līdzstrāvas servomotori ir ideāli piemēroti:

• Kompaktie AGV

• Vieglie mobilie roboti

• Iekštelpu loģistikas sistēmas

• Izmaksu jutīgas lietojumprogrammas

48 V līdzstrāvas servomotori ir labāki:

• Lieljaudas AGV

• Liela griezes momenta pielietojumi

• Ilgi darbības cikli

• Rūpnieciskās automatizācijas sistēmas

AGV OEM ražotājiem labākais risinājums ir nevis vienkārši izvēlēties augstāka sprieguma motoru, bet gan izvēlēties tādu sprieguma līmeni, kas nodrošina optimālu līdzsvaru starp:

• Griezes momenta veiktspēja

• Akumulatora efektivitāte

• Drošības prasības

• Sistēmas izmaksas

• Ilgtermiņa uzticamība

Pareizi izvēlēts 24V vai 48V integrēts līdzstrāvas servomotors ar STO funkciju var ievērojami uzlabot AGV veiktspēju, drošību un darbības efektivitāti.

4. Kā mehāniskās bremzes darbojas kopā ar STO funkciju?

Mūsdienu AGV (Automated Guided Vehicle) un AMR (Autonomous Mobile Robot) sistēmās drošība nevar paļauties uz vienu aizsardzības metodi. Lai gan STO (Safe Torque Off) nodrošina būtisku funkcionālās drošības slāni, neļaujot servomotoram radīt griezes momentu, tas fiziski nenotur AGV pozīcijā.

Pieteikumiem, kas ietver:

• Smagās kravas pārvadājumi

• Slīpas virsmas

• Stāvvietas

• Vertikālie pacelšanas mehānismi

• Ilgstošas ​​pieturas

mehāniska bremze . Lai strādātu kopā ar STO, bieži ir nepieciešama

kombinācija Servo motora + divu kanālu STO + elektromagnētisko bremžu rada pilnīgu drošības risinājumu, kas nodrošina abus:

1. Droša griezes momenta noņemšana

2. Uzticama mehāniskā turēšana

Izpratne par atšķirību starp STO un mehānisko bremzēšanu ir ļoti svarīga, izstrādājot drošas AGV jaudas sistēmas.

4.1. Atšķirība starp STO funkciju un mehānisko bremzi

Lai gan STO un mehāniskās bremzes ir saistītas ar kustības apturēšanu, tās pilda pilnīgi atšķirīgas funkcijas.

STO funkcija: motora griezes momenta ģenerēšanas novēršana

STO ir elektroniska drošības funkcija, kas integrēta servo piedziņā.

Kad STO ir aktivizēts:

• Piedziņa pārstāj piegādāt enerģiju motora griezes momentu veidojošajām ķēdēm

• Motors nevar radīt braukšanas griezes momentu

• Tiek novērsts nekontrolēts motora paātrinājums

Tomēr STO aktīvi neaptur mehānisko kustību.

Piemēram:

• Kustīgs AGV var turpināt ripot inerces dēļ

• Transportlīdzeklis uz nogāzes var pārvietoties atpakaļ

• Piekārta krava var nokrist bez papildu noturēšanas spēka

STO nodrošina motora drošību, taču tas nebloķē mehānisko sistēmu.

Mehāniskās bremzes: fiziski noturot kravu

Mehāniskās bremzes izmanto fizisko berzi vai bloķēšanas spēku, lai novērstu kustību.

Izplatītākie AGV bremžu veidi ietver:

• Elektromagnētiskās turēšanas bremzes

• Atsperu bremzes

• Disku bremzes

• Bungu bremzes

Tipiskas AGV servomotora bremzes darbojas šādi:

Ar motoru darbināms

• Elektromagnētiskās bremzes saņem spriegumu

• Bremzes tiek atbrīvotas

• Motors griežas normāli

Atvienots strāvas padeve vai radusies kļūme

• Bremžu spole zaudē jaudu

• Atsperes spēks iedarbina bremzes

• Riteņa vai motora vārpsta ir mehāniski bloķēta

Tas nodrošina drošu turēšanas spēku pat tad, ja nav pieejama elektrība.

4.2. Kāpēc ar STO vien nepietiek AGV drošībai

Daudzi AGV dizaineri sākotnēji pieņem, ka STO var pilnībā apturēt un noturēt transportlīdzekli. Tomēr STO atspējo tikai griezes momenta ģenerēšanu.

Vairākas situācijas prasa papildu mehānisku turēšanu.

4.2.1. AGV, kas darbojas nogāzēs

Kad AGV apstājas uz slīpas virsmas, gravitācija rada vilkšanas spēku.

Pat ja STO ir aktīvs:

• Motora griezes moments tiek noņemts

• Riteņi nav bloķēti

• Transportlīdzeklis var ripot lejup

Mehāniskā bremze novērš nevēlamu kustību.

Tipiski pielietojumi:

• Noliktavas rampas

• Āra AGV

• Rūpnīcas grīdas ar nelīdzenām virsmām

• Automatizētie autoiekrāvēji

4.2.2. Smagas kravas pārvadāšana

Jo lielāka ir AGV slodze, jo lielāks ir pārvietošanās risks pēc STO aktivizēšanas.

Piemēram:

2 tonnu smagajam AGV, kas pārvadā rūpnieciskās sastāvdaļas, ir nepieciešams uzticams turēšanas mehānisms, jo:

• Transportlīdzekļa inerce ir augsta

• Ārējie spēki var pārvietot platformu

• Drošības prasības ir stingrākas

Mehāniskās bremzes nodrošina nepieciešamo noturēšanas griezes momentu pēc motora griezes momenta noņemšanas.

4.2.3. Ilgtermiņa stāvvietas vai gaidīšanas apstākļi

Ilgu dīkstāves periodu laikā:

• STO novērš motora aktivizāciju

• Bremzes saglabā mehānisko stāvokli

Tas samazina:

• Motora apkure

• Akumulatora patēriņš

• Servo noturošā strāva

AGV, kas nepārtraukti darbojas rūpnīcās, tas uzlabo energoefektivitāti.

4.3. Tipiskā darba secība starp STO un mehānisko bremzi

Pareizi izstrādāta AGV drošības sistēma neaktivizē STO un bremzes nejauši. Secībai jābūt saskaņotai.

Kopējais drošais apstāšanās process ir:

Normāla AGV darbība

1. Servo piedziņa saņem kustības komandas

2. Motors rada griezes momentu

3. Mehāniskā bremze paliek atbrīvota

4. AGV kustas normāli

Kontrolēts apturēšanas process

1. AGV saņem apstāšanās komandu

2. Servo kontrolieris veic ātruma samazināšanu

3. Motora ātrums samazinās līdz nullei

4. Bremze ieslēdzas

5. STO ir aktivizēts

Šī secība nodrošina:

• Vienmērīga apstāšanās

• Samazināta mehāniskā ietekme

• Droša griezes momenta noņemšana

• Uzticama turēšana

Avārijas apturēšanas process

Ārkārtas situācijām:

1. Tiek iedarbināts avārijas signāls

2. Drošības PLC nosūta apturēšanas komandu

3. STO kanāli ir aktivizēti

4. Motora griezes moments tiek nekavējoties noņemts

5. Ja nepieciešams, ieslēdzas mehāniskās bremzes

Precīza secība ir atkarīga no:

• AGV ātrums

• Slodzes stāvoklis

• Drošības kategorijas prasības

• Riska novērtējuma rezultāti

4.4. Mehānisko bremžu integrācija ar divkanālu STO sistēmu

Mūsdienu AGV servo sistēmas parasti apvieno:

• Servo piedziņa

• Divu kanālu STO ieejas

• Bremžu vadības izeja

• Kodētāja atsauksmes

• Drošības PLC

Tipiska arhitektūra:

Safety PLC | | Divu kanālu STO | Servo piedziņa | Līdzstrāvas servomotors | Mehāniskās bremzes | AGV ritenis 

Drošības PLC kontrolē abus:

• STO aktivizēšana

• Bremžu ieslēgšana

Tādējādi tiek izveidota slāņveida drošības struktūra.

4.5. Bremžu kontroles metodes AGV servomotoros

Ir vairāki veidi, kā kontrolēt elektromagnētisko bremzi.

1. metode: Servo piedziņas bremžu vadība

Servo piedziņa tieši pārvalda bremžu darbību.

Priekšrocības:

• Automātiska laika kontrole

• Saskaņots ar motora ātrumu

• Samazināta programmēšanas sarežģītība

Tipiska secība:

• Motors apstājas

• Bremze ieslēdzas

• STO aktivizējas

2. metode: drošības PLC kontrolēta bremze

Drošības PLC neatkarīgi kontrolē:

• STO signāli

• Bremžu relejs

Priekšrocības:

• Lielāka drošības elastība

• Vieglāka integrācija sarežģītās sistēmās

Piemērots:

• Lielas AGV parkas

• Daudzasu mobilie roboti

• Rūpnieciskās automatizācijas sistēmas

3. metode: mehāniskās bremzes ar aizsardzību pret izslēgšanos

Atsperu elektromagnētiskās bremzes parasti izmanto, jo:

• Bremzes ieslēdzas, kad pazūd strāva

• Drošais stāvoklis tiek sasniegts automātiski

Tas ir svarīgi, lai:

• Akumulatora kļūmes

• Avārijas izslēgšanas

• Kabeļa atvienošanas notikumi

4.6 Kā izvēlēties pareizo bremzi AGV servomotoram?

Izvēloties bremzes, jāņem vērā vairāki mehāniski faktori.

4.6.1. Turēšanas griezes moments

Bremžu noturēšanas griezes momentam ir jāpārsniedz maksimālā ārējā slodze.

Faktori ietver:

• AGV svars

• Kravas svars

• Riteņa diametrs

• Maksimālais slīpuma leņķis

Vienmēr jāņem vērā drošības rezerve.

4.6.2. Bremžu reakcijas laiks

Ātra bremžu reakcija ir svarīga ārkārtas apstākļos.

Svarīgi parametri:

• Bremžu atlaišanas laiks

• Bremžu iedarbināšanas laiks

• Mehāniskā kavēšanās

Drošībai kritiskiem AGV īsāks reakcijas laiks uzlabo aizsardzību.

4.6.3. Darba cikls

AGV bremzēm var rasties:

• Biežas pieturas

• Nepārtraukta turēšana

• Avārijas aktivizēšana

Bremzēm jāatbilst:

• Darbības biežums

• Siltuma prasības

• Paredzētais kalpošanas laiks

4.7. Mehāniskās bremzes + STO lietojumi dažādās AGV sistēmās

Noliktavu AGV

Prasības:

• Bieža palaišanas/apturēšanas cikli

• Cilvēka mijiedarbība

• Precīza pozicionēšana

Ieteicams:

• STO drošības pieturām

• Bremze stāvēšanai

Lieljaudas rūpnieciskie AGV

Prasības:

• Liela kravnesība

• Ilga darbība

• Slīpuma iespēja

Ieteicams:

• Divu kanālu STO

• Augsta griezes momenta elektromagnētiskās bremzes

Automatizētie autokrāvēji AGV

Prasības:

• Vertikāla kravas apstrāde

• Precīza apstāšanās

Ieteicams:

• STO

• Mehāniskā turēšanas bremze

• Papildu drošības uzraudzība

Mobilie āra roboti

Prasības:

• Laikapstākļu izturība

• Nelīdzens reljefs

• Ārkārtas turēšana

Ieteicams:

• Servo motors ar IP novērtējumu

• STO

• Izturīgas mehāniskās bremzes

4.8. STO un mehānisko bremžu apvienošanas priekšrocības AGV sistēmās

STO izmantošana kopā ar mehānisko bremzi sniedz vairākas priekšrocības:

Uzlabota drošība

• Novērš negaidītu motora griezes momentu

• Novērš transportlīdzekļa kustību

• Atbalsta avārijas apstāšanās

Labāka slodzes aizsardzība

• Novērš slīdēšanu

• Aizsargā transportējamās preces

• Samazina mehānisko triecienu

Augstāka sistēmas uzticamība

• Saglabā pozīciju strāvas zuduma laikā

• Samazina atkarību no programmatūras vadības

• Nodrošina vairākus drošības slāņus

Rūpnieciskās drošības prasību ievērošana

Kombinācija no:

• Divu kanālu STO

• Mehāniskā bremze

• Drošības PLC

palīdz AGV sistēmām sasniegt augstāku funkcionālās drošības līmeni.

Secinājums: STO un mehāniskās bremzes ir papildu drošības tehnoloģijas

AGV un AMR lietojumos STO un mehāniskās bremzes nevajadzētu uzskatīt par alternatīvām. Tie atrisina dažādus drošības izaicinājumus.

• STO aizsargā pret netīšu motora griezes momenta veidošanos

• Mehāniskās bremzes aizsargā pret nevēlamu fizisko kustību

Uzticama AGV piedziņas sistēma parasti apvieno:

• Zemsprieguma līdzstrāvas servomotors

• Integrēts servo draiveris

• Divu kanālu STO

• Elektromagnētiskā turēšanas bremze

• Drošības PLC komunikācija

Šī kombinācija nodrošina drošāku darbību, labāku kravas kontroli un augstāku uzticamību modernām automatizētām transporta sistēmām. AGV ražotājiem, kuri izstrādā progresīvus mobilos robotus, STO un mehāniskās bremzēšanas funkciju integrēšana ir galvenā pieeja drošas un efektīvas kustības kontroles sasniegšanai.

5. Kā ieviest Safe Stop 1 (SS1) ar STO funkciju?

5.1. Atšķirība starp STO un SS1

STO:

• Nekavējoties noņem griezes momenta spēju

• Nekontrolē kustības apturēšanu

SS1:

• Vispirms veic kontrolētu palēninājumu

• Pēc tam aktivizē STO

AGV, kas pārvadā smagas kravas, parasti priekšroka tiek dota SS1, jo pēkšņa griezes momenta noņemšana var izraisīt:

• Slodzes pārslēgšana

• Mehāniskais trieciens

• Samazināta pozicionēšanas precizitāte

5.2. Tipiska SS1 ieviešana AGV sistēmās

Drošības PLC vai drošības relejs uzrauga avārijas signālus.

Secība:

1. Nospiesta avārijas poga

2. Drošības kontrolieris nosūta apturēšanas komandu

3. Servo piedziņa veic kontrolētu bremzēšanu

4. Pēc kavēšanās/laika uzraudzības:

5. Divu kanālu STO tiek aktivizēts

Priekšrocības:

• Vienmērīgāka apstāšanās

• Samazināts mehāniskais spriegums

• Labāka slodzes aizsardzība

6. Kā izvēlēties servo diskus, kas atbalsta FSoE vai CANopen drošību?

6.1. Drošības komunikācijas prasības mūsdienu AGV

Uzlabotiem AGV bieži vien ir nepieciešama saziņa starp:

• Drošības PLC

• Servo piedziņas

• Motora kontrolieri

• Lāzerskeneri

• Drošības sensori

Kopējie drošības protokoli ietver:

FSoE (funkcionālā drošība, izmantojot EtherCAT)

Piemērots:

• Augstas veiktspējas automatizācijas sistēmas

• Gudras rūpnīcas

• Daudzasu AGV

Priekšrocības:

• Ātra komunikācija

• Augsta sinhronizācijas precizitāte

• Integrēts drošības tīkls

CANopen drošība

Piemērots:

• Mobilie roboti

• AGV

• Sadalītas vadības sistēmas

Priekšrocības:

• Rentabls

• Vienkārša arhitektūra

• Plaša nozares ieviešana

6.2. Drošības servopiedziņu atlases kritēriji

Izvēlieties diskus ar:

• Divu kanālu STO ieejas

• SIL2/SIL3 iespēja

• Drošas komunikācijas atbalsts

• Kodētāja atgriezeniskās saites saderība

• Diagnostikas funkcijas

7. Vai STO viens pats var novērst AGV nejaušu slīdēšanu nogāzēs?

AGV (automatizēts vadāms transportlīdzeklis) un AMR (autonomais mobilais robots) lietojumprogrammām drošība apstāšanās laikā ir būtisks dizaina apsvērums, īpaši, ja transportlīdzeklis darbojas uz rampām, slīpām virsmām vai nelīdzenām rūpnīcas grīdām..

Izplatīts jautājums AGV inženieru vidū ir:

Vai STO (Safe Torque Off) vien var novērst AGV nejaušu slīdēšanu nogāzēs?

Atbilde ir nē. STO vien nevar garantēt, ka AGV paliks nekustīgs uz nogāzes.

STO ir paredzēts, lai droši noņemtu motora griezes momentu , novēršot netīšu motora vadītu kustību. Tomēr tas nenodrošina fizisku bloķēšanas spēku, lai noturētu transportlīdzekli vietā.

Slīpumos gadījumos AGV ražotāji parasti apvieno:

• Divu kanālu STO funkcija

• Elektromagnētiskā mehāniskā bremze

• Pareiza pārnesumu samazināšana

• Anti-rollback kontroles stratēģija

lai panāktu drošu apstāšanās un turēšanas veiktspēju.

7.1. Izpratne par to, ko STO patiesībā dara AGV sistēmās

STO ir funkcionāla drošības funkcija, kas integrēta servo piedziņās, kas neļauj motoram radīt griezes momentu.

Kad STO ir aktivizēts:

1. Servo piedziņa atspējo jaudas posmu

2. Motora strāvas padeve ir pārtraukta

3. Griezes momenta radīšana apstājas

4. Motors nevar aktīvi vadīt riteni

Tas pasargā no:

• Negaidīta motora iedarbināšana

• Nekontrolēts paātrinājums

• Servo vadības kļūdas

• Drošības ķēdes bojājumi

Tomēr STO nerada bremzēšanas momentu.

Motora vārpsta un riteņi joprojām ir mehāniski brīvi, ja vien netiek izmantots cits turēšanas mehānisms.

7.2. Kāpēc AGV joprojām var pārvietoties pēc STO aktivizēšanas uz nogāzes

Kad AGV darbojas uz nogāzes, vairāki fiziski spēki var izraisīt kustību pat pēc STO aktivizēšanas.

7.2.1. Gravitācijas spēks uz slīpām virsmām

Vissvarīgākais faktors ir gravitācija.

Kad AGV ir novietots uz nogāzes, transportlīdzekļa svars rada lejupejošu spēku.

Spēka komponents, kas velk AGV lejup, ir atkarīgs no:

• Transportlīdzekļa svars

• Slīpuma leņķis

• Riteņu berze

• Slodzes sadale

Ja lejupejošais spēks pārsniedz pretestību no:

• Riepu berze

• Ātrumkārbas pretestība

• Mehāniskā uzbūve

AGV var lēnām ripot.

7.2.2. Motora turēšanas griezes momenta zudums

Normālas darbības laikā servomotori var saglabāt pozīciju, aktīvi radot griezes momentu.

Piemēram:

• AGV apstājas uz rampas

• Servo piedziņa uztur nulles ātruma turēšanas griezes momentu

• Motors iztur ārēju kustību

Pēc STO aktivizēšanas:

• Motora griezes moments pazūd

• Pozīcijas turēšana tiek noņemta

• Ārējie spēki var pārvietot transportlīdzekli

Tāpēc STO nevajadzētu uzskatīt par mehānisko bremžu aizstājēju.

7.2.3. Liela kravnesība palielina slīdēšanas risku

Jo lielāka ir AGV slodze, jo lielāks potenciālais slīdēšanas spēks.

Lieljaudas AGV transportē:

• Automobiļu sastāvdaļas

• Tērauda materiāli

• Paletes

• Rūpnieciskās iekārtas

nepieciešami spēcīgāki turēšanas risinājumi.

Šiem lietojumiem paļaušanās tikai uz STO var radīt drošības riskus.

7.3 STO pret mehānisko bremzi: dažādas drošības funkcijas

Izplatīts pārpratums ir tāds, ka STO un mehāniskās bremzes veic vienu un to pašu funkciju.

Viņi faktiski atrisina dažādas problēmas.

Labākā AGV drošības arhitektūra izmanto abas tehnoloģijas kopā.

7.4. Ieteicamā drošības arhitektūra AGV, kas darbojas nogāzēs

AGV, kas darbojas uz slīpām virsmām, tipiskā drošības konstrukcija ietver:

1. darbība: kontrolēta palēnināšana

Pirms STO aktivizēšanas:

• Servo kontrolieris samazina ātrumu

• AGV lēni palēninās

• Mehāniskā ietekme ir samazināta līdz minimumam

To bieži īsteno, izmantojot:

• SS1 (1. droša pietura)

• Kontrolētas bremzēšanas komandas

2. darbība: mehānisko bremžu ieslēgšana

Kad AGV ir sasniedzis drošu ātrumu vai nulles ātrumu:

• Ieslēdzas elektromagnētiskā bremze

• Riteņa vai motora vārpsta ir fiziski bloķēta

Bremze nodrošina:

• Noturēšanas griezes moments

• Aizsardzība pret atgriešanos

• Stabila stāvvietas pozīcija

3. darbība: STO aktivizēšana

Pēc bremzēšanas:

• Divu kanālu STO ieejas ir aktivizētas

• Motora griezes momenta radīšana ir droši atspējota

Galīgais stāvoklis kļūst:

Motora griezes moments noņemts + Mehāniskā pozīcija bloķēta

Tas nodrošina augstāku drošības līmeni.

7.5. Elektromagnētisko bremžu nozīme AGV slīpumos

Elektromagnētiskās bremzes parasti tiek integrētas AGV servomotoros, jo tās nodrošina drošu turēšanas spēku.

Tipiskas atsperes elektromagnētiskās bremzes darbojas šādi:

Normālu kustību laikā

• Bremžu spole saņem jaudu

• Bremzes tiek atbrīvotas

• Motors griežas normāli

Apstāšanās vai strāvas padeves pārtraukuma laikā

• Bremžu spēks tiek noņemts

• Atsperes spēks iedarbina bremzes

• Motora vārpsta ir bloķēta

Šis dizains nodrošina drošu funkciju, jo bremzes automātiski ieslēdzas, kad tiek zaudēta jauda.

7.6. Kā izvēlēties pareizo bremzi slīpajam AGV?

Izvēloties bremzi, ir jāaprēķina nepieciešamais noturēšanas griezes moments.

Svarīgi faktori ietver:

7.6.1. AGV svars un kravnesība

Lielākam transportlīdzekļa svaram ir nepieciešams:

• Lielāks bremžu griezes moments

• Spēcīgāka mehāniskā bloķēšanas iespēja

7.6.2. Maksimālais slīpuma leņķis

Stāvāks slīpums rada lielāku lejupslīdes spēku.

AGV, kas darbojas:

• 5° rampas

• 10° rūpnīcas nogāzes

• Āra nelīdzens reljefs

var būt nepieciešamas dažādas bremžu specifikācijas.

7.6.3. Riteņu diametrs un pārnesuma attiecība

Mehāniskā transmisija ietekmē nepieciešamo bremžu griezes momentu.

Lielākiem riteņiem un zemākam pārnesumam var būt nepieciešama spēcīgāka bremzēšanas spēja.

7.6.4. Drošības rezerve

Rūpnieciskās AGV sistēmas parasti ietver papildu drošības rezervi, jo reālā vidē var būt:

• Mitrās grīdas

• Nelīdzenas virsmas

• Mainīgas kravnesības

• Riepu nodilums

7.7. Vai pārnesumkārbas var novērst AGV slīdēšanu bez bremzēm?

Dažās AGV sistēmās tiek izmantoti motori ar reduktoru, jo īpaši:

• Līdzstrāvas servomotori ar planētu pievadu

• Servo motori ar tārpu pievadu

lai uzlabotu turēšanas spēju.

Tomēr ātrumkārbas pretestība vien parasti netiek uzskatīta par pilnīgu drošības risinājumu.

Tārpu pārnesuma priekšrocības

Tārpu pārnesumu sistēmas var nodrošināt:

• Augsta samazināšanas pakāpe

• Paaugstināta pašbloķēšanās spēja

• Augstāka turēšanas pretestība

Tomēr:

• Pašbloķēšanās veiktspēja ir atkarīga no konstrukcijas

• Valkāšana var samazināt efektivitāti

• Drošības standartiem joprojām var būt nepieciešama īpaša bremze

Drošībai kritiskiem AGV vēlamais risinājums joprojām ir mehāniskās bremzes.

7.8. Lietojumprogrammas, kurās var būt pieņemama tikai STO

Lai gan STO viena pati nav piemērota slīpuma noturēšanai, dažiem AGV lietojumiem var nebūt nepieciešama mehāniska bremze.

Piemēri:

Plakanās iekštelpu noliktavas AGV

Nosacījumi:

• Līmeņa grīda

• Zema kravnesība

• Zems ārējais spēks

STO var būt pietiekams, lai novērstu neparedzētu motora darbību.

Mobilie roboti ar zemu inerci

Piemēri:

• Pārbaudes roboti

• Mazie piegādes roboti

• Vieglie AMR

Nekontrolētas kustības risks ir daudz mazāks.

7.9 Lietojumprogrammas, kurām nepieciešama STO + mehāniskā bremze

Mehāniskās bremzes ir ļoti ieteicamas:

Lieljaudas AGV

Piemēri:

• Automobiļu ražošanas AGV

• Palešu transporta līdzekļi

• Rūpnīcas loģistikas roboti

Rampas darbība

Piemēri:

• Daudzlīmeņu noliktavas

• Iekraušanas platformas

• Āra loģistikas sistēmas

Vertikālas vai pacelšanas programmas

Piemēri:

• AGV pacelšanas platformas

• Automatizētie autoiekrāvēji

• Materiālu apstrādes roboti

Cilvēka sadarbības zonas

Ja operatori strādā AGV tuvumā, papildu turēšanas aizsardzība uzlabo drošību.

7.10. Paraugprakse AGV drošības projektēšanai ar STO un bremzēm

Lai nodrošinātu uzticamu AGV darbību, ražotājiem jāņem vērā:

Izmantojiet divkanālu STO

Ieguvumi:

• Lieka drošības kontrole

• Bojājumu uzraudzība

• Augstāka drošības integritāte

Apvienojiet STO ar mehānisko turēšanu

Ieteicams:

• Nogāzes

• Smagas slodzes

• Ilgi stāvēšanas periodi

Veikt riska novērtējumu

Novērtēt:

• Maksimālā slodze

• Maksimālais slīpums

• Apstāšanās ceļš

• Vides apstākļi

Pārbaudiet reālos darbības apstākļus

Validācijā jāiekļauj:

• Avārijas apstāšanās

• Akumulatora atteices scenāriji

• Rampas stāvvietu testi

• Maksimālā kravnesības darbība

Secinājums: STO viens pats nevar novērst AGV slīdēšanu nogāzēs

STO ir būtiska drošības funkcija AGV servo sistēmām, taču tā nav paredzēta, lai fiziski noturētu transportlīdzekli..

STO galvenā loma ir:

• Motora griezes momenta noņemšana

• Negaidītas diska aktivizēšanas novēršana

• Funkcionālās drošības aizsardzības nodrošināšana

AGV, kas darbojas nogāzēs vai pārvadā smagas kravas, ieteicamais risinājums ir:

Zemsprieguma līdzstrāvas servomotors + divkanālu STO + elektromagnētiskā bremze + drošības PLC vadība

Šī kombinācija nodrošina:

• Droša griezes momenta noņemšana

• Uzticama pozīcijas noturēšana

• Aizsardzība pret nejaušu slīdēšanu

• Uzlabota AGV ekspluatācijas drošība

Mūsdienu AGV un AMR ražotājiem izpratne par atšķirību starp STO un mehānisko bremzēšanu ir būtiska, lai izstrādātu drošas, uzticamas un atbilstošas ​​mobilo robotu barošanas sistēmas.

8. Atšķirība starp aparatūras STO un programmatūras bāzes STO

Uz aparatūru balstīta STO ir drošības funkcija, kas tiek īstenota, izmantojot īpašas elektriskās drošības ķēdes servo piedziņas iekšpusē.

Tā vietā, lai paļautos uz programmatūras komandām, aparatūra STO tieši pārtrauc enerģijas ceļu, kas nepieciešams motoram, lai radītu griezes momentu.

Tipiska aparatūras STO arhitektūra ietver:

• Divu kanālu STO ieejas

• Neatkarīgas drošības ķēdes

• Jaudas posma izslēgšanas mehānisms

• Drošības uzraudzības sastāvdaļas

Kad tiek aktivizēts STO:

1. Drošības PLC vai avārijas ķēde sūta STO signālus

2. STO ievades kanāli ir aktivizēti

3. Servo jaudas posms ir atspējots

4. Motora griezes momenta veidošanās apstājas

5. AGV piedziņa vairs nespēj radīt kustības griezes momentu

Drošības darbība notiek neatkarīgi no galvenās vadības programmatūras.

8.2. Aparatūras STO priekšrocības AGV sistēmām

8.2.1. Neatkarīgs drošības ceļš

Aparatūras STO lielākā priekšrocība ir tā, ka drošības funkcija nav atkarīga no parastās motora vadības programmatūras.

Pat ja problēmas rodas:

• Kustības kontroles programmaparatūra

• Sakaru tīkls

• Lietojumprogrammatūra

• Galvenais kontrolieris

aparatūras STO ķēde joprojām var atspējot motora griezes momentu.

Tas nodrošina papildu drošības slāni.

8.2.2. augstāka kļūdu noteikšanas spēja

Mūsdienu aparatūra STO parasti izmanto:

• Divu kanālu ieejas

• Liekas ķēdes

• Savstarpējās uzraudzības funkcijas

Ja viens kanāls neizdodas šādu iemeslu dēļ:

• Īssavienojums

• Elektroinstalācijas bojājumi

• Komponentu kļūme

sistēma var atklāt kļūdu.

Tas uzlabo:

• Drošības uzticamība

• Diagnostikas iespējas

• Mašīnas aizsardzība

8.2.3. Ātrāka drošības reakcija

Tā kā aparatūras STO tieši atspējo barošanas posmu, reakcijas laiks parasti ir ļoti īss.

Tas ir svarīgi, lai:

• Avārijas apstāšanās

• Sadursmju novēršana

• Cilvēka un mašīnas mijiedarbības zonas

AGV, kas darbojas darbinieku tuvumā, ātra griezes momenta noņemšana samazina iespējamos riskus.

8.2.4. Labāka piemērotība drošības sertifikātam

Aparatūra STO tiek plaši izmantota rūpnieciskās drošības lietojumos, jo tā var atbalstīt augstākas drošības prasības.

Tipiski lietojumi ietver:

• Rūpnīcas AGV

• Automobiļu ražošanas loģistika

• Lielas slodzes mobilie roboti

• Sadarbības automatizācijas sistēmas

To parasti izvēlas, ja ir nepieciešama atbilstība funkcionālās drošības standartiem.

8.3. Kas ir uz programmatūru balstīta STO?

Uz programmatūru balstīta STO paļaujas uz motora kontrollera programmaparatūru vai lietojumprogrammatūru, lai atspējotu griezes momenta ģenerēšanu.

Drošības komanda tiek apstrādāta, izmantojot programmatūras loģiku.

Tipiska darbība:

1. Kontrolieris saņem apturēšanas komandu

2. Programmatūra nosaka drošības stāvokli

3. Vadības algoritms atspējo motora izvadi

4. Motora griezes moments tiek noņemts

Atšķirībā no aparatūras STO, drošības funkcija ir atkarīga no:

• Procesora darbība

• Programmaparatūras izpilde

• Programmatūras integritāte

• Komunikācijas uzticamība

8.4. Programmatūras bāzes STO priekšrocības

Lai gan daudzām drošībai kritiskām lietojumprogrammām priekšroka tiek dota aparatūrai STO, uz programmatūru balstītām drošības funkcijām ir arī priekšrocības.

8.4.1. Elastīgas vadības funkcijas

Uz programmatūru balstīti risinājumi var nodrošināt uzlabotas kustības funkcijas, piemēram:

• Kontrolēta apstāšanās

• Griezes momenta ierobežojums

• Ātruma uzraudzība

• Pozīciju uzraudzība

Šīs funkcijas var pielāgot, izmantojot programmatūras parametrus.

8.4.2 Vienkāršāka sistēmas integrācija

Programmatūras drošības funkcijas var vienkāršot:

• Programmēšana

• Parametru konfigurācija

• Sistēmas pielāgošana

Lietojumprogrammām ar zemāku drošības risku programmatūras vadība var nodrošināt pietiekamu funkcionalitāti.

8.4.3. Zemākas sistēmas izmaksas

Salīdzinot ar īpašām aparatūras drošības shēmām, programmatūras risinājumi var samazināt:

• Komponentu daudzums

• Elektroinstalācijas prasības

• Aparatūras izmaksas

Tas var būt pievilcīgs:

• Mazie AMR

• Izglītojošie roboti

• Zema riska mobilās platformas

8.5 Aparatūras STO un programmatūras STO salīdzinājums

8.6. Kāpēc rūpnieciskajiem AGV priekšroka tiek dota aparatūrai STO

Rūpnieciskie AGV bieži darbojas vidē, kur drošības kļūmes var izraisīt:

• Iekārtas bojājumi

• Ražošanas pārtraukums

• Darbinieku traumu risks

• Materiāls zaudējums

Piemēri:

• Automobiļu rūpnīcas

• Akumulatoru ražotnes

• Smagās loģistikas noliktavas

• Automatizētās montāžas līnijas

Šajās lietojumprogrammās ražotāji parasti dod priekšroku aparatūras STO, jo tas nodrošina:

Neatkarīga aizsardzība

Drošības funkcija paliek aktīva pat tad, ja:

• Komunikācija neizdodas

• Kontrollera programmatūra avarē

• Tīkla savienojums ir pārtraukts

Uzticama ārkārtas reaģēšana

Kad parādās avārijas signāls:

• STO nekavējoties noņem motora griezes momentu

• AGV nevar turpināt braukt

• Negaidītas kustības risks ir samazināts līdz minimumam

Vienkāršāka drošības apstiprināšana

Aparatūras STO nodrošina skaidrāku drošības arhitektūru:

• Riska novērtējums

• Drošības pārbaude

• Mašīnu sertifikācija

8.7. Kā aparatūras STO un programmatūras drošības funkcijas darbojas kopā

Mūsdienu AGV sistēmas bieži vien apvieno abas pieejas, nevis izvēlas tikai vienu.

Tipiska arhitektūra:

Drošības sensors | Drošības PLC | +----------------+ | | Aparatūras STO programmatūras vadība | | Servo piedziņas kustības kontrolieris | Līdzstrāvas servomotors | AGV ritenis 

Katrs slānis veic atšķirīgu funkciju.

Programmatūras funkciju rokturis:

• Normāla kustību kontrole

• Ātruma regulēšana

• Pozīcijas kontrole

• Navigācijas komandas

Aparatūras STO rokturi:

• Avārijas griezes momenta noņemšana

• Drošības izslēgšana

• Aizsardzība pret negaidītu kustību

Šī daudzslāņu pieeja nodrošina gan veiktspēju, gan drošību.

8.8. Saistība starp STO un citām drošības funkcijām

STO parasti ir daļa no lielākas funkcionālās drošības sistēmas.

Kopējās saistītās funkcijas ietver:

SS1 (1. droša pietura)

Mērķis:

• Kontrolēta palēninājums

• Pēc tam STO aktivizēšana

Izmanto:

• Smagie AGV

• Slodzes jutīgas lietojumprogrammas

SLS (droši ierobežots ātrums)

Mērķis:

• Ierobežo AGV ātrumu noteiktās vietās

Izmanto:

• Cilvēku sadarbības zonas

• Noliktavu krustojumi

SBC (drošā bremžu kontrole)

Mērķis:

• Droši kontrolē mehānisko bremžu iedarbināšanu

Izmanto:

• Nogāzes

• Smagas slodzes

• Vertikālās sistēmas

8.9. Labā izvēle STO risinājums AGV lietojumiem

Izvēloties AGV servomotoru ar STO iespēju, ražotājiem ir jāizvērtē:

Drošības prasības

Apsveriet:

• Kravas svars

• Darbības vide

• Cilvēka mijiedarbības līmenis

• Nepieciešamā drošības kategorija

Lietojumprogrammas riska līmenis

Zema riska lietojumi:

Piemēri:

• Mazie iekštelpu roboti

• Laboratorijas AMR

Iespējamais risinājums:

• Uz programmatūru balstītas drošības funkcijas

Augsta riska lietojumi:

Piemēri:

• Lieljaudas AGV

• Automobiļu loģistikas roboti

• Rampas ekspluatācijas transportlīdzekļi

Ieteicams:

• Divu kanālu aparatūra STO

• Mehāniskā bremze

• Drošības PLC integrācija

Prasības saziņai

Uzlabotām AGV sistēmām var būt nepieciešams:

• CANopen drošība

• EtherCAT drošība

• FSoE

vienlaikus saglabājot aparatūras STO kā pēdējo drošības slāni.

Secinājums: aparatūras STO vs Programmatūra STO AGV servomotoriem

Gan aparatūras STO, gan programmatūras bāzes STO var palīdzēt uzlabot AGV drošību, taču tie kalpo dažādiem mērķiem.

Aparatūra STO nodrošina:

• Neatkarīga drošības aizsardzība

• Ātrāka griezes momenta noņemšana

• Augstāka uzticamība

• Labāka piemērotība rūpnieciskajiem AGV

Programmatūras bāzes STO nodrošina:

• Elastīga vadība

• Vieglāka konfigurācija

• Zemākas izmaksas

Mūsdienu rūpnieciskajiem AGV un AMR ieteicamā pieeja parasti ir:

Zemsprieguma līdzstrāvas servomotors + divu kanālu aparatūra STO + drošības PLC + mehāniskā bremze (ja nepieciešams)

Šī arhitektūra nodrošina vislabāko līdzsvaru starp:

• Funkcionālā drošība

• Kustības sniegums

• Sistēmas uzticamība

• Ilgtermiņa darbības efektivitāte

AGV ražotājiem, kuri izstrādā nākamās paaudzes autonomos transportlīdzekļus, servomotoru sistēmas izvēle ar sertificētu aparatūras STO iespēju ir galvenais solis ceļā uz drošāku un uzticamāku automatizācijas risinājumu ieviešanu.

9. STO aktivizācijas ietekme uz AGV akumulatora darbības laiku un jaudas stabilitāti

9.1 STO samazina nevajadzīgu enerģijas patēriņu

Kad STO ir aktivizēts:

• Motora griezes momenta veidošanās apstājas

• Pašreizējā izvade ir atspējota

• Siltuma ražošana samazinās

Ieguvumi:

• Mazāks gaidstāves patēriņš

• Samazināta akumulatora izlāde

• Uzlabota siltuma veiktspēja

9.2 Apsvērumi par akumulatoru sistēmu

AGV dizaineriem jāņem vērā:

• Akumulatora sprieguma stabilitāte

• Maksimālais pašreizējais pieprasījums

• Reģeneratīvā bremzēšana

• Uzlādes cikli

Pareizi izstrādāta servo sistēma uzlabo:

• Darbības laiks

• Akumulatora darbības laiks

• Sistēmas kopējā efektivitāte

10. Kā savienot drošības PLC ar līdzstrāvas servo piedziņas STO ieejām?

Mūsdienu AGV (Automated Guided Vehicle) un AMR (Autonomous Mobile Robot) sistēmās drošības PLC savienošana ar līdzstrāvas servopiedziņas STO (Safe Torque Off) ieejām ir būtisks solis uzticamas funkcionālās drošības sasniegšanai.

Drošības PLC darbojas kā centrālais drošības kontrolieris, uzraugot tādas ierīces kā:

• Avārijas apturēšanas pogas

• Drošības lāzerskeneri

• Drošības gaismas aizkari

• Drošības durvis

• Sadursmes noteikšanas sensori

Kad rodas bīstams stāvoklis, drošības PLC nosūta drošības signālu uz servo piedziņas STO ieejām, nekavējoties neļaujot motoram radīt griezes momentu.

Pareizi izstrādāts STO savienojums nodrošina:

• Droša AGV kustības apturēšana

• Negaidītas restartēšanas novēršana

• Atbilstība funkcionālās drošības prasībām

• Uzticama darbība cilvēka un mašīnas sadarbības vidē

10.1. Izpratne par drošības PLC un STO ieeju lomu

Pirms sistēmas pievienošanas ir svarīgi saprast katra komponenta funkciju.

Drošības PLC funkcija

Drošības PLC ir atbildīgs par:

• Drošības ierīču uzraudzība

• Drošības loģikas izvērtēšana

• Drošības komandu nosūtīšana

• Drošības ķēdes bojājumu noteikšana

Tipiski AGV drošības ievadi ietver:

• Avārijas apturēšanas poga

• Drošības skeneris

• Aizsardzības sensors

• Operatora piekļuves kontrole

Kad drošības PLC konstatē drošības notikumu, tas aktivizē STO izeju.

Līdzstrāvas servo piedziņas STO funkcija

Līdzstrāvas servo piedziņas STO ieeja kontrolē motora griezes momenta ģenerēšanas spēju.

Kad STO ieejas ir aktīvas:

• Servo jaudas posms paliek atspējots

• Motora griezes momenta veidošanās apstājas

• AGV nevar braukt

Kad tiek atbrīvotas STO ievades:

• Servo piedziņa var darboties normāli

• Motora vadība tiek atsākta pēc atbilstošiem iespējošanas apstākļiem

10.2. Pamata divkanālu STO vadu arhitektūra

Rūpnieciskajās AGV servo sistēmās parasti tiek izmantota divkanālu STO elektroinstalācija, lai nodrošinātu lielāku drošību.

Tipiska savienojuma struktūra:

 Drošības PLC STO izejas kanāls 1 | | STO1+ ieejas līdzstrāvas servo piedziņas STO izejas kanāls 2 | | STO2+ ieejas līdzstrāvas servopiedziņas 24V drošības barošanas avots | | STO atsauce/GND 

Abi STO kanāli darbojas neatkarīgi.

Tas nodrošina:

• Lieka drošības kontrole

• Bojājumu noteikšana

• Uzlabota drošības integritāte

10.3. Tipiski STO termināļa savienojumi

Zemsprieguma līdzstrāvas servomotors ar STO funkciju parasti nodrošina spailes, piemēram:

Precīzi termināļu nosaukumi ir atkarīgi no servo piedziņas ražotāja.

Pirms elektroinstalācijas inženieriem vienmēr ir jāapstiprina:

• Sprieguma prasības

• Ievades polaritāte

• Drošības vērtējumi

• Elektroinstalācijas shēmas

10.4 Soli pa solim STO elektroinstalācijas procedūra

1. darbība: apstipriniet STO elektriskās specifikācijas

Pirms savienojuma izveides pārbaudiet:

• STO ieejas sprieguma diapazons

• Pašreizējās prasības

• Divu kanālu konfigurācija

• Drošības kategorijas spēja

Tipisks AGV servo sistēmu lietojums:

• 24V DC drošības signāli

• Divu kanālu parasti slēgtas drošības ķēdes

2. darbība: pievienojiet drošības PLC izejas ar STO ieejām

Drošības PLC nodrošina divas neatkarīgas drošības izejas.

Savienojuma piemērs:

1. kanāls:

Drošības PLC izeja 1 → Servo piedziņa STO1

2. kanāls:

Drošības PLC izeja 2 → Servo piedziņa STO2

Abi kanāli jāvada neatkarīgi.

Nepievienojiet abus STO kanālus kopā, jo tas novērš dublēšanos.

3. darbība: pievienojiet kopējo atsauces strāvas avotu

STO ķēdei ir nepieciešams stabils atsauces spriegums.

Tipisks savienojums:

• Drošības PLC drošības izejas padeve → STO ieeja

• Kopējā 0 V atsauce → Servo piedziņas STO zemējums

Nepareizs zemējums var izraisīt:

• Viltus STO aktivizēšana

• Komunikācijas kļūdas

• Drošības kļūdas

4. darbība: konfigurējiet servo piedziņas parametrus

Pēc vadu pievienošanas konfigurējiet servo piedziņu.

Tipiski iestatījumi ietver:

• STO iespējots

• Kļūdas reakcija

• Restartējiet uzvedību

• Bremžu vadības laiks

• Trauksmes izeja

Dažiem servo diskdziņiem pēc STO atbrīvošanas ir nepieciešams manuāls apstiprinājums, lai novērstu automātisku restartēšanu.

5. darbība: veiciet drošības pārbaudi

Pēc uzstādīšanas veiciet funkcionālās pārbaudes.

Ieteicamie testi:

Avārijas apstāšanās tests

Pārbaudīt:

• Avārijas apturēšana aktivizē STO

• Motora griezes moments pazūd

• AGV droši apstājas

Kanāla defektu pārbaude

Atvienojiet vienu STO kanālu un apstipriniet:

• Kļūme ir konstatēta

• Disks joprojām ir atspējots

• Parādās drošības trauksme

Restartēt testu

Pēc STO izlaišanas:

• Apstipriniet, ka AGV netiek restartēts automātiski

• Ja nepieciešams, pieprasiet atiestatīšanas komandu

10.5. Kā divkanālu STO uzlabo AGV drošību

Vienam STO kanālam ir potenciāls trūkums:

Ja elektroinstalācija neizdodas, drošības funkcija var nedarboties pareizi.

Divu kanālu STO to atrisina, nodrošinot dublēšanu.

Piemērs:

Normāla darbība

Abi kanāli ir aktīvi:

STO1 = ON STO2 = ON Motor Enabled 

Drošības pasākums

Abi kanāli ir pārtraukti:

STO1 = OFF STO2 = OFF Griezes moments ir atspējots 

Viena kanāla kļūda

Piemērs:

STO1 = IZSLĒGTS STO2 = IESL 

Sistēma konstatē neatbilstību un pāriet drošā stāvoklī.

Tas uzlabo:

• Bojājumu noteikšana

• Drošības uzticamība

• Sistēmas diagnostika

10.6. STO integrēšana ar avārijas apturēšanas sistēmām

Tipiskā AGV drošības arhitektūrā ietilpst:

avārijas apturēšanas poga | | Drošības PLC | | Divkārša STO izvade | | DC servo piedziņa | | AGV piedziņas motors 

Kad operators nospiež avārijas apturēšanas pogu:

1. Drošības PLC saņem avārijas signālu

2. Drošības loģika novērtē stāvokli

3. STO izejas ir pārtrauktas

4. Servo piedziņa noņem motora griezes momentu

5. Ja nepieciešams, ieslēdzas mehāniskās bremzes

Tādējādi tiek izveidota pilnīga avārijas apturēšanas ķēde.

10.7 STO savienojums ar mehānisko bremžu vadību

Daudzos AGV lietojumos STO jādarbojas kopā ar elektromagnētisko bremzi.

Tipiska secība:

Normāla kustība

• STO neaktīvs

• Servo motors ir iespējots

• Bremze atlaista

Kontrolēta apstāšanās

1. Servo kontrolieris samazina ātrumu

2. Motors sasniedz nulles ātrumu

3. Bremze ieslēdzas

4. STO aktivizējas

Avārijas apstāšanās

1. Drošības PLC iedarbina STO

2. Motora griezes moments tiek noņemts

3. Ja nepieciešams, ieslēdzas bremzes

Šī kombinācija ir ieteicama:

• Smagie AGV

• Rampas darbība

• Augstas kravnesības sistēmas

10.8. Uz sakariem balstīta drošība salīdzinājumā ar vadu STO

Mūsdienu AGV var izmantot vai nu vadu STO, vai drošības sakarus.

Ar vadu STO

Savienojums:

Drošības PLC → Fiziskās STO ieejas

Priekšrocības:

• Vienkārši

• Ātra atbilde

• Ļoti uzticams

• Vienkārša problēmu novēršana

Izplatītas lietojumprogrammas:

• Standarta AGV

• Rūpnieciskie mobilie roboti

Drošības komunikācija

Piemēri:

• FSoE (drošība, izmantojot EtherCAT)

• CANopen drošība

Priekšrocības:

• Samazināta elektroinstalācija

• Uzlabota diagnostika

• Elastīga tīkla arhitektūra

Izplatītas lietojumprogrammas:

• Lielas AGV parkas

• Gudras rūpnīcas

• Sarežģītas automatizācijas sistēmas

10.9. Biežākās STO vadu kļūdas AGV lietojumos

1. kļūda: tiek izmantots tikai viens STO kanāls

Problēma:

• Samazina drošības dublēšanu

• Var neatbilst drošības prasībām

Risinājums:

Izmantojiet abus STO kanālus.

2. kļūda: STO pievienošana, izmantojot parastu PLC

Problēma:

Standarta PLC nav paredzēts drošības funkcijām.

Risinājums:

Izmantojiet sertificētu drošības PLC.

3. kļūda: nepareizs atsauces vads

Problēma:

Var izraisīt:

• STO kļūdas

• Negaidīti izslēgšanas gadījumi

Risinājums:

Ievērojiet ražotāja elektroinstalācijas shēmu.

4. kļūda: automātiska restartēšana pēc STO izlaišanas

Problēma:

Var rasties neparedzēta AGV kustība.

Risinājums:

Nepieciešams:

• Manuāla atiestatīšana

• Drošības apstiprinājums

• Restartēšanas komanda

10.10. AGV STO sistēmu projektēšanas labākā prakse

Lai nodrošinātu uzticamu AGV drošības darbību:

Izmantojiet sertificētus drošības komponentus

Ieteicamās sastāvdaļas:

• Drošības PLC

• Drošības relejs

• Divu kanālu STO servo piedziņa

• Avārijas apturēšanas ierīces

Atsevišķa drošības un kustības vadība

Drošības funkcijām nevajadzētu būt atkarīgām tikai no:

• Navigācijas programmatūra

• Kustību komandas

• Sakaru tīkli

Iekļaujiet diagnostikas uzraudzību

Monitors:

• STO statuss

• Piedziņas defekti

• Bremžu stāvoklis

• Drošības sakaru statuss

Apstipriniet pilno drošības ķēdi

Pārbaudē jāiekļauj:

• Avārijas apstāšanās reakcija

• Sensora iedarbinātas apstāšanās

• Komunikācijas kļūmes

• Strāvas padeves pārtraukumu scenāriji

Secinājums: Pareiza STO elektroinstalācija ir būtiska AGV drošai darbībai

Drošības PLC pievienošana līdzstrāvas servo piedziņas STO ieejai ir būtisks solis drošas AGV barošanas sistēmas izveidē.

Uzticama arhitektūra parasti ietver:

Drošības sensori → Drošības PLC → Divu kanālu STO → līdzstrāvas servo piedziņa → AGV motors → mehāniskās bremzes

Pareiza STO integrācija nodrošina:

• Droša griezes momenta noņemšana

• Negaidītu kustību novēršana

• Uzlabota operatora aizsardzība

• Augstāka AGV uzticamība

Mūsdienu AGV un AMR ražotājiem ir svarīgi izvēlēties integrētus līdzstrāvas servomotorus ar divu kanālu STO spēju un atbilstošu drošības PLC saderību, lai izstrādātu drošas, efektīvas un starptautiski saderīgas automatizētas transportēšanas sistēmas.

11. Vadošie AGV līdzstrāvas servomotoru zīmoli ar STO funkciju

Tā kā AGV (Automated Guided Vehicle) un AMR (Autonomous Mobile Robot) sistēmas kļūst viedākas un uz drošību vērstas, pieprasījums pēc līdzstrāvas servomotoriem ar integrētu STO (Safe Torque Off) funkciju strauji pieaug.

Mūsdienu AGV ražotāji vairs neizvēlas motorus, pamatojoties tikai uz:

• Nominālais griezes moments

• Ātruma diapazons

• Spriegums

• Mehāniskie izmēri

Viņi arī novērtē:

• Funkcionālās drošības spēja

• Divu kanālu STO pieejamība

• Kodētāja atgriezeniskās saites precizitāte

• Sakaru protokoli

• Integrācijas elastība

• Ilgtermiņa uzticamība

• OEM pielāgošanas iespēja

Līdzstrāvas servomotors ar STO funkciju ļauj AGV sistēmām nodrošināt drošāku darbību, apvienojot:

• Augstas veiktspējas kustību kontrole

• Slēgtā cikla atgriezeniskā saite

• Drošības griezes momenta pārtraukums

• Kompakta diska arhitektūra

Zemāk ir daži no vadošajiem AGV līdzstrāvas servomotoru zīmoliem un piegādātājiem, kas piedāvā risinājumus, kas piemēroti rūpnieciskiem mobilo robotu lietojumiem.

11.1 JKONGMOTOR – integrēts AGV līdzstrāvas servomotors ar divkanālu STO risinājumu

JKONGMOTOR ir specializēts ražotājs, kas koncentrējas uz integrētiem servomotoriem, integrētiem BLDC motoriem un pielāgotiem kustības vadības risinājumiem automatizācijas iekārtām un mobilajai robotikai.

AGV un AMR lietojumiem JKONGMOTOR nodrošina integrētus līdzstrāvas servomotoru risinājumus, kas apvieno:

• Bezsuku līdzstrāvas servomotors

• Iebūvēta servo piedziņa

• Kodētāja atsauksmes

• Divu kanālu STO drošības funkcija

• Sakaru saskarnes iespējas

• Izvēles elektromagnētiskā bremze

Šie integrētie servomotori ir paredzēti lietojumiem, kuriem nepieciešams:

• Kompakta uzstādīšana

• Augsts griezes momenta blīvums

• Uzticama darbība 24/7

• Viegla OEM integrācija

JKONGMOTOR AGV servomotoru galvenās iezīmes

Integrēts motora un vadītāja dizains

Tradicionālajām AGV sistēmām bieži ir nepieciešams:

• Atsevišķs motors

• Ārējais servo pastiprinātājs

• Papildu kodētāja vadi

JKONGMOTOR integrētie servomotori samazina sistēmas sarežģītību, apvienojot piedziņas elektroniku motora blokā.

Ieguvumi:

• Samazināta elektroinstalācija

• Mazāks vadības skapis

• Ātrāka uzstādīšana

• Uzlabota uzticamība

STO drošības funkcija AGV lietojumiem

JKONGMOTOR AGV servo risinājumi atbalsta STO funkcijas, kas paredzētas:

• Droši atspējojiet motora griezes momentu

• Novērst negaidītas kustības

• Integrēt ar drošības PLC sistēmām

Tipiska drošības arhitektūra:

Drošības PLC → STO ieeja → Integrēts servomotors → AGV riteņu piedziņa

Elastīgas sprieguma iespējas

Kopējās AGV konfigurācijas ietver:

• 24V DC servomotori

• 48V DC servomotori

Piemērots:

• Mazie AMR

• Noliktavu AGV

• Lieljaudas transporta roboti

OEM un ODM pielāgošanas iespēja

AGV ražotājiem bieži ir nepieciešami pielāgoti risinājumi, tostarp:

• Īpašas vārpstas konstrukcijas

• Montāžas atloka modifikācija

• Kodētāja izvēle

• Ātrumkārbas integrācija

• Bremžu konfigurācija

• Komunikācijas pielāgošana

JKONGMOTOR koncentrējas uz OEM/ODM projektiem dažādām AGV platformām.

11.2 Maxon Motor — augstas precizitātes servo risinājumi mobilajai robotikai

Maxon ir pasaulē atzīts augstas veiktspējas līdzstrāvas motoru un kustības kontroles sistēmu ražotājs.

Maxon produkti tiek plaši izmantoti:

• Robotika

• Medicīniskais aprīkojums

• Automatizācijas sistēmas

• Mobilie roboti

Viņu kustības risinājumi ir pazīstami ar:

• Augsta precizitāte

• Kompakts dizains

• Lieliska dinamiska reakcija

Priekšrocības AGV lietojumiem

Maxon servo sistēmas nodrošina:

• Augstas kvalitātes BLDC motori

• Uzlaboti kontrolieri

• Kodētāja atsauksmes

• Precīza ātruma regulēšana

Tie ir piemēroti:

• Pētniecības roboti

• Autonomās platformas

• Augstas precizitātes mobilās sistēmas

Ierobežojumi liela mēroga AGV OEM projektiem

Attiecībā uz izmaksu ziņā jutīgu AGV ražošanu, apsvērumi var ietvert:

• Augstākas komponentu izmaksas

• Mazāk koncentrēties uz integrētiem motora draiveru risinājumiem

• Ierobežota pielāgošana salīdzinājumā ar specializētiem AGV motoru piegādātājiem

11.3 Kolmorgena — Rūpnieciskās AGV piedziņas sistēmas ar drošības funkcijām

Kollmorgen ir labi pazīstams kustību kontroles piegādātājs, kas apkalpo:

• AGV ražotāji

• Noliktavas automatizācija

• Rūpnieciskā robotika

Kollmorgen nodrošina:

• Servo motori

• Servo piedziņas

• Kustību kontrolieri

• Ar drošību saistītas funkcijas

AGV pielietojuma priekšrocības

Kollmorgen šķīdumus parasti izmanto:

• Lieljaudas AGV

• Automatizētie autoiekrāvēji

• Loģistikas sistēmu ražošana

Stiprās puses ietver:

• Rūpnieciskā uzticamība

• Augstas veiktspējas servo vadība

• Uzlabota drošības integrācija

11.4 Siemens – rūpnieciskā servopiedziņas ekosistēma ar STO

Siemens piedāvā plašus rūpnieciskās automatizācijas risinājumus, tostarp:

• Servo motori

• Servo piedziņas

• Drošības PLC sistēmas

Viņu kustības produkti tiek plaši izmantoti:

• Gudras rūpnīcas

• Automobiļu ražošana

• Rūpnieciskā automatizācija

Priekšrocības

Siemens risinājumi nodrošina:

• Integrēta drošības ekosistēma

• STO atbalsts

• Drošības sakaru iespējas

• Globālā pakalpojuma pieejamība

Tie ir piemēroti lieliem rūpnieciskiem AGV projektiem, kuriem nepieciešama integrācija ar esošajām rūpnīcas automatizācijas sistēmām.

11.5. Beckhoff — uz EtherCAT balstīti AGV kustības risinājumi

Beckhoff Automation ir pazīstama ar datorizētu automatizāciju un EtherCAT tehnoloģiju.

Viņu kustības risinājumi atbalsta:

• Servo piedziņas

• Drošības komunikācija

• Sadalītās vadības arhitektūras

AGV priekšrocības

Beckhoff sistēmas ir piemērotas:

• Gudras rūpnīcas

• Lielas AGV parkas

• Industry 4.0 vides

Galvenās priekšrocības:

• EtherCAT komunikācija

• Reāllaika kustību kontrole

• Drošības integrācija

11.6 Bosch Rexroth — Lieljaudas AGV kustības sistēmas

Bosch Rexroth nodrošina rūpnieciskās kustības un automatizācijas risinājumus prasīgiem lietojumiem.

Viņu produkti parasti tiek izmantoti:

• Rūpnīcas loģistika

• Smago materiālu apstrāde

• Rūpnieciskās mobilās platformas

Priekšrocības

Piemērots:

• Augstas slodzes AGV

• Lielie transporta līdzekļi

• Rūpnieciskā vide

Stiprās puses:

• Augsta uzticamība

• Izturīgs rūpnieciskais dizains

• Pilnīga automatizācijas ekosistēma

11.7 Schneider Electric — uz drošību orientēti automatizācijas risinājumi

Schneider Electric piedāvā automatizācijas produktus, tostarp:

• Servo sistēmas

• Drošības kontrolieri

• Rūpnieciskās vadības risinājumi

Viņu produkti tiek plaši izmantoti:

• Ražošana

• Loģistikas automatizācija

• Pārstrādes nozares

AGV lietošanas priekšrocības

Priekšrocības ietver:

• Drošības integrācija

• Rūpniecisko sakaru atbalsts

• Globālie inženiertehniskie resursi

11.8 Oriental Motor — Compact Motion Solutions

Oriental Motor nodrošina kompaktus motoru risinājumus automatizācijas iekārtām.

Produkti ietver:

• Bezsuku līdzstrāvas motori

• Servo motori

• Pārnesumu motori

Piemērotas lietojumprogrammas

Bieži lietojumi:

• Mazie AGV

• Pārbaudes roboti

• Kompaktās automatizācijas sistēmas

Priekšrocības:

• Kompakts dizains

• Uzticama darbība

• Viegla integrācija

11.9. Panasonic nozare — servomotori automatizācijas lietojumiem

Panasonic Industry piedāvā automatizācijas komponentus, tostarp servo sistēmas, ko izmanto rūpnieciskajās iekārtās.

Pieteikumos ietilpst:

• Rūpnīcas automatizācija

• Robotika

• Precīzijas aprīkojums

AGV priekšrocības

Ieguvumi ietver:

• Stabila servo veiktspēja

• Kodētāja atsauksmes

• Rūpnieciskā uzticamība

11.10 Yaskawa — augstas veiktspējas servo kustības sistēmas

Yaskawa Electric ir galvenais rūpniecisko servotehnoloģiju piegādātājs.

Viņu produkti tiek plaši izmantoti:

• Robotika

• Automatizācija

• Ražošanas sistēmas

AGV pielietojuma stiprās puses

Priekšrocības:

• Uzlabota servo vadība

• Augsta uzticamība

• Globālā industriālā pieredze

Piemērots:

• Augstas veiktspējas AGV platformas

• Rūpnīcas automatizācijas vides

11.11. Vadošo AGV līdzstrāvas servomotoru zīmolu salīdzinājums ar STO

11.12 Kā izvēlēties pareizo AGV līdzstrāvas servomotoru piegādātājs ar STO

Izvēloties AGV servomotoru piegādātāju, ražotājiem ir jāizvērtē:

1. Drošības spējas

Pārbaudiet:

• Divu kanālu STO atbalsts

• Drošības PLC saderība

• Funkcionālās drošības dokumentācija

2. Motora veiktspēja

Svarīgi parametri:

• Nominālais griezes moments

• Maksimālais griezes moments

• Ātruma diapazons

• Kodētāja izšķirtspēja

• Siltuma veiktspēja

3. Integrācijas līmenis

Integrētie risinājumi nodrošina:

• Mazāka uzstādīšanas vieta

• Mazāk vadu

• Ātrāka izvietošana

4. Pielāgošanas atbalsts

AGV OEM ražotājiem bieži ir nepieciešams:

• Ātrumkārbas saskaņošana

• Bremžu integrācija

• Vārpstas pielāgošana

• Komunikācijas adaptācija

5. Ražošanas iespējas

Komerciālajiem AGV projektiem apsveriet:

• Ražošanas jauda

• Kvalitātes kontrole

• Inženiertehniskais atbalsts

• Ilgtermiņa piegādes stabilitāte

Secinājums: Labākā izvēle AGV līdzstrāvas servomotors ar STO funkciju

Ideāls AGV servomotora piegādātājs ir atkarīgs no pielietojuma prasībām.

Lieliem rūpnieciskās automatizācijas projektiem globāli zīmoli, piemēram, Siemens, Kollmorgen, Beckhoff un Yaskawa, nodrošina nobriedušas automatizācijas ekosistēmas.

AGV OEM ražotājiem, kuri meklē:

• Integrēti līdzstrāvas servomotori

• Divu kanālu STO funkcija

• Kompakts dizains

• OEM/ODM pielāgošana

• Konkurētspējīga izmaksu un veiktspējas attiecība

specializētie piegādātāji, piemēram, JKONGMOTOR, nodrošina elastīgu alternatīvu nākamās paaudzes AGV un AMR piedziņas sistēmu izstrādei.

Uzticamam AGV kustības risinājumam ir jāapvieno:

Augstas efektivitātes līdzstrāvas servomotors + integrēts draiveris + kodētāja atgriezeniskā saite + divkanālu STO + izvēles mehāniskā bremze

lai sasniegtu drošu, efektīvu un uzticamu autonomas transportēšanas veiktspēju.

Secinājums: drošāku un efektīvāku AGV jaudas sistēmu izveide ar zemsprieguma līdzstrāvas servomotoriem

Pareiza zemsprieguma līdzstrāvas servomotora izvēle un divu kanālu STO funkcionalitātes integrēšana ir kritiski soļi uzticamu AGV sistēmu projektēšanā.

Labi izstrādātam AGV piedziņas risinājumam ir jāsabalansē:

• Griezes momenta veiktspēja

• Energoefektivitāte

• Drošības atbilstība

• Komunikācijas spēja

• Mehāniskā uzticamība

Mūsdienu AGV un AMR ražotājiem integrētie līdzstrāvas servomotori ar STO nodrošina kompaktu, inteliģentu un uz drošību orientētu kustības risinājumu, kas atbalsta viedās loģistikas un rūpnieciskās automatizācijas attīstību nākotnē.

Izvēloties AGV dzinēju piegādātāju, ražotājiem par prioritāti jāizvirza ne tikai motora specifikācijas, bet arī pielāgošanas iespējas, drošības integrācijas pieredze un ilgtermiņa tehniskais atbalsts.

FAQ — AGV līdzstrāvas servomotori ar STO funkciju

1. Kas ir STO funkcija AGV līdzstrāvas servomotoros?

Atbilde:

STO (Safe Torque Off) atspējo motora griezes momenta ģenerēšanu, droši izslēdzot servopiedziņas izvadi, novēršot negaidītu AGV kustību.

2. Kāpēc AGV servomotoriem ir nepieciešama STO funkcija?

Atbilde:

STO uzlabo AGV drošību, novēršot netīšu motora darbību avārijas apstāšanās, apkopes vai drošības pasākumu laikā.

3. Vai tikai STO var novērst AGV slīdēšanu nogāzēs?

Atbilde:

Nē. STO noņem motora griezes momentu, bet nevar fiziski noturēt AGV. Mehāniskā bremze ir nepieciešama slīpuma noturēšanai un lielas slodzes darbiem.

4. Kāda ir atšķirība starp aparatūras STO un programmatūras STO?

Atbilde:

Aparatūra STO izmanto neatkarīgas drošības ķēdes, lai atspējotu motora griezes momentu, savukārt programmatūra STO paļaujas uz vadības programmatūras komandām. Aparatūra STO nodrošina augstāku drošības uzticamību rūpnieciskajiem AGV.

5. Vai AGV ir jāizmanto 24 V vai 48 V līdzstrāvas servomotori?

Atbilde:

24 V servomotori ir piemēroti kompaktiem AGV un vieglām slodzēm, savukārt 48 V servomotori ir vēlami lieljaudas AGV, kam nepieciešams lielāks griezes moments un efektivitāte.

6. Kā mehāniskās bremzes darbojas ar STO AGV sistēmās?

Atbilde:

Mehāniskā bremze fiziski bloķē motora vārpstu vai riteni, bet STO noņem motora griezes momentu. Kopā tie nodrošina drošu apstāšanos un uzticamu pozīcijas noturēšanu.

7. Vai STO var uzlabot AGV akumulatora darbības laiku?

Atbilde:

Jā. STO samazina nevajadzīgu motora strāvas patēriņu gaidstāves apstākļos, palīdzot uzlabot akumulatora efektivitāti un samazināt siltuma veidošanos.

8. Kā drošības PLC tiek savienots ar AGV servomotora STO ieejām?

Atbilde:

Drošības PLC nosūta divkanālu drošības signālus tieši uz servo piedziņas STO ieejām, lai drošības notikumu laikā atspējotu motora griezes momentu.

9. Kādiem AGV lietojumiem ir nepieciešamas STO un mehāniskās bremzes?

Atbilde:

Lieljaudas AGV, automatizētiem iekrāvējiem, transportlīdzekļiem ar slīpumu un mobiliem robotiem, kas pārvadā lielas kravas, parasti ir nepieciešamas gan STO, gan mehāniskās bremzes.

10. Kuri zīmoli nodrošina AGV līdzstrāvas servomotorus ar STO funkciju?

Atbilde:

Starp vadošajiem piegādātājiem ir JKONGMOTOR, Kollmorgen, Siemens, Beckhoff, Bosch Rexroth, Yaskawa, Maxon un citi rūpnieciskās kustības kontroles ražotāji.