Od dvokanalnega ožičenja do prevzemnega testiranja: zagon in validacija sistemov AGV Servo STO

Uvod: Zakaj je zagon STO postal kritičen za sodobne sisteme AGV

Ker se avtomatizirano vodena vozila (AGV) in avtonomni mobilni roboti (AMR) vse pogosteje uporabljajo v tovarnah, skladiščih in logističnih centrih, je funkcionalna varnost postala eden najpomembnejših dejavnikov med sistemsko integracijo. Za razliko od tradicionalnih tekočih sistemov AGV delujejo v dinamičnih okoljih, kjer si ljudje, stroji in mobilni roboti delijo isti delovni prostor.

Funkcija varnega izklopa navora (STO) v servo pogonih AGV zagotavlja zanesljivo metodo za takojšnjo zaustavitev ustvarjanja navora motorja, ko pride do varnostnega dogodka, kot je aktivacija zaustavitve v sili, zaznavanje varnostnega skenerja, odpiranje zaščitnih vrat ali posredovanje varnostnega PLC-ja.

Vendar preprosta namestitev servo motorjev z zmogljivostjo STO ne zagotavlja varnega sistema AGV. Proizvajalci originalne opreme in sistemski integratorji morajo pravilno načrtovati varnostno arhitekturo, dokončati dvokanalno ožičenje, konfigurirati parametre, preveriti diagnostične funkcije in izvesti preskus sprejemljivosti v skladu z varnostnimi zahtevami.

Ta članek pojasnjuje celoten postopek zagona servo STO AGV, ki zajema:

• Kako povezati dvokanalna vezja STO med varnostnimi PLC-ji in servo pogoni

• Kako preizkusiti in potrditi funkcije STO med zagonom AGV

• Zahtevana diagnostična pokritost (DC) in vrednosti MTTFd za varnostna vezja AGV

• Kako arhitektura STO vpliva na AGV z dvokolesnim diferencialom

• Kako STO vpliva na zavorno pot pri aplikacijah AGV z veliko obremenitvijo

1. Kako povezati dvokanalna vezja STO na servo pogone AGV

Razumevanje Dvokanalna arhitektura STO v sistemih AGV

Sodobni servo sistemi AGV običajno uporabljajo dvokanalne vhode STO za doseganje višjih ravni funkcionalne varnosti. Dvokanalna zasnova pomeni, da je treba dva neodvisna varnostna signala nadzorovati ločeno.

Namesto da bi se zanašal na en sam signal za zaustavitev v sili, varnostni krmilnik nenehno preverja dva neodvisna kanala:

• STO kanal 1 (STO1)

• STO kanal 2 (STO2)

Ko sta oba kanala prekinjena, servo pogon takoj onemogoči izhod navora motorja.

Tipična varnostna arhitektura AGV vključuje:

Varnostne naprave → Varnostni PLC → Vhodi STO → Servo pogoni → Motorji AGV

Običajne varnostne vhodne naprave vključujejo:

• Gumbi za zaustavitev v sili

• Varnostni laserski skenerji

• Varnostni odbijači

• Varnostna stikala za vrata

• Varnostne svetlobne zavese

Varnostni PLC ovrednoti te signale in pošlje ukaz za varno zaustavitev servo pogonom AGV.

Tipična dvokanalna metoda ožičenja STO

Za aplikacije AGV ožičenje STO običajno sledi tej strukturi:

Med normalnim delovanjem:

• STO1 = VKLOP

• STO2 = VKLOP

• Servo pogon omogoča izhod navora

Med varnostnim dogodkom:

• STO1 = IZKLOP

• STO2 = IZKLOP

• Servo pogon takoj odstrani ustvarjanje navora

Motor sam ne prejme ukaza za zaviranje. Namesto tega pogonska elektronika blokira močnostno stopnjo in preprečuje proizvodnjo električnega navora.

Zakaj imajo proizvajalci AGV raje dvokanalni STO

AGV pogosto delujejo okoli:

• Tovarniški delavci

• Viličarji

• Avtomatizirane proizvodne linije

• Robotske celice

• Materiali visoke vrednosti

Enokanalno varnostno vezje ima več omejitev:

• Pretrgana žica morda ne bo zaznana

• Neuspešen varnostni kontakt lahko ostane neopažen

• Diagnostična sposobnost je omejena

Dvokanalni STO izboljša:

1. Zmožnost odkrivanja napak

Sistem lahko prepozna:

• Napake v odprtem krogu

• Kratki stiki

• Napake neujemanja kanalov

2. Varnostna celovitost

Redundantna arhitektura pomaga proizvajalcem AGV doseči višje ravni varnosti, kot so:

• PL d

• PL e

odvisno od celotne varnostne zasnove.

3. Lažje certificiranje

Za proizvajalce OEM AGV standardizirana dvokanalna arhitektura STO poenostavlja skladnost z:

• ISO 13849-1

• IEC 61800-5-2

• IEC 62061

Gibanje servo motorja Jkongmotor po meri

Ponudnik rešitev integriranega enosmernega servo motorja na enem mestu

2. Kako preizkusiti in potrditi delovanje STO med zagonom AGV

Zakaj je testiranje STO ključnega pomena med zagonom AGV

Za proizvajalce AGV in AMR je validacija varnega izklopa navora (STO) eden najpomembnejših korakov pred dostavo opreme in množično proizvodnjo. Čeprav lahko servo pogoni z integriranimi funkcijami STO hitro odstranijo navor motorja med varnostnim dogodkom, je treba celotno varnostno verigo preveriti, da se zagotovi zanesljivo delovanje.

Celoten postopek zagona STO potrjuje, da:

• Varnostne naprave pravilno sprožijo izklop STO

• Varnostna logika PLC deluje, kot je načrtovano

• Servo pogoni se pravilno odzivajo na ukaze STO

• Oba kanala STO delujeta neodvisno

• AGV se po varnostni zaustavitvi ne more nepričakovano znova zagnati

• Delovanje zaustavitve izpolnjuje zahteve ocene tveganja

Za razliko od standardnega testa motorične funkcije je testiranje STO proces validacije funkcionalne varnosti . Zagotavlja, da lahko AGV preide v varno stanje, kadar koli so operaterji, oprema ali okolje ogroženi.

Testni postopek zagona AGV STO

Profesionalni postopek validacije AGV STO običajno vključuje pet glavnih faz:

1. Pregled električne napeljave

2. Preverjanje konfiguracije servo pogona STO

3. Testiranje aktivacije varnostne funkcije

4. Testiranje simulacije napak

5. Dokumentacija o končnem prevzemu

Vsaka stopnja preverja drugačen del varnostne arhitekture.

1. Preverite ožičenje STO pred vklopom

Pred preizkusom funkcije STO morajo inženirji najprej potrditi, da je dvokanalno varnostno ožičenje pravilno nameščeno.

Tipično vezje AGV STO vključuje:

Zaustavitev v sili / Varnostni skener / Varnostni PLC → STO kanal 1 & STO kanal 2 → Servo pogon → AGV motor

Med pregledom ožičenja morajo inženirji preveriti:

Neodvisnost kanala STO

Oba kanala STO morata ostati električno neodvisna.

Primeri nepravilnega ožičenja:

• Povezovanje STO1 in STO2 skupaj

• Skupna raba enega varnostnega izhoda za oba kanala

• Uporaba standardnega izhoda PLC namesto izhoda z oceno varnosti

Te napake lahko preprečijo, da bi sistem dosegel zahtevano raven varnosti.

Preverjanje kontinuitete ožičenja

Pred priključitvijo napajanja preverite:

• Kontinuiteta signala STO1

• Kontinuiteta signala STO2

• 24V varnostna napajalna napetost

• Ozemljitvena referenčna povezava

• Stanje zaklepanja konektorja

Za AGV, ki delujejo v industrijskih okoljih, morajo inženirji preveriti tudi:

• Zaščita kabla

• Odpornost na vibracije

• Zaščita pred elektromagnetnimi motnjami

Zrahljani konektorji ali poškodovani kabli so pogosti vzroki za okvaro STO med delovanjem na terenu.

2. Potrdite konfiguracijo servo pogona STO

Po preverjanju ožičenja je treba preveriti parametre servo pogona.

Sodobni servo pogoni AGV običajno zagotavljajo nadzorne funkcije, povezane s STO, vključno z:

• Stanje vnosa STO

• Varnostno odkrivanje napak

• Zaznavanje neujemanja kanalov

• Preprečevanje ponovnega zagona

Inženirji morajo potrditi:

Status vnosa STO

Ko AGV normalno deluje:

• STO kanal 1 = aktiven

• STO kanal 2 = aktiven

Servo pogon mora omogočati izhodni navor motorja.

Ko se sproži STO:

• STO kanal 1 = onemogočeno

• STO kanal 2 = onemogočen

Pogon mora takoj odstraniti ustvarjanje navora.

Preverjanje varnostnih parametrov

Glede na proizvajalca servo pogona preverite:

• Nastavitev za omogočanje STO

• Polariteta varnostnega vhoda

• Način odziva na napake

• Samodejno preprečevanje ponovnega zagona

• Diagnostični povratni izhod

Nepravilne nastavitve parametrov lahko povzročijo situacije, ko se varnostni vnos spremeni, vendar se obnašanje motorja ne ujema s pričakovanji.

3. Izvedite preverjanje običajnega delovanja pred testiranjem STO

Testiranje STO se mora začeti šele po potrditvi, da AGV deluje normalno.

Pred potrditvijo varnosti preizkusite:

Nadzor gibanja

Preverite:

• Gibanje naprej

• Vzvratno gibanje

• Struženje

• Regulacija hitrosti

• Natančnost položaja

Za AGV z diferencialnim pogonom:

• Delovanje levega motorja

• Pravilno delovanje motorja

• Sinhronizacija koles

je treba preveriti posebej.

Kodirnik in povratni signali

Potrdi:

• Komunikacija kodirnika

• Stabilnost povratne informacije o hitrosti

• Natančnost povratne informacije o položaju

Čeprav STO odstrani izhod navora, lahko nepravilna povratna informacija kodirnika vpliva na logiko ponovnega zagona in diagnostične funkcije.

4. Izvedite sprožilne preizkuse STO

Ko je osnovno delovanje potrjeno, morajo inženirji opraviti dejanske aktivacijske teste STO.

Preizkus 1: Preizkus gumba za zaustavitev v sili

Postopek:

1. Zaženite AGV pri običajni delovni hitrosti

2. Pritisnite gumb za zaustavitev v sili

3. Spremljajte odziv servo pogona

Pričakovani rezultat:

• Varnostni PLC odstrani signale STO

• Servo pogon onemogoči izhod navora

• Motor preneha proizvajati pogonsko silo

• Prikaže se stanje STO

• AGV se ne more samodejno ponovno zagnati

To preveri celotno varnostno verigo za zaustavitev v sili.

Preizkus 2: Preizkus sprožitve varnostnega optičnega bralnika

AGV običajno uporabljajo varnostne laserske skenerje za odkrivanje ovir in ljudi.

Postopek:

1. AGV upravljajte v samodejnem načinu

2. Vstopite v območje zaznavanja optičnega bralnika

3. Sproži varnostno območje

Pričakovani rezultat:

• Varnostni PLC sprejema signal skenerja

• Izhod STO se spremeni

• Servo pogoni preidejo v varno stanje

• Premikanje vozila se ustavi v skladu z varnostnimi zahtevami

Ta test je še posebej pomemben za skladiščne in tovarniške AGV, ki delujejo v bližini delavcev.

Test 3: Test zaščitne naprave

Za AGV, opremljene z:

• Varnostni odbijači

• Varnostna vrata

• Stikala za dostop

izvesti dodatno validacijo STO.

primer:

Ko pritisnete varnostni odbijač:

Pričakovano vedenje:

• Gibanje AGV se ustavi

• Servo navor je odstranjen

• Prikaže se varnostni alarm

• Ponovni zagon zahteva ročno ponastavitev

5. Izvedite teste simulacije napake kanala STO

Profesionalni sprejemni test STO ne bi smel samo testirati običajne aktivacije, ampak tudi preveriti odkrivanje napak.

Test napake kanala 1 STO

Postopek:

Odklopite ali prekinite STO kanal 1.

Pričakovani rezultat:

Sistem bi moral:

• Zaznaj neujemanje kanalov

• Ustvari varnostno napako

• Preprečite gibanje AGV

Test napake kanala 2 STO

Enak postopek ponovite za kanal 2.

Pričakovani rezultat:

• Zaznana napaka

• Servo pogon ostane onemogočen

• Ne pride do nevarnega gibanja

Preskus zaznavanja kratkega stika

Kjer je primerno, preizkusite:

• Kratek stik med kanali

• Kratek stik med kanalom in močjo

• Pogoji zemeljske napake

Varnostni sistem mora prepoznati nenormalne razmere in preiti v varno stanje.

6. Preverite vedenje ponovnega zagona STO

Nepričakovan ponovni zagon po sprostitvi STO je veliko varnostno tveganje.

Zato je treba obnašanje pri ponovnem zagonu skrbno preizkusiti.

Po aktivaciji STO:

1. Odstranite varnostni sprožilec

2. Ponastavite varnostni PLC

3. Omogočite nadzorni sistem AGV

4. Pošlji nov ukaz za gibanje

AGV mora ostati pri miru, dokler ni končano celotno zaporedje ponovnega zagona.

Zakaj je samodejni ponovni zagon nevaren

Če se AGV samodejno znova zažene po obnovitvi STO:

Možna tveganja vključujejo:

• Nepričakovano gibanje vozila

• Poškodba operaterja

• Trčenje z opremo

• Materialna škoda

Za večino industrijskih aplikacij AGV je potrebna ročna ponastavitev ali nadzorovan ponovni zagon.

7. Izmerite odzivni čas STO in zaustavitveno razdaljo

Validacija STO ni popolna brez vrednotenja zmogljivosti zaustavljanja.

Ko je STO aktiviran:

Celoten postopek zaustavitve vključuje:

1. Čas zaznavanja varnostne naprave

2. Čas obdelave varnostnega PLC-ja

3. Čas prenosa signala STO

4. Čas odstranitve navora servo pogona

5. Čas mehanske zaustavitve

Dejavniki, ki vplivajo na zavorno razdaljo AGV

Zavorna pot je odvisna od:

• Skupna teža AGV

• Teža tovora

• Hitrost potovanja

• Premer kolesa

• Talno trenje

• Stanje napetosti baterije

• Odzivni čas zavore

Pri težkih AGV se STO pogosto kombinira z:

• Elektromagnetne zavore

• Mehanske držalne zavore

• Nadzorovane funkcije pojemka

8. Izvedite končno sprejemno testiranje in dokumentacijo STO

Pred dostavo AGV morajo proizvajalci ustvariti popolno poročilo o validaciji STO.

Dokument mora vsebovati:

Električna dokumentacija

• Shema ožičenja STO

• Konfiguracija varnostnega PLC-ja

• Varnostni parametri servo pogona

Testni zapisi

• Rezultati preskusa zaustavitve v sili

• Rezultati testa proženja optičnega bralnika

• Rezultati testa napake kanala STO

• Znova zaženi rezultate preverjanja

Varnostne informacije

• Specifikacije servo pogona STO

• podatki PFHd

• vrednost MTTFd

• Informacije o diagnostičnem kritju

Najboljše prakse za proizvajalce originalne opreme AGV

Za izboljšanje zanesljivosti STO med proizvodnjo in delovanjem na terenu:

Uporaba Servo motorji z vgrajenimi funkcijami STO

Integrirane servo rešitve zmanjšajo:

• Zunanje ožičenje

• Kompleksnost nadzorne omare

• Čas zagona

Še posebej so primerni za:

• Kompaktni AMR-ji

• Skladiščni roboti

• Mobilni inšpekcijski roboti

• Industrijski AGV

Vključite testiranje STO v vsak proizvodni cikel

Za serijsko proizvedene AGV bi morala validacija STO postati del standardnega tovarniškega sprejemnega testa (FAT).

Priporočeni pregledi:

• Preverjanje vnosa STO

• Test varnostne komunikacije

• Test zaustavitve v sili

• Test za diagnozo napak

Zaključek

Testiranje in potrjevanje funkcij STO med zagonom AGV je bistveno za zagotavljanje varnega in zanesljivega delovanja. Celoten postopek preverjanja STO mora zajemati električni pregled, konfiguracijo servo pogona, testiranje varnostnega sprožilca, simulacijo napake, preprečevanje ponovnega zagona in merjenje zavorne poti.

Za proizvajalce AGV in AMR pravilno zagnani sistemi STO zagotavljajo:

• Večja varnost operaterja

• Bolj zanesljivo delovanje stroja

• Lažje upoštevanje varnostnih standardov

• Hitrejše sprejemanje strank

Z vključitvijo testiranja STO v potek dela za zagon AGV lahko proizvajalci originalne opreme zagotovijo varnejša avtonomna vozila s predvidljivo in ponovljivo varnostno zmogljivostjo.

3. Zahtevana diagnostična pokritost (DC) in vrednosti MTTFd za varnostna vezja AGV STO

Razumevanje varnostnih parametrov v aplikacijah AGV

Pri načrtovanju varnostnih sistemov AGV inženirji pogosto ocenjujejo:

• Diagnostična pokritost (DC)

• Povprečni čas do nevarne okvare (MTTFd)

• Raven zmogljivosti (PL)

• Stopnja varnostne celovitosti (SIL)

Ti parametri določajo, ali lahko varnostno vezje zanesljivo zazna nevarne okvare.

Zahteve glede diagnostičnega kritja (DC).

Diagnostična pokritost opisuje, kako učinkovito varnostni sistem zaznava okvare.

Tipične kategorije:

Za servo sisteme AGV STO je na splošno prednostna srednja ali visoka diagnostična pokritost.

Primeri diagnostičnih funkcij vključujejo:

• Spremljanje kanala STO

• Medkanalna primerjava

• Povratne informacije o napakah pogona

• Varnostna PLC diagnostika

MTTFd Zahteve za Servo sistemi AGV

MTTFd predstavlja pričakovani čas, preden pride do nevarne okvare.

Za aplikacije AGV:

Višje vrednosti MTTFd izboljšajo:

• Zanesljivost sistema

• Varnostna klasifikacija

• Intervali vzdrževanja

Servo pogoni z integriranimi funkcijami STO običajno zagotavljajo varnostne podatke, vključno z:

• vrednost MTTFd

• DC ocena

• vrednost PFHd

Proizvajalci OEM AGV bi morali zahtevati te vrednosti od dobaviteljev servo motorjev med izbiro komponente.

Kako integrirani servo motorji pomagajo pri varnostni zasnovi AGV

Integrirani enosmerni servo motorji in BLDC servo motorji s funkcijami STO poenostavljajo varnostno arhitekturo s kombinacijo:

• Motor

• Kodirnik

• Servo krmilnik

• Varnostni vhodni vmesnik

Prednosti vključujejo:

• Zmanjšana kompleksnost ožičenja

• Hitrejši zagon

• Manjša krmilna omarica

• Lažje certificiranje

Za kompaktne AGV in AMR postajajo integrirane servo rešitve vse bolj priljubljene, ker skrajšajo čas integracije sistema.

4. Kako arhitektura STO vpliva na sinhronizacijo levega in desnega kolesa v AGV

Zakaj je arhitektura STO pomembna za AGV z diferencialnim pogonom

Večina industrijskih AGV in AMR uporablja arhitekturo diferencialnega pogona , kjer dva neodvisna servo motorja krmilita levo in desno pogonsko kolo. S prilagajanjem razlike v hitrosti med tema dvema motorjema se lahko vozilo premika naprej, vzvratno, obrača in vrti na mestu.

Tipičen diferencialni pogon AGV vključuje:

• Levi servo motor

• Desni servo motor

• Neodvisni servo pogoni

• Povratni sistemi kodirnikov

• Varnostni PLC

• Varnostni vhodi STO

Pri normalnem delovanju oba motorja delujeta skupaj prek algoritmov za nadzor gibanja. Vendar pa, ko pride do varnostnega dogodka, arhitektura STO določi, kako hitro in varno oba motorja vstopita v stanje izklopa navora.

Nepravilno zasnovan sistem STO lahko povzroči neenakomerno obnašanje koles, kar povzroči:

• Nepričakovana rotacija AGV

• Daljša zavorna pot

• Nestabilnost tovora

• Zmanjšana varnostna učinkovitost

Zato mora zasnova STO upoštevati sinhronizacijo tako levega kot desnega pogona.

Razumevanje krmiljenja gibanja diferencialnega pogona AGV

Kako levi in ​​desni motor nadzorujeta gibanje AGV

Diferencialni pogon AGV spreminja smer z nadzorom razmerja hitrosti med dvema kolesoma.

Primeri:

Ravno gibanje

Oba motorja se vrtita z enako hitrostjo:

• Levi motor = 100 RPM

• Desni motor = 100 RPM

rezultat:

• AGV se premika naravnost naprej

Zavijanje desno

Levo kolo se vrti hitreje:

• Levi motor = 120 RPM

• Desni motor = 80 RPM

rezultat:

• AGV gladko zavije desno

Vrtenje na mestu

Motorji se vrtijo v nasprotnih smereh:

• Levi motor = naprej

• Desni motor = vzvratno

rezultat:

• AGV se vrti okoli svoje središčne osi

Ker oba motorja neposredno vplivata na stabilnost vozila, morajo varnostne funkcije, kot je STO, usklajeno zaustaviti oba pogonska sistema.

Kako STO deluje v dvomotornih sistemih AGV

Tipična dvokanalna arhitektura STO

Standardna varnostna arhitektura AGV uporablja varnostni PLC za krmiljenje obeh servo pogonov.

Primer:

Varnostne naprave (E-Stop / Scanner / Bumper) ↓ Varnostni PLC ↓ STO kanal 1 ───── levi servo pogon └───── desni servo pogon STO kanal 2 ───── levi servo pogon └───── desni servo pogon ↓ levi motor + desni motor 

Ko pride do varnostnega dogodka:

1. Varnostni PLC zazna nevarnost

2. Oba kanala STO sta prekinjena

3. Levi servo pogon odstrani navor

4. Desni servo pogon odstrani navor

5. AGV preide v varno stanje

Cilj je zagotoviti, da obe kolesi skoraj istočasno prenehata ustvarjati pogonsko silo.

Zakaj morata obe kolesi vstopiti v STO hkrati

1. Preprečite nepričakovano rotacijo AGV

Če samo en motor vstopi v STO, medtem ko drugi še naprej ustvarja navor, se lahko AGV nepričakovano zavrti.

primer:

Pred STO:

• Levi motor: 200 RPM

• Desni motor: 200 RPM

Zgodi se varnostni dogodek:

• Levi motor: STO aktiviran

• Desni motor: Še vedno deluje pri 200 RPM

rezultat:

• Desno kolo še naprej potiska

• AGV se vrti okoli ustavljenega kolesa

To lahko povzroči nevarnost trčenja, zlasti v ozkih tovarniških prehodih.

2. Ohranite stabilnost vozila pod velikimi obremenitvami

Težki AGV pogosto prevažajo:

• Avtomobilske komponente

• Palete

• Surovine

• Industrijska oprema

Ko eno kolo izgubi navor pred drugim:

Možne posledice:

• Prestavljanje bremena

• Neenakomerna zavorna sila

• Odklon vozila s poti

• Povečana zavorna pot

Pri AGV z visoko nosilnostjo je sinhroniziran odziv STO še posebej pomemben.

3. Izogibajte se neenakomerni mehanski obremenitvi

Asimetrična odstranitev navora lahko povzroči dodatno obremenitev na:

• menjalniki

• Kolesne spojke

• Pogonske gredi

• Mehanski okvirji

Sinhronizirana zasnova STO zmanjšuje mehanske udarce med zaustavitvijo v sili.

Metode implementacije STO za levi in ​​desni servo pogon

1. način: skupni dvokanalni nadzor STO

To je najpogostejši pristop za industrijske AGV.

Oba servo pogona sprejemata enake signale STO.

primer:

Prednosti:

• Enostavno ožičenje

• Preprosto preverjanje varnosti

• Dosleden čas zaustavitve

Primerno za:

• Skladišče AGV

• Tovarniški transportni roboti

• AMR v zaprtih prostorih

Metoda 2: Posamezno spremljanje STO

Pri zmogljivejših AGV ima lahko vsak motorni pogon neodvisen varnostni nadzor.

Primer:

varnostni PLC ↓ levi STO nadzor → levi servo pogon desni STO nadzor → desni servo pogon 

Prednosti:

• Individualna diagnoza napak

• Boljše odpravljanje težav

• Večja diagnostična zmogljivost

Primerno za:

• AGV za velike obremenitve

• Mobilni roboti za uporabo na prostem

• Varnostno kritične aplikacije

Kako odzivni čas servo pogona vpliva na sinhronizacijo koles

Tudi če oba motorja prejmeta ukaze STO hkrati, se lahko dejanski čas odstranitve navora razlikuje.

Dejavniki vključujejo:

• Zasnova strojne opreme servo pogona

• Interni čas obdelave

• Zakasnitev komunikacije

• Motorna vztrajnost

• Stanje obremenitve

Na primer:

Odziv levega servo STO:

• 5 ms

Odziv desnega servo STO:

• 8 ms

Razlika 3 ms se morda zdi majhna, vendar pri visokih hitrostih AGV lahko vpliva na obnašanje pri ustavljanju.

Najboljše prakse za izboljšanje sinhronizacije STO

1. Uporabite ustrezne servo motorje in pogone

Pri AGV z diferencialnim pogonom izbira identičnih servo sistemov pomaga ohranjati:

• Podoben odzivni čas

• Podobne karakteristike navora

• Dosledna diagnostika

Primeri:

• Ista serija motorjev

• Isti tip kodirnika

• Isti servo pogon z oceno STO

2. Uporabite STO na podlagi strojne opreme namesto standardne komunikacije

Čeprav nekateri AGV uporabljajo varnostne funkcije, ki temeljijo na komunikaciji, so strojni vhodi STO pogosto prednostni za varnostne funkcije v sili.

Prednosti:

• Hitrejši odziv

• Neodvisen od programske komunikacije

• Lažje preverjanje varnosti

3. Sinhronizirajte krmiljenje zavor s STO

Pri težkih AGV samo STO morda ne bo zagotovilo dovolj zavorne sile.

Skupna varnostna strategija:

Normalna zaustavitev:

→ Servo krmiljen pojemek

Ustavitev v sili:

→ Odstranitev servo navora + mehanska aktivacija zavore

Zavorni sistem mora enakomerno delovati na obeh kolesih.

4. Preverite delovanje levega in desnega zaustavljanja

Med zagonom morajo inženirji izmeriti:

• Sprožilni čas STO

• Čas ustavitve levega kolesa

• Čas ustavitve desnega kolesa

• Zavorna razdalja vozila

• Odklon smeri vozila

AGV se mora ustaviti brez:

• Prekomerno vrtenje

• Bočno zanašanje

• Nestabilnost obremenitve

Varnostni standardi STO in AGV

Pri načrtovanju sistemov STO proizvajalci AGV običajno upoštevajo:

IEC 61800-5-2

Določa varnostne funkcije za pogone z nastavljivo hitrostjo, vključno z:

• Varen izklop navora (STO)

• Funkcije varne zaustavitve

ISO 13849-1

Uporablja se za ocenjevanje:

• Raven zmogljivosti (PL)

• Zanesljivost varnostnega tokokroga

• Diagnostična pokritost

IEC 62061

Zagotavlja varnostne zahteve glede življenjskega cikla za sisteme za krmiljenje strojev.

Posebni premisleki za AGV z diferencialnim pogonom za težke obremenitve

Za AGV, ki prevažajo velike tovore, je treba oceniti dodatne varnostne faktorje.

Visoke vztrajnostne obremenitve

Težke obremenitve se po odstranitvi navora premikajo naprej.

Razmislite:

• Zavorni moment

• Trenje koles

• Stanje tal

• Omejitev hitrosti

Nagnjeno delovanje

AGV, ki delujejo na pobočjih, zahtevajo dodatno pozornost.

Brez pravilnega zaviranja:

• Vozilo se lahko vrne nazaj

• Stabilnost obremenitve se lahko zmanjša

Priporočene rešitve:

• Servo motorji z elektromagnetnimi zavorami

• STO v kombinaciji z mehanskimi držalnimi zavorami

Zunanje aplikacije AGV

AGV na prostem lahko doživijo:

• Neravne površine

• Temperaturne spremembe

• Izpostavljenost vodi in prahu

Priporočene lastnosti motorja:

• Zaščita IP65/IP67

• Visoka odpornost na vibracije

• Stabilno delovanje STO v težkih okoljih

Zaključek

Arhitektura STO neposredno vpliva na varnost in stabilnost sinhronizacije levega in desnega kolesa pri diferencialnem pogonu AGV. Ker obe kolesi določata gibanje in smer vozila, morata oba servo pogona zanesljivo in istočasno vstopiti v stanje STO.

Dobro zasnovan sistem AGV STO mora zagotoviti:

• Dvokanalni varnostni nadzor

• Sinhronizirano odstranjevanje navora

• Zanesljivo odkrivanje napak

• Nadzorovano vedenje ponovnega zagona

• Preverjena zmogljivost ustavljanja

Za proizvajalce AGV in AMR izbira servo motorjev z integrirano funkcijo STO poenostavi varnostno zasnovo, hkrati pa izboljša zanesljivost sistema, učinkovitost zagona in skladnost z mednarodnimi zahtevami glede funkcionalne varnosti.

5. Kako STO vpliva na drsno razdaljo težkih AGV po odstranitvi navora

STO ne pomeni takojšnje mehanske zaustavitve

Pogost nesporazum je, da STO takoj ustavi AGV.

Pravzaprav:

STO odstrani ustvarjanje navora motorja.

AGV se lahko še naprej premika zaradi:

• Vztrajnost vozila

• Teža tovora

• Talno trenje

• Premer kolesa

• Hitrost

• Kot naklona

To preostalo gibanje imenujemo drsna razdalja.

Dejavniki, ki vplivajo na drsno razdaljo AGV po STO

1. Skupna masa vozila

Težji AGV zahteva daljšo zavorno pot.

primer:

500 kg AGV, ki nosi 1000 kg tovora, ima bistveno večjo vztrajnost kot neobremenjeno vozilo.

2. Hitrost potovanja

Zavorna pot narašča približno s kvadratom hitrosti.

Večja hitrost zahteva:

• Daljša varnostna razdalja

• Zgodnje zaznavanje skenerja

3. Pogoji koles in tal

Dejavniki vključujejo:

• Material pnevmatike

• Čistoča tal

• Koeficient površinskega trenja

Mokra ali prašna tla povečajo drsno razdaljo.

4. Odzivni čas mehanske zavore

Za težke AGV:

STO se pogosto kombinira z:

• Vzmetne zavore

• Elektromagnetne zavore

Zakasnitev zaviranja neposredno vpliva na zmogljivost ustavljanja.

Kako inženirji AGV preverjajo zavorno razdaljo STO

Med sprejemnim testiranjem:

Ukrep:

1. Hitrost vožnje AGV

2. Položaj sprožilca STO

3. Čas odstranitve navora motorja

4. Končni položaj za zaustavitev

Izmerjena razdalja mora izpolnjevati varnostne zahteve, opredeljene z:

• Ocena tveganja

• Konfiguracija varnostnega skenerja

• Operativno okolje AGV

Dodatni premisleki za sprejem sistema AGV STO

Preverjanje konfiguracije programske opreme

Pred dostavo morajo inženirji preveriti:

• parametri STO

• Vdelana programska oprema servo pogona

• Varnostna PLC logika

• Stanje komunikacije

• Strategija ravnanja z napakami

Testiranje okoljske zanesljivosti

AGV pogosto delujejo neprekinjeno.

Sisteme STO je treba preskusiti pod:

• Največja nosilnost

• Največja hitrost

• Sprememba temperature

• Dolgi cikli delovanja

Za dostavo OEM je potrebna dokumentacija

Profesionalni sprejemni paket AGV STO mora vsebovati:

• Električna shema

• Shema ožičenja STO

• Poročilo o potrditvi varnosti

• Testni zapisi

• Podatki o varnosti servo pogona

• Dokumenti o oceni tveganja

Zaključek: Zanesljiva zgradba Sistemi AGV Servo STO od ožičenja do validacije

Zanesljiv varnostni sistem AGV zahteva veliko več kot le izbiro servo motorjev s funkcijo STO. Celoten postopek vključuje pravilno dvokanalno ožičenje, integracijo varnostnega PLC-ja, funkcionalno testiranje, diagnostično preverjanje in validacijo zavorne razdalje.

Za proizvajalce AGV in AMR zagotavljajo servo motorji z integriranimi funkcijami STO pomembne prednosti:

• Poenostavljena varnostna arhitektura

• Zmanjšano ožičenje

• Hitrejši zagon

• Večja zanesljivost

• Lažja skladnost z mednarodnimi varnostnimi standardi

Z upoštevanjem strukturiranega postopka zagona in sprejemanja STO lahko proizvajalci originalne opreme izdelajo varnejše AGV s predvidljivim vedenjem pri ustavljanju in dolgoročno zanesljivostjo delovanja.

Pogosta vprašanja za testiranje in validacijo AGV Servo STO

Pogosta vprašanja 1: Kaj je testiranje STO v servo sistemih AGV?

odgovor:

Testiranje STO v servo sistemih AGV je postopek preverjanja, ali funkcija Safe Torque Off deluje pravilno, ko pride do varnostnega dogodka. Potrjuje, da lahko servo pogon varno odstrani navor motorja po prejemu signalov iz varnostnih naprav, kot so zaustavitve v sili, varnostni skenerji in varnostni PLC-ji.

Med zagonom inženirji preizkušajo ožičenje STO, odzivnost pogona, zaznavanje napak, preprečevanje ponovnega zagona in zmogljivost zaustavitve, da zagotovijo varno delovanje AGV.

Pogosta vprašanja 2: Zakaj je validacija STO pomembna med zagonom AGV?

odgovor:

Validacija STO je bistvena, ker namestitev servo motorja, ki podpira STO, ne zagotavlja samodejno varnega sistema AGV. Preizkusiti je treba celotno varnostno verigo, vključno z varnostnimi senzorji, logiko PLC, vhodi STO, servo pogoni in odzivom motorja.

Ustrezna validacija STO pomaga preprečiti:

• Nepričakovano gibanje AGV

• Napake varnostnega tokokroga

• Nepravilno vedenje pri ustavljanju v sili

• Težave s certificiranjem med sprejemom stranke

Pogosta vprašanja 3: Kako testirate dvokanalne vhode STO na servo pogonu AGV?

odgovor:

Dvokanalno testiranje STO zahteva neodvisno preverjanje vhodov STO1 in STO2.

Tipičen preskusni postopek vključuje:

1. Preverite ožičenje STO1 in STO2

2. Aktivirajte zaustavitev v sili ali varnostni skener

3. Potrdite, da se oba kanala STO preklopita v varno stanje

4. Preverite povratne informacije o stanju servo pogona STO

5. Preverite, ali motor ne more ustvariti navora

Inženirji morajo prav tako odklopiti vsak kanal STO posebej, da potrdijo zmožnost zaznavanja napak.

FAQ 4: Kaj se zgodi, ko je STO aktiviran na servo motorju AGV?

odgovor:

Ko je STO aktiviran, servo pogon takoj onemogoči močnostno stopnjo in prepreči, da bi motor proizvajal navor.

Motor AGV bo:

• Nehajte ustvarjati gonilno silo

• Vnesite varno stanje izklopa navora

• Sporočite status STO ali varnostno napako

Vendar STO ne zavira aktivno vozila. AGV se lahko še naprej premika zaradi vztrajnosti, teže tovora in talnih razmer.

Pogosta vprašanja 5: Kako STO vpliva na sinhronizacijo levega in desnega kolesa v diferencialnem pogonu AGV?

odgovor:

Pri AGV z diferencialnim pogonom morata levi in ​​desni servo motor istočasno prejemati ukaze STO.

Če eno kolo vstopi v STO pred drugim:

• AGV se lahko nepričakovano obrne

• Stabilnost vozila se lahko zmanjša

• Težke obremenitve se lahko premaknejo

• Zavorna pot se lahko poveča

Sinhronizirana dvokanalna arhitektura STO zagotavlja, da oba pogonska motorja skoraj istočasno odstranita navor.

Pogosta vprašanja 6: Ali se lahko AGV samodejno znova zažene po izdaji STO?

odgovor:

Na splošno se AGV ne bi smeli samodejno znova zagnati po aktivaciji STO.

Varno zaporedje ponovnega zagona običajno zahteva:

1. Odstranite varnostni sprožilec

2. Ponastavite varnostni PLC

3. Omogočite nadzorni sistem AGV

4. Pošlji nov ukaz za premikanje

Preprečevanje samodejnega ponovnega zagona zmanjša tveganje nepričakovanega premikanja vozila v bližini operaterjev.

Pogosta vprašanja 7: Katere teste je treba vključiti v sprejemni test AGV STO?

odgovor:

Celoten preskus sprejemljivosti AGV STO mora vključevati:

• Test zaustavitve v sili

• Test aktivacije varnostnega skenerja

• Test okvare kanala STO

• Znova zaženite preventivni test

• Test diagnoze napak servo pogona

• Merjenje zavorne poti

Ti testi pred dostavo preverijo, ali varnostni sistem AGV izpolnjuje konstrukcijske zahteve.

Pogosto vprašanje 8: Ali STO takoj ustavi AGV?

odgovor:

Ne. STO odstrani navor motorja, vendar ne ustavi fizično vozila takoj.

Dejanska zavorna pot je odvisna od:

• Teža AGV

• Masa tovora

• Hitrost potovanja

• Trenje koles

• Odzivni čas zavore

• Talne razmere

Pri težkih AGV je STO pogosto kombiniran z mehanskimi zavorami ali funkcijami nadzorovanega pojemka.

Pogosta vprašanja 9: Katere varnostne parametre je treba preveriti za sisteme AGV STO?

odgovor:

Pomembni varnostni parametri vključujejo:

• Diagnostična pokritost (DC)

• Povprečni čas do nevarne okvare (MTTFd)

• Verjetnost nevarne okvare na uro (PFHd)

• Raven zmogljivosti (PL)

• Stopnja varnostne celovitosti (SIL)

Te vrednosti pomagajo ugotoviti, ali varnostni sistem AGV izpolnjuje funkcionalne varnostne zahteve.

Pogosta vprašanja 10: Zakaj se proizvajalci AGV odločijo servo motorji z vgrajenimi funkcijami STO?

odgovor:

Integrirani servo motorji STO poenostavljajo varnostno zasnovo AGV z združevanjem nadzora motorja in varnostnih funkcij v eni kompaktni rešitvi.

Prednosti vključujejo:

• Zmanjšana kompleksnost ožičenja

• Manjše krmilne omare

• Hitrejši zagon

• Lažje preverjanje varnosti

• Izboljšana zanesljivost sistema

Široko se uporabljajo v:

• AGV

• AMR

• Skladiščni roboti

• Sistemi za avtomatizacijo pametnih tovarn