Da fiação de canal duplo ao teste de aceitação: comissionamento e validação de sistemas AGV Servo STO

Introdução: Por que o comissionamento de STO se tornou crítico para sistemas AGV modernos

À medida que veículos guiados automaticamente (AGVs) e robôs móveis autônomos (AMRs) são cada vez mais implantados em fábricas, armazéns e centros logísticos, a segurança funcional tornou-se um dos fatores mais importantes durante a integração do sistema. Ao contrário dos sistemas de transporte tradicionais, os AGVs operam em ambientes dinâmicos onde humanos, máquinas e robôs móveis compartilham o mesmo espaço de trabalho.

Uma função Safe Torque Off (STO) em servo-drives AGV fornece um método confiável para interromper a geração de torque do motor imediatamente quando ocorre um evento de segurança, como ativação de parada de emergência, detecção de scanner de segurança, abertura de porta de proteção ou intervenção de segurança do PLC.

No entanto, a simples instalação de servomotores com capacidade STO não garante um sistema AGV seguro. Os fabricantes OEM e integradores de sistemas devem projetar adequadamente a arquitetura de segurança, completar a fiação de canal duplo, configurar parâmetros, verificar funções de diagnóstico e realizar testes de aceitação de acordo com os requisitos de segurança.

Este artigo explica o processo completo de comissionamento do servo AGV STO, abrangendo:

• Como conectar circuitos STO de canal duplo entre CLPs de segurança e servodrives

• Como testar e validar funções STO durante o comissionamento do AGV

• Cobertura de diagnóstico necessária (DC) e valores MTTFd para circuitos de segurança AGV

• Como a arquitetura STO afeta AGVs com tração diferencial de roda dupla

• Como o STO influencia a distância de parada em aplicações de AGV de carga pesada

1. Como conectar circuitos STO de canal duplo em servo-drives AGV

Entendimento Arquitetura STO de canal duplo em sistemas AGV

Os sistemas servo AGV modernos normalmente usam entradas STO de canal duplo para atingir níveis de segurança funcional mais elevados. Um design de canal duplo significa que dois sinais de segurança independentes devem ser monitorados separadamente.

Em vez de depender de um único sinal de parada de emergência, o controlador de segurança verifica continuamente dois canais independentes:

• STO Canal 1 (STO1)

• STO Canal 2 (STO2)

Quando ambos os canais são interrompidos, o servoconversor desabilita imediatamente a saída de torque do motor.

Uma arquitetura de segurança típica de AGV inclui:

Dispositivos de Segurança → PLC de Segurança → Entradas STO → Servo Drives → Motores AGV

Os dispositivos de entrada de segurança comuns incluem:

• Botões de parada de emergência

• Scanners a laser de segurança

• Pára-choques de segurança

• Interruptores de porta de segurança

• Cortinas de luz de segurança

O PLC de segurança avalia esses sinais e envia um comando de desligamento seguro para os servoacionamentos AGV.

Método típico de fiação STO de canal duplo

Para aplicações AGV, a fiação STO geralmente segue esta estrutura:

Durante a operação normal:

• STO1 = LIGADO

• STO2 = LIGADO

• Servo drive permite saída de torque

Durante um evento de segurança:

• STO1 = DESLIGADO

• STO2 = DESLIGADO

• O servo drive remove imediatamente a geração de torque

O próprio motor não recebe comando de frenagem. Em vez disso, a eletrônica de acionamento bloqueia o estágio de potência, impedindo a produção de torque elétrico.

Por que os fabricantes de AGV preferem STO de canal duplo

AGVs geralmente operam em torno de:

• Operários de fábrica

• Empilhadeiras

• Linhas de produção automatizadas

• Células robóticas

• Materiais de alto valor

Um circuito de segurança de canal único tem diversas limitações:

• Um fio quebrado pode não ser detectado

• Um contato de segurança com falha pode passar despercebido

• A capacidade de diagnóstico é limitada

O STO de canal duplo melhora:

1. Capacidade de detecção de falhas

O sistema pode identificar:

• Falhas de circuito aberto

• Curtos-circuitos

• Erros de incompatibilidade de canal

2. Integridade de Segurança

Uma arquitetura redundante ajuda os fabricantes de AGV a alcançar níveis mais elevados de desempenho de segurança, como:

• PL-d

• PL e

dependendo do projeto de segurança completo.

3. Certificação mais fácil

Para fabricantes de AGV OEM, uma arquitetura STO padronizada de canal duplo simplifica a conformidade com:

• ISO 13849-1

• CEI 61800-5-2

• CEI 62061

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2. Como testar e validar a função STO durante o comissionamento do AGV

Por que o teste STO é fundamental durante o comissionamento do AGV

Para os fabricantes de AGV e AMR, a validação do Safe Torque Off (STO) é uma das etapas mais importantes antes da entrega do equipamento e da produção em massa. Embora os servoconversores com funções STO integradas possam remover rapidamente o torque do motor durante um evento de segurança, toda a cadeia de segurança deve ser verificada para garantir uma operação confiável.

Um processo completo de comissionamento do STO confirma que:

• Dispositivos de segurança acionam corretamente o desligamento do STO

• A lógica do PLC de segurança funciona conforme projetado

• Servo drives respondem corretamente aos comandos STO

• Ambos os canais STO operam de forma independente

• O AGV não pode reiniciar inesperadamente após uma parada de segurança

• Parar o desempenho atende aos requisitos da avaliação de risco

Ao contrário de um teste de função motora padrão, o teste STO é um processo de validação de segurança funcional . Ele garante que o AGV possa entrar em um estado seguro sempre que os operadores, o equipamento ou o meio ambiente estiverem em risco.

Processo de teste de comissionamento AGV STO

Um procedimento profissional de validação de AGV STO normalmente inclui cinco etapas principais:

1. Inspeção de fiação elétrica

2. Verificação da configuração STO do servoconversor

3. Teste de ativação da função de segurança

4. Teste de simulação de falhas

5. Documentação de aceitação final

Cada estágio verifica uma parte diferente da arquitetura de segurança.

1. Verifique a fiação do STO antes de ligar

Antes de testar a função STO, os engenheiros devem primeiro confirmar se a fiação de segurança de canal duplo está instalada corretamente.

Um circuito AGV STO típico inclui:

Parada de Emergência / Scanner de Segurança / PLC de Segurança → STO Canal 1 e STO Canal 2 → Servo Drive → Motor AGV

Durante a inspeção da fiação, os engenheiros devem verificar:

Independência do Canal STO

Os dois canais STO devem permanecer eletricamente independentes.

Exemplos de fiação incorreta:

• Conectando STO1 e STO2 juntos

• Compartilhando uma saída de segurança para ambos os canais

• Usando uma saída CLP padrão em vez de uma saída com classificação de segurança

Estes erros podem impedir que o sistema atinja o nível de desempenho de segurança exigido.

Verificação de continuidade da fiação

Antes de ligar a energia, verifique:

• Continuidade do sinal STO1

• Continuidade do sinal STO2

• Tensão de alimentação de segurança 24V

• Conexão de referência de aterramento

• Condição de travamento do conector

Para AGVs operando em ambientes industriais, os engenheiros também devem verificar:

• Proteção de cabo

• Resistência à vibração

• Proteção contra interferência eletromagnética

Conectores soltos ou cabos danificados são causas comuns de falha do STO durante a operação em campo.

2. Confirme a configuração STO do Servo Drive

Após a verificação da fiação, os parâmetros do servoconversor devem ser verificados.

Servo drives AGV modernos geralmente fornecem funções de monitoramento relacionadas a STO, incluindo:

• Status de entrada STO

• Detecção de falhas de segurança

• Detecção de incompatibilidade de canal

• Reinicie a prevenção

Os engenheiros devem confirmar:

Status de entrada STO

Quando o AGV está em operação normal:

• STO Canal 1 = Ativo

• STO Canal 2 = Ativo

O servoconversor deve permitir a saída de torque do motor.

Quando o STO é acionado:

• Canal STO 1 = Desativado

• Canal STO 2 = Desativado

O inversor deve remover imediatamente a geração de torque.

Verificação dos parâmetros de segurança

Dependendo do fabricante do servoconversor, verifique:

• Configuração de ativação de STO

• Polaridade de entrada de segurança

• Modo de resposta a falhas

• Prevenção de reinicialização automática

• Saída de feedback de diagnóstico

Configurações incorretas de parâmetros podem causar situações em que a entrada de segurança muda, mas o comportamento do motor não corresponde às expectativas.

3. Execute a verificação de operação normal antes do teste STO

O teste de STO só deve começar após a confirmação de que o AGV opera normalmente.

Antes da validação de segurança, teste:

Controle de movimento

Verificar:

• Movimento para frente

• Movimento reverso

• Operação de torneamento

• Regulação de velocidade

• Precisão de posição

Para AGVs com acionamento diferencial:

• Operação do motor esquerdo

• Operação correta do motor

• Sincronização de roda

devem ser verificados separadamente.

Codificador e sinais de feedback

Confirmar:

• Comunicação do codificador

• Estabilidade de feedback de velocidade

• Precisão do feedback de posição

Embora o STO remova a saída de torque, o feedback incorreto do encoder pode afetar a lógica de reinicialização e as funções de diagnóstico.

4. Execute testes de gatilho STO

Após a confirmação da operação básica, os engenheiros devem realizar testes reais de ativação do STO.

Teste 1: Teste do botão de parada de emergência

Procedimento:

1. Execute o AGV em velocidade operacional normal

2. Pressione o botão de parada de emergência

3. Monitore a resposta do servo drive

Resultado esperado:

• PLC de segurança remove sinais STO

• Servo drive desativa a saída de torque

• O motor para de produzir força motriz

• O status do STO é exibido

• AGV não pode reiniciar automaticamente

Isto verifica a cadeia completa de segurança da parada de emergência.

Teste 2: Teste de disparo do scanner de segurança

Os AGVs geralmente usam scanners a laser de segurança para detectar obstáculos e pessoas.

Procedimento:

1. Operar AGV em modo automático

2. Entre na área de detecção do scanner

3. Acione a zona de segurança

Resultado esperado:

• PLC de segurança recebe sinal do scanner

• Mudanças na saída STO

• Servo drives entram em estado seguro

• O movimento do veículo para de acordo com os requisitos de segurança

Este teste é especialmente importante para AGVs de armazéns e fábricas que operam perto de trabalhadores.

Teste 3: Teste de Dispositivo de Proteção

Para AGVs equipados com:

• Pára-choques de segurança

• Portas de segurança

• Chaves de acesso

realizar validação STO adicional.

Exemplo:

Quando um amortecedor de segurança é pressionado:

Comportamento esperado:

• O movimento do AGV para

• O servo torque é removido

• O alarme de segurança aparece

• A reinicialização requer reinicialização manual

5. Realize testes de simulação de falha no canal STO

Um teste de aceitação STO profissional não deve apenas testar a ativação normal, mas também verificar a detecção de falhas.

Teste de falha do canal 1 STO

Procedimento:

Desconecte ou interrompa o Canal 1 do STO.

Resultado esperado:

O sistema deve:

• Detectar incompatibilidade de canal

• Gerar falha de segurança

• Impedir o movimento do AGV

Teste de falha do canal 2 do STO

Repita o mesmo procedimento para o Canal 2.

Resultado esperado:

• Falha detectada

• Servo drive permanece desabilitado

• Nenhum movimento inseguro ocorre

Teste de detecção de curto-circuito

Quando aplicável, teste:

• Curto-circuito canal a canal

• Curto-circuito canal-potência

• Condições de falta à terra

O sistema de segurança deve identificar condições anormais e entrar em estado seguro.

6. Verifique o comportamento de reinicialização do STO

A reinicialização inesperada após a liberação do STO é um grande risco à segurança.

Portanto, o comportamento de reinicialização deve ser testado cuidadosamente.

Após a ativação do STO:

1. Remova o gatilho de segurança

2. Reinicializar o PLC de segurança

3. Habilite o sistema de controle AGV

4. Envie um novo comando de movimento

O AGV deve permanecer parado até que uma sequência completa de reinicialização seja concluída.

Por que a reinicialização automática é perigosa

Se um AGV reiniciar automaticamente após a recuperação do STO:

Os possíveis riscos incluem:

• Movimento inesperado do veículo

• Lesão do operador

• Colisão com equipamento

• Danos materiais

Para a maioria das aplicações industriais de AGV, é necessária uma reinicialização manual ou reinicialização controlada.

7. Meça o tempo de resposta do STO e a distância de parada

A validação do STO não está completa sem a avaliação do desempenho de parada.

Quando STO está ativado:

O processo de parada total inclui:

1. Tempo de detecção do dispositivo de segurança

2. Tempo de processamento do PLC de segurança

3. Tempo de transmissão do sinal STO

4. Tempo de remoção de torque do servo acionamento

5. Tempo de parada mecânica

Fatores que afetam a distância de parada do AGV

A distância de parada depende de:

• Peso total do AGV

• Peso da carga útil

• Velocidade de viagem

• Diâmetro da roda

• Fricção no chão

• Condição de tensão da bateria

• Tempo de resposta do freio

Para AGVs pesados, o STO é frequentemente combinado com:

• Freios eletromagnéticos

• Freios de retenção mecânicos

• Funções de desaceleração controlada

8. Conduzir testes finais de aceitação e documentação do STO

Antes da entrega do AGV, os fabricantes devem criar um relatório completo de validação do STO.

O documento deve incluir:

Documentação Elétrica

• Diagrama de fiação STO

• Configuração do PLC de segurança

• Parâmetros de segurança do servoconversor

Registros de teste

• Resultados do teste de parada de emergência

• Resultados do teste de acionamento do scanner

• Resultados do teste de falha do canal STO

• Reinicie os resultados da verificação

Informações de segurança

• Especificações STO do servoacionamento

• Dados PFHD

• Valor MTTFd

• Informações de cobertura de diagnóstico

Melhores práticas para fabricantes OEM de AGV

Para melhorar a confiabilidade do STO durante a produção e operação em campo:

Usar Servomotores com funções STO integradas

Soluções servo integradas reduzem:

• Fiação externa

• Complexidade do gabinete de controle

• Tempo de comissionamento

Eles são especialmente adequados para:

• AMRs compactos

• Robôs de armazém

• Robôs de inspeção móveis

• AGVs industriais

Incluir testes STO em cada ciclo de produção

Para AGVs produzidos em massa, a validação STO deve se tornar parte do teste padrão de aceitação de fábrica (FAT).

Verificações recomendadas:

• Verificação de entrada STO

• Teste de comunicação de segurança

• Teste de parada de emergência

• Teste de diagnóstico de falhas

Conclusão

Testar e validar as funções STO durante o comissionamento do AGV é essencial para garantir uma operação segura e confiável. Um processo completo de verificação de STO deve abranger inspeção elétrica, configuração do servoconversor, teste de disparo de segurança, simulação de falhas, prevenção de reinicialização e medição de distância de parada.

Para fabricantes de AGV e AMR, os sistemas STO devidamente comissionados fornecem:

• Maior segurança do operador

• Operação mais confiável da máquina

• Conformidade mais fácil com os padrões de segurança

• Aceitação mais rápida do cliente

Ao integrar os testes STO no fluxo de trabalho de comissionamento de AGV, os fabricantes OEM podem fornecer veículos autônomos mais seguros com desempenho de segurança previsível e repetível.

3. Cobertura de diagnóstico necessária (DC) e valores MTTFd para circuitos de segurança AGV STO

Compreendendo os parâmetros de segurança em aplicações AGV

Ao projetar sistemas de segurança AGV, os engenheiros frequentemente avaliam:

• Cobertura de Diagnóstico (DC)

• Tempo médio até falha perigosa (MTTFd)

• Nível de Desempenho (PL)

• Nível de integridade de segurança (SIL)

Esses parâmetros determinam se o circuito de segurança pode detectar falhas perigosas com segurança.

Requisitos de cobertura de diagnóstico (DC)

A Cobertura de Diagnóstico descreve a eficácia com que um sistema de segurança detecta falhas.

Categorias típicas:

Para sistemas servo STO AGV, geralmente é preferida uma cobertura de diagnóstico média ou alta.

Exemplos de funções de diagnóstico incluem:

• Monitoramento de canal STO

• Comparação entre canais

• Feedback de falha do inversor

• Diagnóstico de PLC de segurança

Requisitos MTTFd para Servo Sistemas AGV

MTTFd representa o tempo esperado antes que ocorra uma falha perigosa.

Para aplicações AGV:

Valores mais altos de MTTFd melhoram:

• Confiabilidade do sistema

• Classificação de segurança

• Intervalos de manutenção

Servo drives com funções STO integradas normalmente fornecem dados de segurança, incluindo:

• Valor MTTFd

• Classificação DC

• Valor PFHd

Os fabricantes OEM de AGV devem solicitar esses valores aos fornecedores de servomotores durante a seleção dos componentes.

Como os servomotores integrados ajudam no projeto de segurança do AGV

Servomotores CC integrados e servomotores BLDC com funções STO simplificam a arquitetura de segurança combinando:

• Motor

• Codificador

• Servocontrolador

• Interface de entrada de segurança

As vantagens incluem:

• Complexidade de fiação reduzida

• Comissionamento mais rápido

• Gabinete de controle menor

• Certificação mais fácil

Para AGVs e AMRs compactos, as soluções servo integradas estão se tornando cada vez mais populares porque reduzem o tempo de integração do sistema.

4. Como a arquitetura STO afeta a sincronização das rodas esquerda e direita em AGVs

Por que a arquitetura STO é importante para AGVs de acionamento diferencial

A maioria dos AGVs e AMRs industriais usam uma arquitetura de acionamento diferencial , onde dois servomotores independentes controlam as rodas motrizes esquerda e direita. Ao ajustar a diferença de velocidade entre esses dois motores, o veículo pode avançar, retroceder, virar e girar no lugar.

Um AGV de acionamento diferencial típico inclui:

• Servomotor do lado esquerdo

• Servomotor do lado direito

• Servos drives independentes

• Sistemas de feedback de codificador

• CLP de segurança

• Entradas de segurança STO

Na operação normal, ambos os motores trabalham juntos através de algoritmos de controle de movimento. No entanto, quando ocorre um evento de segurança, a arquitetura STO determina com que rapidez e segurança ambos os motores entram no estado de torque desligado.

Um sistema STO projetado incorretamente pode criar um comportamento irregular das rodas, resultando em:

• Rotação inesperada do AGV

• Maior distância de parada

• Instabilidade de carga útil

• Desempenho de segurança reduzido

Portanto, o projeto do STO deve considerar a sincronização das rodas esquerda e direita.

Compreendendo o controle de movimento AGV de acionamento diferencial

Como os motores esquerdo e direito controlam o movimento AGV

Um AGV com acionamento diferencial muda de direção controlando a relação de velocidade entre duas rodas.

Exemplos:

Movimento Reto

Ambos os motores giram na mesma velocidade:

• Motor esquerdo = 100 RPM

• Motor direito = 100 RPM

Resultado:

• AGV segue em frente

Virando à direita

A roda esquerda gira mais rápido:

• Motor esquerdo = 120 RPM

• Motor direito = 80 RPM

Resultado:

• AGV vira à direita suavemente

Girando no lugar

Os motores giram em direções opostas:

• Motor esquerdo = Avançar

• Motor direito = Reverso

Resultado:

• AGV gira em torno de seu eixo central

Como ambos os motores afetam diretamente a estabilidade do veículo, funções de segurança como STO devem desligar ambos os sistemas de acionamento de maneira coordenada.

Como o STO funciona em sistemas AGV de motor duplo

Arquitetura STO típica de canal duplo

Uma arquitetura de segurança AGV padrão utiliza um PLC de segurança para controlar ambos os servo-drives.

Exemplo:

Dispositivos de Segurança (E-Stop / Scanner / Bumper) ↓ PLC de Segurança ↓ STO Canal 1 ───── Servo Drive Esquerdo └───── Servo Drive Direito STO Canal 2 ───── Servo Drive Esquerdo └───── Servo Drive Direito ↓ Motor Esquerdo + Motor Direito 

Quando ocorre um evento de segurança:

1. Segurança PLC detecta perigo

2. Ambos os canais STO são interrompidos

3. Servo drive esquerdo remove o torque

4. Servo drive direito remove torque

5. AGV entra em estado seguro

O objetivo é garantir que ambas as rodas parem de gerar força motriz quase ao mesmo tempo.

Por que ambas as rodas devem entrar no STO simultaneamente

1. Evite a rotação inesperada do AGV

Se apenas um motor entrar em STO enquanto o outro continua produzindo torque, o AGV poderá girar inesperadamente.

Exemplo:

Antes do STO:

• Motor esquerdo: 200 RPM

• Motor direito: 200 RPM

Evento de segurança ocorre:

• Motor esquerdo: STO ativado

• Motor direito: ainda funcionando a 200 RPM

Resultado:

• A roda direita continua empurrando

• AGV gira em torno da roda parada

Isto pode criar riscos de colisão, especialmente em corredores estreitos de fábricas.

2. Mantenha a estabilidade do veículo sob cargas pesadas

AGVs pesados ​​geralmente transportam:

• Componentes automotivos

• Paletes

• Matérias-primas

• Equipamento industrial

Quando uma roda perde torque antes da outra:

Possíveis consequências:

• Mudança de carga

• Força de frenagem irregular

• Desvio do veículo do caminho

• Maior distância de parada

Para AGVs de alta carga útil, a resposta STO sincronizada é especialmente importante.

3. Evite estresse mecânico irregular

A remoção assimétrica do torque pode criar tensão adicional em:

• Caixas de câmbio

• Acoplamentos de roda

• Eixos de transmissão

• Quadros mecânicos

Um design STO sincronizado reduz o choque mecânico durante paradas de emergência.

Métodos de implementação STO para servo drives esquerdo e direito

Método 1: Controle STO de canal duplo comum

Esta é a abordagem mais comum para AGVs industriais.

Ambos os servodrives recebem os mesmos sinais STO.

Exemplo:

Vantagens:

• Fiação simples

• Validação de segurança fácil

• Tempo de desligamento consistente

Adequado para:

• AGVs de armazém

• Robôs de transporte de fábrica

• AMRs internos

Método 2: Monitoramento Individual de STO

Para AGVs de maior desempenho, cada acionamento motorizado pode ter monitoramento de segurança independente.

Exemplo:

PLC de Segurança ↓ Monitoramento STO Esquerdo → Servo Drive Esquerdo Monitoramento STO Direito → Servo Drive Direito 

Vantagens:

• Diagnóstico individual de falhas

• Melhor solução de problemas

• Maior capacidade de diagnóstico

Adequado para:

• AGVs de carga pesada

• Robôs móveis ao ar livre

• Aplicações críticas para a segurança

Como o tempo de resposta do servo drive afeta a sincronização da roda

Mesmo quando ambos os motores recebem comandos STO simultaneamente, o tempo real de remoção de torque pode variar.

Os fatores incluem:

• Projeto de hardware de servoacionamento

• Tempo de processamento interno

• Atraso de comunicação

• Inércia do motor

• Condição de carga

Por exemplo:

Resposta STO do servo esquerdo:

• 5ms

Resposta STO do servo direito:

• 8ms

A diferença de 3 ms pode parecer pequena, mas em altas velocidades do AGV pode afetar o comportamento de parada.

Melhores práticas para melhorar a sincronização de STO

1. Use servomotores e drives correspondentes

Para AGVs com acionamento diferencial, a seleção de sistemas servo idênticos ajuda a manter:

• Tempo de resposta semelhante

• Características de torque semelhantes

• Diagnóstico consistente

Exemplos:

• Mesma série de motores

• Mesmo tipo de codificador

• Mesmo servo drive com classificação STO

2. Use STO baseado em hardware em vez de comunicação padrão

Embora alguns AGVs utilizem funções de segurança baseadas em comunicação, as entradas STO de hardware são frequentemente preferidas para funções de segurança de emergência.

Vantagens:

• Resposta mais rápida

• Independente da comunicação de software

• Validação de segurança mais fácil

3. Sincronize o controle do freio com STO

Para AGVs pesados, o STO por si só pode não fornecer força de parada suficiente.

Uma estratégia de segurança comum:

Parada normal:

→ Desaceleração servo controlada

Parada de emergência:

→ Remoção do servo torque + ativação do freio mecânico

O sistema de freio deve ser ativado de forma consistente em ambas as rodas.

4. Valide o desempenho de parada esquerda e direita

Durante o comissionamento, os engenheiros devem medir:

• Tempo de disparo STO

• Tempo de parada da roda esquerda

• Tempo de parada da roda direita

• Distância de parada do veículo

• Desvio de direção do veículo

O AGV deve parar sem:

• Rotação excessiva

• Deriva lateral

• Instabilidade de carga

Padrões de segurança STO e AGV

Ao projetar sistemas STO, os fabricantes de AGV geralmente consideram:

CEI 61800-5-2

Define funções relacionadas à segurança para conversores de velocidade ajustável, incluindo:

• Torque Seguro Desligado (STO)

• Funções de parada segura

ISO 13849-1

Usado para avaliar:

• Nível de desempenho (PL)

• Confiabilidade do circuito de segurança

• Cobertura de diagnóstico

CEI 62061

Fornece requisitos de ciclo de vida de segurança para sistemas de controle de máquinas.

Considerações especiais para AGVs com acionamento diferencial para serviços pesados

Para AGVs que transportam grandes cargas úteis, fatores de segurança adicionais devem ser avaliados.

Cargas de alta inércia

Cargas pesadas continuam se movendo após a remoção do torque.

Considerar:

• Torque de freio

• Fricção da roda

• Condição do piso

• Limitação de velocidade

Operação Inclinada

AGVs operando em declives requerem atenção adicional.

Sem frenagem adequada:

• Veículo pode rolar para trás

• A estabilidade da carga pode diminuir

Soluções recomendadas:

• Servomotores com freios eletromagnéticos

• STO combinado com freios de retenção mecânicos

Aplicações externas de AGV

AGVs externos podem apresentar:

• Superfícies irregulares

• Mudanças de temperatura

• Exposição à água e poeira

Recursos recomendados do motor:

• Proteção IP65/IP67

• Alta resistência à vibração

• Operação STO estável em ambientes agressivos

Conclusão

A arquitetura STO afeta diretamente a segurança e a estabilidade da sincronização das rodas esquerda e direita em AGVs com acionamento diferencial. Como ambas as rodas determinam o movimento e a direção do veículo, ambos os servoacionamentos devem entrar no estado STO de forma confiável e simultânea.

Um sistema AGV STO bem projetado deve fornecer:

• Controle de segurança de canal duplo

• Remoção de torque sincronizado

• Detecção confiável de falhas

• Comportamento de reinicialização controlada

• Desempenho de parada verificado

Para os fabricantes de AGV e AMR, a seleção de servomotores com funcionalidade STO integrada simplifica o projeto de segurança, ao mesmo tempo que melhora a confiabilidade do sistema, a eficiência do comissionamento e a conformidade com os requisitos internacionais de segurança funcional.

5. Como o STO influencia a distância de deslizamento de AGVs para serviços pesados ​​após a remoção do torque

STO não significa parada mecânica imediata

Um mal-entendido comum é que o STO interrompe instantaneamente o AGV.

Na verdade:

STO remove a geração de torque do motor.

O AGV pode continuar se movendo devido a:

• Inércia do veículo

• Peso da carga útil

• Fricção no chão

• Diâmetro da roda

• Velocidade

• Ângulo de inclinação

Este movimento restante é chamado de distância de deslizamento.

Fatores que afetam a distância de deslizamento do AGV após STO

1. Massa total do veículo

Um AGV mais pesado requer uma distância de parada maior.

Exemplo:

Um AGV de 500 kg transportando uma carga de 1.000 kg tem uma inércia significativamente maior do que um veículo descarregado.

2. Velocidade de viagem

A distância de parada aumenta aproximadamente com o quadrado da velocidade.

Maior velocidade requer:

• Maior distância de segurança

• Detecção antecipada do scanner

3. Condições da roda e do piso

Os fatores incluem:

• Material do pneu

• Limpeza do chão

• Coeficiente de atrito superficial

Pisos molhados ou empoeirados aumentam a distância de deslizamento.

4. Tempo de resposta do freio mecânico

Para AGVs pesados:

STO é frequentemente combinado com:

• Freios aplicados por mola

• Freios eletromagnéticos

O atraso do freio afeta diretamente o desempenho de parada.

Como os engenheiros da AGV validam a distância de parada do STO

Durante o teste de aceitação:

Medir:

1. Velocidade de funcionamento do AGV

2. Posição do gatilho STO

3. Tempo de remoção do torque do motor

4. Posição final de parada

A distância medida deve atender aos requisitos de segurança definidos por:

• Avaliação de risco

• Configuração do scanner de segurança

• Ambiente operacional AGV

Considerações adicionais para aceitação do sistema AGV STO

Verificação de configuração de software

Antes da entrega, os engenheiros devem verificar:

• Parâmetros STO

• Firmware do servodrive

• Lógica PLC de segurança

• Estado de comunicação

• Estratégia de tratamento de falhas

Teste de confiabilidade ambiental

Os AGVs geralmente operam continuamente.

Os sistemas STO devem ser testados em:

• Carga útil máxima

• Velocidade máxima

• Variação de temperatura

• Ciclos de operação longos

Documentação necessária para entrega OEM

Um pacote profissional de aceitação AGV STO deve incluir:

• Esquema elétrico

• Diagrama de fiação STO

• Relatório de validação de segurança

• Registros de teste

• Dados de segurança do servo-drive

• Documentos de avaliação de risco

Conclusão: Construindo Confiável Sistemas AGV Servo STO desde a fiação até a validação

Um sistema de segurança AGV confiável requer muito mais do que selecionar servomotores com funcionalidade STO. O processo completo inclui fiação correta de canal duplo, integração de PLC de segurança, testes funcionais, verificação de diagnóstico e validação da distância de parada.

Para os fabricantes de AGV e AMR, os servomotores com funções STO integradas oferecem vantagens significativas:

• Arquitetura de segurança simplificada

• Fiação reduzida

• Comissionamento mais rápido

• Maior confiabilidade

• Conformidade mais fácil com padrões internacionais de segurança

Seguindo um processo estruturado de comissionamento e aceitação de STO, os fabricantes OEM podem construir AGVs mais seguros com comportamento de parada previsível e confiabilidade operacional de longo prazo.

Perguntas frequentes para teste e validação AGV Servo STO

FAQ 1: O que é teste STO em sistemas servo AGV?

Responder:

O teste STO em sistemas servo AGV é o processo de verificação se a função Safe Torque Off funciona corretamente quando ocorre um evento de segurança. Ele confirma que o servoconversor pode remover com segurança o torque do motor após receber sinais de dispositivos de segurança, como paradas de emergência, scanners de segurança e CLPs de segurança.

Durante o comissionamento, os engenheiros testam a fiação do STO, a resposta do inversor, a detecção de falhas, a prevenção de reinicialização e o desempenho de parada para garantir que o AGV opere com segurança.

FAQ 2: Por que a validação do STO é importante durante o comissionamento do AGV?

Responder:

A validação STO é essencial porque a instalação de um servo motor habilitado para STO não garante automaticamente um sistema AGV seguro. A cadeia de segurança completa deve ser testada, incluindo sensores de segurança, lógica PLC, entradas STO, servo drives e resposta do motor.

A validação adequada do STO ajuda a prevenir:

• Movimento inesperado do AGV

• Falhas no circuito de segurança

• Comportamento incorreto de parada de emergência

• Problemas de certificação durante a aceitação do cliente

FAQ 3: Como você testa entradas STO de canal duplo em um servo drive AGV?

Responder:

O teste STO de canal duplo requer a verificação das entradas STO1 e STO2 de forma independente.

Um procedimento de teste típico inclui:

1. Verifique a fiação STO1 e STO2

2. Ativar parada de emergência ou scanner de segurança

3. Confirme se ambos os canais STO mudam para um estado seguro

4. Verifique o feedback do status STO do servoconversor

5. Verifique se o motor não pode gerar torque

Os engenheiros também devem desconectar cada canal STO separadamente para confirmar a capacidade de detecção de falhas.

FAQ 4: O que acontece quando o STO é ativado em um servo motor AGV?

Responder:

Quando o STO é ativado, o servoconversor desabilita imediatamente o estágio de potência, evitando que o motor produza torque.

O motor AGV irá:

• Pare de gerar força motriz

• Insira uma condição segura de torque desligado

• Reportar status de STO ou falha de segurança

Contudo, o STO não freia ativamente o veículo. O AGV pode continuar se movendo devido à inércia, ao peso da carga útil e às condições do piso.

FAQ 5: Como o STO afeta a sincronização das rodas esquerda e direita em AGVs com acionamento diferencial?

Responder:

Para AGVs de acionamento diferencial, os servomotores esquerdo e direito devem receber comandos STO simultaneamente.

Se uma roda entrar em STO antes da outra:

• O AGV pode girar inesperadamente

• A estabilidade do veículo pode diminuir

• Cargas pesadas podem mudar

• A distância de parada pode aumentar

Uma arquitetura STO sincronizada de canal duplo garante que ambos os motores de acionamento removam o torque quase ao mesmo tempo.

FAQ 6: Um AGV pode reiniciar automaticamente após o lançamento do STO?

Responder:

Geralmente, os AGVs não devem reiniciar automaticamente após a ativação do STO.

Uma sequência de reinicialização segura normalmente requer:

1. Remova o gatilho de segurança

2. Reinicializar o PLC de segurança

3. Habilite o sistema de controle AGV

4. Envie um novo comando de movimento

Impedir o reinício automático reduz o risco de movimento inesperado do veículo perto dos operadores.

FAQ 7: Quais testes devem ser incluídos em um teste de aceitação AGV STO?

Responder:

Um teste completo de aceitação do AGV STO deve incluir:

• Teste de parada de emergência

• Teste de ativação do scanner de segurança

• Teste de falha do canal STO

• Reinicie o teste de prevenção

• Teste de diagnóstico de falha do servo drive

• Parando a medição de distância

Esses testes verificam se o sistema de segurança AGV atende aos requisitos de projeto antes da entrega.

FAQ 8: O STO interrompe imediatamente um AGV?

Responder:

Não. O STO remove o torque do motor, mas não para fisicamente o veículo instantaneamente.

A distância de parada real depende de:

• Peso AGV

• Massa da carga útil

• Velocidade de viagem

• Fricção da roda

• Tempo de resposta do freio

• Condições do piso

Para AGVs de serviço pesado, o STO é frequentemente combinado com freios mecânicos ou funções de desaceleração controlada.

FAQ 9: Quais parâmetros de segurança devem ser verificados para sistemas AGV STO?

Responder:

Parâmetros de segurança importantes incluem:

• Cobertura de Diagnóstico (DC)

• Tempo médio até falha perigosa (MTTFd)

• Probabilidade de falha perigosa por hora (PFHd)

• Nível de desempenho (PL)

• Nível de integridade de segurança (SIL)

Esses valores ajudam a determinar se o sistema de segurança AGV atende aos requisitos de segurança funcional.

FAQ 10: Por que os fabricantes de AGV escolhem servomotores com funções STO integradas?

Responder:

Os servomotores STO integrados simplificam o projeto de segurança do AGV, combinando controle do motor e funções de segurança em uma solução compacta.

Os benefícios incluem:

• Complexidade de fiação reduzida

• Armários de controle menores

• Comissionamento mais rápido

• Validação de segurança mais fácil

• Maior confiabilidade do sistema

Eles são amplamente utilizados em:

• AGVs

• RAM

• Robôs de armazém

• Sistemas inteligentes de automação de fábrica