От двухканальной проводки к приемочным испытаниям: ввод в эксплуатацию и проверка систем AGV Servo STO

Введение: Почему ввод в эксплуатацию STO стал критически важным для современных систем AGV

Поскольку автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) и автономные мобильные роботы (AMR) все чаще используются на заводах, складах и логистических центрах, функциональная безопасность стала одним из наиболее важных факторов во время системной интеграции. В отличие от традиционных конвейерных систем, AGV работают в динамичной среде, где люди, машины и мобильные роботы используют одно и то же рабочее пространство.

Функция безопасного отключения крутящего момента (STO) в сервоприводах AGV обеспечивает надежный метод немедленной остановки генерации крутящего момента двигателя при возникновении события безопасности, такого как активация аварийной остановки, обнаружение сканера безопасности, открытие защитной двери или вмешательство ПЛК безопасности.

Однако простая установка серводвигателей с возможностью STO не гарантирует безопасность системы AGV. Производители OEM и системные интеграторы должны правильно спроектировать архитектуру безопасности, выполнить двухканальную проводку, настроить параметры, проверить диагностические функции и провести приемочные испытания в соответствии с требованиями безопасности.

В этой статье описывается полный процесс ввода в эксплуатацию сервопривода AGV STO, включая:

• Как соединить двухканальные цепи STO между ПЛК безопасности и сервоприводами

• Как протестировать и проверить функции STO во время ввода в эксплуатацию AGV

• Требуемое диагностическое покрытие (DC) и значения MTTFd для цепей безопасности AGV

• Как архитектура STO влияет на AGV с двойным дифференциальным приводом

• Как STO влияет на тормозной путь в AGV с большой нагрузкой

1. Как подключить двухканальные цепи STO на сервоприводах AGV

Понимание Двухканальная архитектура STO в системах AGV

Современные сервосистемы AGV обычно используют двухканальные входы STO для достижения более высокого уровня функциональной безопасности. Двухканальная конструкция означает, что два независимых сигнала безопасности должны контролироваться отдельно.

Вместо того, чтобы полагаться на один сигнал аварийного останова, контроллер безопасности постоянно проверяет два независимых канала:

• СТО Канал 1 (СТО1)

• СТО Канал 2 (СТО2)

Когда оба канала прерываются, сервопривод немедленно отключает выходной крутящий момент двигателя.

Типичная архитектура безопасности AGV включает в себя:

Устройства безопасности → ПЛК безопасности → Входы STO → Сервоприводы → Двигатели AGV

К общим устройствам ввода безопасности относятся:

• Кнопки аварийной остановки

• Лазерные сканеры безопасности

• Защитные бамперы

• Дверные выключатели безопасности

• Световые завесы безопасности

ПЛК безопасности оценивает эти сигналы и отправляет команду безопасного отключения сервоприводам AGV.

Типичный метод подключения двухканального STO

Для приложений AGV проводка STO обычно имеет следующую структуру:

Во время нормальной работы:

• СТО1 = ВКЛ.

• СТО2 = ВКЛ.

• Сервопривод обеспечивает выходной крутящий момент

Во время мероприятия по обеспечению безопасности:

• СТО1 = ВЫКЛ.

• СТО2 = ВЫКЛ.

• Сервопривод немедленно устраняет создание крутящего момента

Сам двигатель не получает команду на торможение. Вместо этого электроника привода блокирует силовой каскад, предотвращая создание электрического крутящего момента.

Почему производители AGV предпочитают двухканальный STO

AGV часто работают вокруг:

• Фабричные рабочие

• Вилочные погрузчики

• Автоматизированные производственные линии

• Роботизированные клетки

• Высокоценные материалы

Одноканальная схема безопасности имеет ряд ограничений:

• Обрыв провода может быть не обнаружен

• Неисправный предохранительный контакт может остаться незамеченным

• Возможности диагностики ограничены

Двухканальный STO улучшает:

1. Возможность обнаружения неисправностей

Система может идентифицировать:

• Неисправности обрыва цепи

• Короткие замыкания

• Ошибки несоответствия каналов

2. Полнота безопасности

Резервированная архитектура помогает производителям AGV достичь более высоких уровней безопасности, таких как:

• ПЛ д

• ПЛ е

в зависимости от полной конструкции безопасности.

3. Упрощенная сертификация

Для OEM-производителей AGV стандартизированная двухканальная архитектура STO упрощает соблюдение следующих требований:

• ИСО 13849-1

• МЭК 61800-5-2

• МЭК 62061

Jkongmotor Индивидуальные движения серводвигателя

Универсальный поставщик интегрированных решений для серводвигателей постоянного тока

2. Как протестировать и проверить функцию STO во время ввода в эксплуатацию AGV

Почему тестирование STO имеет решающее значение при вводе в эксплуатацию AGV

Для производителей AGV и AMR проверка Safe Torque Off (STO) является одним из наиболее важных шагов перед поставкой оборудования и его серийным производством. Хотя сервоприводы со встроенными функциями STO могут быстро снять крутящий момент двигателя во время аварийной ситуации, для обеспечения надежной работы необходимо проверить всю цепь безопасности.

Полный процесс ввода в эксплуатацию STO подтверждает, что:

• Устройства безопасности правильно запускают отключение STO

• Логика ПЛК безопасности работает так, как задумано.

• Сервоприводы правильно реагируют на команды STO.

• Оба канала STO работают независимо.

• AGV не может неожиданно перезапуститься после остановки безопасности.

• Остановка производительности соответствует требованиям оценки риска

В отличие от стандартного функционального тестирования двигателя, тестирование STO представляет собой процесс проверки функциональной безопасности . Это гарантирует, что AGV может перейти в безопасное состояние, когда операторы, оборудование или окружающая среда подвергаются риску.

Процесс ввода в эксплуатацию AGV STO

Процедура профессиональной валидации AGV STO обычно включает пять основных этапов:

1. Проверка электропроводки

2. Проверка конфигурации STO сервопривода

3. Тестирование активации функции безопасности

4. Тестирование с моделированием неисправностей

5. Документация окончательной приемки

На каждом этапе проверяется отдельная часть архитектуры безопасности.

1. Проверьте проводку STO перед включением питания.

Прежде чем тестировать функцию STO, инженеры должны сначала убедиться, что двухканальная проводка безопасности установлена ​​правильно.

Типичная схема AGV STO включает в себя:

Аварийный останов / сканер безопасности / ПЛК безопасности → канал STO 1 и канал STO 2 → сервопривод → двигатель AGV

Во время проверки электропроводки инженеры должны проверить:

Независимость канала СТО

Два канала STO должны оставаться электрически независимыми.

Примеры неправильного подключения:

• Соединение STO1 и STO2 вместе

• Совместное использование одного выхода безопасности для обоих каналов

• Использование стандартного выхода ПЛК вместо выхода с рейтингом безопасности

Эти ошибки могут помешать системе достичь требуемого уровня безопасности.

Проверка целостности проводки

Прежде чем подавать питание, проверьте:

• Непрерывность сигнала STO1

• Непрерывность сигнала STO2

• Безопасное напряжение питания 24 В

• Заземляющее опорное соединение

• Состояние блокировки разъема

Для AGV, работающих в промышленных условиях, инженеры также должны проверить:

• Защита кабеля

• Устойчивость к вибрации

• Защита от электромагнитных помех

Незакрепленные разъемы или поврежденные кабели являются распространенными причинами отказа STO во время эксплуатации в полевых условиях.

2. Подтвердите конфигурацию STO сервопривода.

После проверки проводки следует проверить параметры сервопривода.

Современные сервоприводы AGV обычно обеспечивают функции мониторинга, связанные с STO, в том числе:

• Статус входа STO

• Обнаружение неисправностей безопасности

• Обнаружение несоответствия каналов

• Предотвращение перезапуска

Инженеры должны подтвердить:

Состояние входа STO

Когда AGV работает в обычном режиме:

• STO Канал 1 = активен

• STO Канал 2 = активен

Сервопривод должен обеспечивать выходной крутящий момент двигателя.

Когда срабатывает STO:

• STO Канал 1 = отключен

• STO Канал 2 = отключен

Привод должен немедленно прекратить создание крутящего момента.

Проверка параметров безопасности

В зависимости от производителя сервопривода проверьте:

• Настройка включения STO

• Полярность безопасного входа

• Режим реагирования на неисправность

• Автоматическое предотвращение перезапуска

• Выход диагностической обратной связи

Неправильные настройки параметров могут привести к ситуациям, когда вход безопасности изменяется, но поведение двигателя не соответствует ожиданиям.

3. Выполните проверку нормальной работы перед тестированием STO.

Тестирование STO следует начинать только после подтверждения нормальной работы AGV.

Перед проверкой безопасности проверьте:

Управление движением

Проверять:

• Движение вперед

• Обратное движение

• Токарная операция

• Регулирование скорости

• Точность позиционирования

Для AGV с дифференциальным приводом:

• Работа левого двигателя

• Правильная работа двигателя

• Синхронизация колес

следует проверять отдельно.

Энкодер и сигналы обратной связи

Подтверждать:

• Связь с энкодером

• Стабильность обратной связи по скорости

• Точность обратной связи по положению

Хотя STO отключает выходной крутящий момент, неправильная обратная связь энкодера может повлиять на логику перезапуска и функции диагностики.

4. Выполните триггерные тесты STO.

После подтверждения базовой работы инженеры должны провести фактические тесты активации STO.

Тест 1: Тест кнопки аварийной остановки

Процедура:

1. Запустите AGV на нормальной рабочей скорости.

2. Нажмите кнопку аварийной остановки

3. Мониторинг реакции сервопривода

Ожидаемый результат:

• ПЛК безопасности удаляет сигналы STO

• Сервопривод отключает выход крутящего момента

• Двигатель перестает производить движущую силу

• Статус STO отображается

• AGV не может перезапуститься автоматически

Это проверяет всю цепь безопасности аварийной остановки.

Тест 2: Тест триггера сканера безопасности

AGV обычно используют лазерные сканеры безопасности для обнаружения препятствий и людей.

Процедура:

1. Эксплуатация AGV в автоматическом режиме

2. Войдите в зону обнаружения сканера

3. Включить зону безопасности

Ожидаемый результат:

• ПЛК безопасности получает сигнал сканера

• Изменения выхода STO

• Сервоприводы переходят в безопасное состояние

• Движение автомобиля прекращается в соответствии с требованиями безопасности

Этот тест особенно важен для складских и заводских автоматических транспортных средств, работающих рядом с работниками.

Тест 3: Тест защитного устройства

Для AGV, оснащенных:

• Защитные бамперы

• Защитные двери

• Переключатели доступа

выполнить дополнительную проверку STO.

Пример:

При нажатии на бампер безопасности:

Ожидаемое поведение:

• Движение AGV прекращается

• Крутящий момент сервопривода удален

• Появляется сигнал безопасности

• Перезапуск требует ручного сброса

5. Выполните тесты моделирования неисправности канала STO.

Профессиональные приемочные испытания STO должны не только проверять нормальную активацию, но и проверять обнаружение неисправностей.

Проверка отказа канала 1 STO

Процедура:

Отключите или прервите канал STO 1.

Ожидаемый результат:

Система должна:

• Обнаружение несоответствия каналов

• Создать ошибку безопасности

• Предотвратить движение AGV

Проверка отказа канала 2 STO

Повторите ту же процедуру для канала 2.

Ожидаемый результат:

• Обнаружена неисправность

• Сервопривод остается отключенным

• Никаких небезопасных движений не происходит

Тест на обнаружение короткого замыкания

Если применимо, проверьте:

• Межканальное короткое замыкание

• Короткое замыкание между каналом и питанием

• Условия замыкания на землю

Система безопасности должна выявлять ненормальные условия и переходить в безопасное состояние.

6. Проверьте поведение перезапуска STO.

Неожиданный перезапуск после выпуска STO представляет собой серьезную угрозу безопасности.

Поэтому поведение при перезапуске необходимо тщательно протестировать.

После активации STO:

1. Снимите предохранительный спусковой крючок

2. Сброс ПЛК безопасности

3. Включить систему управления AGV

4. Отправить новую команду движения

AGV должен оставаться неподвижным до тех пор, пока не будет завершена полная последовательность перезапуска.

Чем опасен автоматический перезапуск

Если AGV автоматически перезапускается после восстановления STO:

Возможные риски включают в себя:

• Неожиданное движение автомобиля

• Травма оператора

• Столкновение с оборудованием

• Материальный ущерб

Для большинства промышленных приложений AGV требуется ручной сброс или контролируемый перезапуск.

7. Измерьте время реакции STO и тормозной путь.

Проверка STO не будет полной без оценки эффективности торможения.

Когда STO активирован:

Полный процесс остановки включает в себя:

1. Время обнаружения защитного устройства

2. Время обработки ПЛК безопасности

3. Время передачи сигнала STO

4. Время снятия крутящего момента сервопривода

5. Механическое время остановки

Факторы, влияющие на тормозной путь AGV

Тормозной путь зависит от:

• Общий вес АГВ

• Вес полезной нагрузки

• Скорость движения

• Диаметр колеса

• Трение пола

• Состояние напряжения аккумулятора

• Время реакции тормоза

Для тяжелых AGV STO часто сочетается с:

• Электромагнитные тормоза

• Механические стояночные тормоза

• Функции контролируемого замедления

8. Провести окончательные приемочные испытания STO и документацию.

Перед поставкой AGV производители должны составить полный отчет о проверке STO.

Документ должен включать:

Электрическая документация

• Схема подключения СТО

• Конфигурация ПЛК безопасности

• Параметры безопасности сервопривода

Тестовые записи

• Результаты теста аварийной остановки

• Результаты проверки триггера сканера

• Результаты проверки неисправности канала STO

• Перезапустить результаты проверки

Информация о безопасности

• Технические характеристики сервопривода STO

• данные ПФХд

• Значение MTTFd

• Информация о диагностическом покрытии

Лучшие практики для OEM-производителей AGV

Для повышения надежности СТО при добыче и эксплуатации месторождения:

Использовать Серводвигатели со встроенными функциями STO

Интегрированные серворешения сокращают:

• Внешняя проводка

• Сложность шкафа управления

• Время ввода в эксплуатацию

Они особенно подходят для:

• Компактные AMR

• Складские роботы

• Мобильные инспекционные роботы

• Промышленные AGV

Включите тестирование STO в каждый производственный цикл

Для серийных AGV валидация STO должна стать частью стандартных заводских приемочных испытаний (FAT).

Рекомендуемые проверки:

• Проверка входа STO

• Тест на безопасность связи

• Тест аварийной остановки

• Диагностический тест неисправности

Заключение

Тестирование и проверка функций STO во время ввода в эксплуатацию AGV необходимы для обеспечения безопасной и надежной работы. Полный процесс проверки STO должен включать проверку электрооборудования, настройку сервопривода, тестирование предохранительных триггеров, моделирование неисправностей, предотвращение повторного запуска и измерение тормозного пути.

Для производителей AGV и AMR правильно введенные в эксплуатацию системы STO обеспечивают:

• Повышенная безопасность оператора

• Более надежная работа машины

• Более простое соблюдение стандартов безопасности

• Более быстрый прием клиентов

Интегрируя испытания STO в рабочий процесс ввода в эксплуатацию AGV, производители OEM могут создавать более безопасные автономные транспортные средства с предсказуемыми и повторяемыми характеристиками безопасности.

3. Требуемый диагностический охват (DC) и значения MTTFd для цепей безопасности AGV STO.

Понимание параметров безопасности в приложениях AGV

При проектировании систем безопасности AGV инженеры часто оценивают:

• Диагностическое покрытие (DC)

• Среднее время до опасного отказа (MTTFd)

• Уровень производительности (PL)

• Уровень полноты безопасности (SIL)

Эти параметры определяют, может ли схема безопасности надежно обнаруживать опасные отказы.

Требования к диагностическому покрытию (DC)

Диагностический охват описывает, насколько эффективно система безопасности обнаруживает сбои.

Типичные категории:

Для сервосистем AGV STO обычно предпочтителен средний или высокий диагностический охват.

Примеры диагностических функций включают в себя:

• Мониторинг канала STO

• Межканальное сравнение

• Обратная связь о неисправности привода

• Диагностика ПЛК безопасности

Требования MTTFd для Сервосистемы АГВ

MTTFd представляет собой ожидаемое время до возникновения опасного сбоя.

Для приложений AGV:

Более высокие значения MTTFd улучшают:

• Надежность системы

• Классификация безопасности

• Интервалы технического обслуживания

Сервоприводы со встроенными функциями STO обычно предоставляют данные по безопасности, включая:

• Значение MTTFd

• Рейтинг постоянного тока

• Значение ПФХд

OEM-производители AGV должны запросить эти значения у поставщиков серводвигателей во время выбора компонентов.

Как интегрированные серводвигатели помогают проектировать безопасность AGV

Встроенные серводвигатели постоянного тока и серводвигатели BLDC с функциями STO упрощают архитектуру безопасности за счет сочетания:

• Мотор

• Кодер

• Сервоконтроллер

• Входной интерфейс безопасности

Преимущества включают в себя:

• Уменьшенная сложность проводки

• Более быстрый ввод в эксплуатацию

• Меньший шкаф управления

• Упрощенная сертификация

Для компактных AGV и AMR интегрированные сервоприводы становятся все более популярными, поскольку они сокращают время интеграции системы.

4. Как архитектура STO влияет на синхронизацию левого и правого колес в AGV

Почему архитектура STO важна для автоматических транспортных средств с дифференциальным приводом

Большинство промышленных AGV и AMR используют архитектуру дифференциального привода , где два независимых серводвигателя управляют левым и правым ведущими колесами. Регулируя разницу скоростей между этими двумя двигателями, автомобиль может двигаться вперед, назад, поворачивать и вращаться на месте.

Типичный AGV с дифференциальным приводом включает в себя:

• Левый серводвигатель

• Правый серводвигатель

• Независимые сервоприводы

• Системы обратной связи энкодера

• ПЛК безопасности

• Входы безопасности STO

При нормальной работе оба двигателя работают вместе посредством алгоритмов управления движением. Однако при возникновении события безопасности архитектура STO определяет, насколько быстро и безопасно оба двигателя переходят в состояние отключения крутящего момента.

Неправильно спроектированная система STO может привести к неравномерному поведению колес, что приведет к:

• Неожиданная ротация AGV

• Более длинный тормозной путь

• Нестабильность полезной нагрузки

• Снижение показателей безопасности

Поэтому при проектировании STO необходимо учитывать синхронизацию приводов как левого, так и правого колеса.

Понимание управления движением AGV с дифференциальным приводом

Как левый и правый двигатели контролируют движение AGV

Дифференциальный привод AGV меняет направление, контролируя соотношение скоростей двух колес.

Примеры:

Прямое движение

Оба двигателя вращаются с одинаковой скоростью:

• Левый двигатель = 100 об/мин.

• Правый двигатель = 100 об/мин.

Результат:

• AGV движется вперед

Поворот направо

Левое колесо вращается быстрее:

• Левый двигатель = 120 об/мин.

• Правый двигатель = 80 об/мин.

Результат:

• AGV плавно поворачивает направо

Вращение на месте

Двигатели вращаются в противоположных направлениях:

• Левый мотор = вперед

• Правый двигатель = Реверс

Результат:

• AGV вращается вокруг своей центральной оси.

Поскольку оба двигателя напрямую влияют на устойчивость автомобиля, функции безопасности, такие как STO, должны отключать обе системы привода скоординировано.

Как работает STO в системах AGV с двумя двигателями

Типичная двухканальная архитектура STO

Стандартная архитектура безопасности AGV использует ПЛК безопасности для управления обоими сервоприводами.

Пример:

устройства безопасности (аварийный стоп/сканер/бампер) ↓ ПЛК безопасности ↓ STO Канал 1 ───── Левый сервопривод └───── Правый сервопривод STO Канал 2 ───── Левый сервопривод └───── Правый сервопривод ↓ Левый двигатель + Правый двигатель 

Когда происходит событие безопасности:

1. ПЛК безопасности обнаруживает опасность

2. Оба канала STO прерваны.

3. Левый сервопривод снимает крутящий момент

4. Правый сервопривод снимает крутящий момент

5. AGV переходит в безопасное состояние

Цель состоит в том, чтобы оба колеса прекратили генерировать движущую силу почти одновременно.

Почему оба колеса должны войти в режим STO одновременно

1. Предотвратите неожиданное вращение AGV

Если только один двигатель входит в режим STO, а другой продолжает создавать крутящий момент, AGV может неожиданно вращаться.

Пример:

До СТО:

• Левый двигатель: 200 об/мин.

• Правый двигатель: 200 об/мин.

Событие безопасности происходит:

• Левый двигатель: STO активирован

• Правый двигатель: Все еще работает со скоростью 200 об/мин.

Результат:

• Правое колесо продолжает толкать

• AGV вращается вокруг остановленного колеса

Это может создать риск столкновения, особенно в узких заводских проходах.

2. Поддержание устойчивости автомобиля при больших нагрузках

Тяжелые AGV часто перевозят:

• Автомобильные компоненты

• Поддоны

• Сырье

• Промышленное оборудование

Когда одно колесо теряет крутящий момент раньше другого:

Возможные последствия:

• Переключение нагрузки

• Неравномерное тормозное усилие

• Отклонение автомобиля от траектории

• Увеличенный тормозной путь

Для AGV с высокой полезной нагрузкой особенно важна синхронизированная реакция STO.

3. Избегайте неравномерной механической нагрузки.

Асимметричное снятие крутящего момента может создать дополнительную нагрузку на:

• Редукторы

• Колесные муфты

• Приводные валы

• Механические рамы

Синхронизированная конструкция STO снижает механические удары во время аварийной остановки.

Способы реализации STO для левого и правого сервоприводов

Метод 1: общее двухканальное управление STO

Это наиболее распространенный подход для промышленных AGV.

Оба сервопривода получают одинаковые сигналы STO.

Пример:

Преимущества:

• Простая проводка

• Простая проверка безопасности

• Согласованное время выключения

Подходит для:

• Складские AGV

• Заводские транспортные роботы

• Внутренние AMR

Метод 2: Индивидуальный мониторинг STO

В более производительных автоматических транспортных средствах каждый моторный привод может иметь независимый контроль безопасности.

Пример:

ПЛК безопасности ↓ Мониторинг левого STO → Левый сервопривод Мониторинг правого STO → Правый сервопривод 

Преимущества:

• Индивидуальная диагностика неисправностей

• Лучшее устранение неполадок

• Более высокие диагностические возможности

Подходит для:

• Тяжелые AGV

• Мобильные роботы для улицы

• Критически важные для безопасности приложения

Как время отклика сервопривода влияет на синхронизацию колес

Даже если оба двигателя одновременно получают команды STO, фактическое время снятия крутящего момента может отличаться.

Факторы включают в себя:

• Проектирование аппаратного обеспечения сервопривода

• Время внутренней обработки

• Задержка связи

• Инерция двигателя

• Состояние нагрузки

Например:

Ответ STO левого сервопривода:

• 5 мс

Ответ STO правого сервопривода:

• 8 мс

Разница в 3 мс может показаться небольшой, но на высоких скоростях AGV она может повлиять на поведение при торможении.

Лучшие практики по улучшению синхронизации STO

1. Используйте подходящие серводвигатели и приводы.

Для автоматических транспортных средств с дифференциальным приводом выбор идентичных сервосистем помогает поддерживать:

• Аналогичное время ответа

• Похожие характеристики крутящего момента

• Последовательная диагностика

Примеры:

• Та же серия моторов

• Тот же тип кодера

• Тот же сервопривод с рейтингом STO

2. Используйте аппаратный STO вместо стандартной связи.

Хотя некоторые AGV используют функции безопасности на основе связи, аппаратные входы STO часто предпочтительнее для функций аварийной безопасности.

Преимущества:

• Более быстрый ответ

• Независимость от связи программного обеспечения

• Упрощенная проверка безопасности

3. Синхронизируйте управление тормозом с STO.

Для тяжелых AGV одна только система STO может не обеспечить достаточную останавливающую силу.

Общая стратегия безопасности:

Обычная остановка:

→ Замедление с сервоприводом

Аварийная остановка:

→ Снятие сервокрутящего момента + активация механического тормоза

Тормозная система должна активироваться последовательно на обоих колесах.

4. Проверка эффективности остановки слева и справа.

Во время ввода в эксплуатацию инженеры должны измерить:

• Время срабатывания STO

• Время остановки левого колеса

• Время остановки правого колеса

• Тормозной путь автомобиля

• Отклонение направления движения автомобиля

AGV должен остановиться без:

• Чрезмерное вращение

• Боковой занос

• Нестабильность нагрузки

Стандарты безопасности STO и AGV

При разработке систем STO производители автоматических транспортных средств обычно учитывают:

МЭК 61800-5-2

Определяет функции безопасности для регулируемых приводов, в том числе:

• Безопасное отключение крутящего момента (STO)

• Функции безопасного останова

ИСО 13849-1

Используется для оценки:

• Уровень производительности (PL)

• Надежность цепи безопасности

• Диагностическое покрытие

МЭК 62061

Обеспечивает требования к жизненному циклу безопасности для систем управления оборудованием.

Особые соображения в отношении тяжелых автоматических транспортных средств с дифференциальным приводом

Для AGV, несущих большую полезную нагрузку, следует оценить дополнительные коэффициенты безопасности.

Высокоинерционные нагрузки

Тяжелые грузы продолжают движение после снятия крутящего момента.

Учитывать:

• Тормозной момент

• Трение колес

• Состояние пола

• Ограничение скорости

Наклонная операция

AGV, работающие на склонах, требуют дополнительного внимания.

Без надлежащего торможения:

• Автомобиль может откатиться назад

• Стабильность нагрузки может снизиться

Рекомендуемые решения:

• Серводвигатели с электромагнитными тормозами

• STO в сочетании с механическими стояночными тормозами

Наружные приложения AGV

Наружные AGV могут испытывать:

• Неровные поверхности

• Изменения температуры

• Воздействие воды и пыли

Рекомендуемые характеристики двигателя:

• Защита IP65/IP67

• Высокая виброустойчивость

• Стабильная работа STO в суровых условиях

Заключение

Архитектура STO напрямую влияет на безопасность и стабильность синхронизации левого и правого колес в автоматических транспортных средствах с дифференциальным приводом. Поскольку оба колеса определяют движение и направление транспортного средства, оба сервопривода должны надежно и одновременно перейти в состояние STO.

Хорошо спроектированная система AGV STO должна обеспечивать:

• Двухканальный контроль безопасности

• Синхронное снятие крутящего момента

• Надежное обнаружение неисправностей

• Поведение контролируемого перезапуска

• Проверенная останавливающая способность

Для производителей AGV и AMR выбор серводвигателей со встроенной функцией STO упрощает проектирование безопасности, одновременно повышая надежность системы, эффективность ввода в эксплуатацию и соответствие международным требованиям функциональной безопасности.

5. Как STO влияет на расстояние скольжения тяжелых AGV после снятия крутящего момента

STO не означает немедленную механическую остановку

Распространенным заблуждением является то, что STO моментально останавливает AGV.

На самом деле:

STO исключает создание крутящего момента двигателя.

AGV может продолжить движение по следующим причинам:

• Инерция автомобиля

• Вес полезной нагрузки

• Трение пола

• Диаметр колеса

• Скорость

• Угол наклона

Это оставшееся движение называется расстоянием скольжения.

Факторы, влияющие на расстояние скольжения AGV после STO

1. Общая масса автомобиля

Более тяжелый AGV требует более длинного тормозного пути.

Пример:

AGV массой 500 кг с грузом массой 1000 кг имеет значительно большую инерцию, чем незагруженный автомобиль.

2. Скорость движения

Тормозной путь увеличивается примерно пропорционально квадрату скорости.

Для более высокой скорости необходимо:

• Увеличенное безопасное расстояние

• Более раннее обнаружение сканера

3. Состояние колес и пола

Факторы включают в себя:

• Материал шин

• Чистота пола

• Коэффициент поверхностного трения

Мокрые или пыльные полы увеличивают расстояние скольжения.

4. Время срабатывания механического тормоза

Для тяжелых AGV:

СТО часто сочетается с:

• Пружинные тормоза

• Электромагнитные тормоза

Задержка торможения напрямую влияет на эффективность торможения.

Как инженеры AGV проверяют тормозной путь STO

Во время приемочных испытаний:

Мера:

1. Скорость движения АГВ

2. Положение триггера STO

3. Время снятия крутящего момента двигателя

4. Положение конечной остановки

Измеренное расстояние должно соответствовать требованиям безопасности, определяемым:

• Оценка риска

• Конфигурация сканера безопасности

• Операционная среда АГВ

Дополнительные соображения по приемке системы AGV STO

Проверка конфигурации программного обеспечения

Перед доставкой инженеры должны проверить:

• Параметры СТО

• Прошивка сервопривода

• Логика ПЛК безопасности

• Статус связи

• Стратегия обработки ошибок

Тестирование экологической надежности

AGV часто работают непрерывно.

Системы STO должны быть испытаны при:

• Максимальная полезная нагрузка

• Максимальная скорость

• Изменение температуры

• Длительные рабочие циклы

Документация, необходимая для поставки OEM

Профессиональный пакет приемки AGV STO должен включать:

• Электрическая схема

• Схема подключения СТО

• Отчет о проверке безопасности

• Записи испытаний

• Данные по безопасности сервопривода

• Документы по оценке рисков

Вывод: создание надежного Системы AGV Servo STO от подключения до проверки

Надежная система безопасности AGV требует гораздо большего, чем просто выбор серводвигателей с функцией STO. Полный процесс включает в себя правильную двухканальную проводку, интеграцию ПЛК безопасности, функциональное тестирование, диагностическую проверку и проверку тормозного пути.

Для производителей AGV и AMR серводвигатели со встроенными функциями STO предоставляют значительные преимущества:

• Упрощенная архитектура безопасности

• Уменьшенная проводка

• Более быстрый ввод в эксплуатацию

• Более высокая надежность

• Более простое соблюдение международных стандартов безопасности

Следуя структурированному процессу ввода в эксплуатацию и приемке STO, производители OEM могут создавать более безопасные AGV с предсказуемым поведением при остановке и долгосрочной эксплуатационной надежностью.

Часто задаваемые вопросы по тестированию и проверке AGV Servo STO

Часто задаваемые вопросы 1: Что такое тестирование STO в сервосистемах AGV?

Отвечать:

Тестирование STO в сервосистемах AGV — это процесс проверки правильности работы функции безопасного отключения крутящего момента при возникновении события безопасности. Он подтверждает, что сервопривод может безопасно снимать крутящий момент двигателя после получения сигналов от устройств безопасности, таких как аварийная остановка, сканеры безопасности и ПЛК безопасности.

Во время ввода в эксплуатацию инженеры проверяют проводку STO, реакцию привода, обнаружение неисправностей, предотвращение повторного запуска и эффективность остановки, чтобы гарантировать безопасную работу AGV.

Часто задаваемые вопросы 2: Почему проверка STO важна при вводе в эксплуатацию AGV?

Отвечать:

Проверка STO необходима, поскольку установка серводвигателя с поддержкой STO не гарантирует автоматически безопасную систему AGV. Необходимо проверить всю цепь безопасности, включая датчики безопасности, логику ПЛК, входы STO, сервоприводы и реакцию двигателя.

Правильная проверка STO помогает предотвратить:

• Неожиданное движение AGV

• Сбои в цепи безопасности

• Неправильное поведение при аварийной остановке

• Проблемы сертификации во время приемки заказчиком

Часто задаваемые вопросы 3: Как проверить двухканальные входы STO на сервоприводе AGV?

Отвечать:

Двухканальное тестирование STO требует независимой проверки входов STO1 и STO2.

Типичная процедура испытания включает в себя:

1. Проверьте проводку STO1 и STO2.

2. Активируйте аварийную остановку или сканер безопасности.

3. Подтвердите, что оба канала STO перешли в безопасное состояние.

4. Проверьте обратную связь о состоянии STO сервопривода

5. Убедитесь, что двигатель не может генерировать крутящий момент.

Инженерам также следует отключить каждый канал STO отдельно, чтобы подтвердить возможность обнаружения неисправностей.

Часто задаваемые вопросы 4: Что происходит, когда STO активируется на серводвигателе AGV?

Отвечать:

При активации STO сервопривод немедленно отключает силовой каскад, не позволяя двигателю создавать крутящий момент.

Двигатель AGV будет:

• Прекратите генерировать движущую силу

• Введите состояние безопасного отключения крутящего момента

• Сообщить о статусе STO или ошибке безопасности

Однако STO не осуществляет активное торможение автомобиля. AGV может продолжать движение из-за инерции, веса полезной нагрузки и состояния пола.

Часто задаваемые вопросы 5: Как STO влияет на синхронизацию левого и правого колес в автоматических транспортных средствах с дифференциальным приводом?

Отвечать:

Для AGV с дифференциальным приводом левый и правый серводвигатели должны одновременно получать команды STO.

Если одно колесо входит в режим STO раньше другого:

• AGV может неожиданно повернуться

• Устойчивость автомобиля может снизиться

• Тяжелые грузы могут сместиться

• Тормозной путь может увеличиться

Синхронизированная двухканальная архитектура STO гарантирует, что оба приводных двигателя снимают крутящий момент практически одновременно.

Часто задаваемые вопросы 6: Может ли AGV автоматически перезапуститься после выпуска STO?

Отвечать:

Как правило, AGV не должны автоматически перезапускаться после активации STO.

Для безопасной последовательности перезапуска обычно требуется:

1. Снимите предохранительный спусковой крючок

2. Сброс ПЛК безопасности

3. Включить систему управления AGV

4. Отправить новую команду движения

Предотвращение автоматического перезапуска снижает риск неожиданного движения транспортного средства рядом с операторами.

Часто задаваемые вопросы 7. Какие тесты следует включить в приемочные испытания AGV STO?

Отвечать:

Полное приемочное испытание AGV STO должно включать:

• Тест аварийной остановки

• Тест активации сканера безопасности

• Тест на отказ канала STO

• Перезапустить тест предотвращения

• Диагностический тест неисправности сервопривода

• Измерение тормозного пути

Эти испытания перед поставкой подтверждают, что система безопасности AGV соответствует проектным требованиям.

Часто задаваемые вопросы 8. Остановит ли STO немедленно AGV?

Отвечать:

Нет. STO снимает крутящий момент двигателя, но не останавливает автомобиль мгновенно физически.

Фактический тормозной путь зависит от:

• Вес АГВ

• Масса полезной нагрузки

• Скорость движения

• Трение колес

• Время реакции тормоза

• Состояние пола

Для тяжелых AGV STO часто сочетается с механическими тормозами или функциями контролируемого замедления.

Часто задаваемые вопросы 9: Какие параметры безопасности следует проверять для систем AGV STO?

Отвечать:

К важным параметрам безопасности относятся:

• Диагностическое покрытие (DC)

• Среднее время до опасного отказа (MTTFd)

• Вероятность опасного отказа в час (PFHd)

• Уровень производительности (PL)

• Уровень полноты безопасности (SIL)

Эти значения помогают определить, соответствует ли система безопасности AGV требованиям функциональной безопасности.

Часто задаваемые вопросы 10: Почему производители AGV выбирают серводвигатели со встроенными функциями STO?

Отвечать:

Встроенные серводвигатели STO упрощают конструкцию безопасности AGV, объединяя функции управления двигателем и безопасности в одном компактном решении.

Преимущества включают в себя:

• Уменьшенная сложность проводки

• Меньшие шкафы управления

• Более быстрый ввод в эксплуатацию

• Упрощенная проверка безопасности

• Повышенная надежность системы

Они широко используются в:

• AGV

• AMR

• Складские роботы

• Умные системы автоматизации производства