آیا یک AGV می تواند بدون ترمز مکانیکی به STO تکیه کند؟

وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGVs) برای جابجایی مواد مدرن، انبارداری هوشمند و اتوماسیون صنعتی ضروری هستند. همانطور که سیستم‌های AGV فشرده‌تر، کم مصرف‌تر و هوشمندتر می‌شوند، مهندسان به طور فزاینده‌ای فناوری‌های کنترل موتور یکپارچه را برای ساده‌سازی معماری درایو و بهبود ایمنی عملیاتی ارزیابی می‌کنند. یک سوال مهم این است که آیا یک AGV می تواند بدون ترمز مکانیکی به Safe Torque Off (STO) تکیه کند یا خیر.

پاسخ به طراحی مکانیکی AGV، محیط عملیاتی، الزامات توقف، و معماری ایمنی عملکردی بستگی دارد. STO می تواند از تولید گشتاور موتور جلوگیری کند، اما به طور فعال موتور را ترمز نمی کند یا تضمین نمی کند که یک AGV در حال حرکت بلافاصله متوقف شود. هنگامی که وسیله نقلیه در سراشیبی حرکت می کند، بار سنگینی را حمل می کند، یا در محیطی کار می کند که حرکت کنترل نشده خطری ایجاد می کند، ممکن است ترمز مکانیکی یا مکانیزم توقف مهندسی شده دیگری ضروری باشد.

برای تعیین اینکه آیا AGV می تواند بدون ترمز مکانیکی به طور ایمن کار کند، باید بین حذف گشتاور، کاهش سرعت کنترل شده و نگه داشتن مکانیکی تمایز قائل شویم. ما همچنین باید در نظر بگیریم که چگونه سروو موتورهای یکپارچه، کنترل‌کننده‌های ایمنی و سیستم‌های توقف اضطراری برای محافظت از افراد، تجهیزات و کالاهای حمل‌شده با هم کار می‌کنند.

Safe Torque Off (STO) در AGV چیست؟

Safe Torque Off (STO) یک ویژگی ایمنی عملکردی است که در بسیاری از درایوهای سروو و سیستم های کنترل موتور یکپارچه شده است. در خودروهای هدایت شونده خودکار (AGV)، STO از تولید گشتاور درایو موتور در هنگام شناسایی یک وضعیت ایمنی جلوگیری می کند و به کاهش خطر حرکت خطرناک کمک می کند.

STO به ویژه در کاربردهای AGV که ناوبری مستقل، تشخیص موانع و عملکردهای توقف اضطراری باید با هم کار کنند تا اپراتورها، تجهیزات و مواد حمل شده را محافظت کنند، اهمیت دارد. هنگامی که یک کنترل کننده ایمنی STO را فعال می کند، درایو قابلیت تولید گشتاور خود را از طریق مدار ایمنی تعیین شده غیرفعال می کند. با این حال، STO به طور فعال موتور را ترمز نمی کند یا تضمین نمی کند که AGV بلافاصله متوقف شود. وسیله نقلیه ممکن است به دلیل اینرسی، نیروهای خارجی یا گرانش به حرکت خود ادامه دهد، به ویژه هنگامی که در یک شیب کار می کند.

چگونه STO در یک سیستم درایو AGV کار می کند؟

یک سیستم کنترل حرکت معمولی AGV چندین جزء را برای مدیریت حرکت و ایمنی یکپارچه می کند:

• کنترل کننده ایمنی: ورودی های مرتبط با ایمنی مانند دکمه های توقف اضطراری و سیگنال های اسکنر محافظ را کنترل می کند و پاسخ ایمنی مورد نیاز را آغاز می کند.

• سروو موتور یکپارچه: گشتاور مورد نیاز برای شتاب، کاهش سرعت و سفر AGV را ایجاد می کند.

• مدار ایمنی STO: توانایی درایو برای تولید گشتاور موتور را هنگام فعال شدن عملکرد STO غیرفعال می کند.

• سیستم توقف اضطراری: هنگامی که یک موقعیت خطرناک رخ می دهد یا اپراتور درخواست توقف اضطراری می کند، یک توقف مرتبط با ایمنی را آغاز می کند.

• ترمز مکانیکی، در صورت نیاز: قابلیت ترمز فیزیکی یا نگه داشتن را برای جلوگیری از حرکت کنترل نشده در شرایط مشخص فراهم می کند.

در حین کار عادی، درایو سروو، گشتاور و سرعت موتور را تنظیم می کند تا حرکت فرمان AGV را حفظ کند. هنگامی که STO راه اندازی می شود، درایو از تولید گشتاور بیشتر، مستقل از دستورات حرکت معمولی جلوگیری می کند. رفتار توقف واقعی خودرو به حرکت موجود، مقاومت پیشرانه، مکانیسم های ترمز و محیط عملیاتی آن بستگی دارد.

به عنوان مثال، یک AGV که در امتداد راهروی انبار همسطح حرکت می کند، ممکن است به دلیل مقاومت غلتشی، پس از فعال شدن STO به تدریج کند شود. با این حال، اگر مکانیزم ترمز مناسبی در دسترس نباشد، یک AGV در حال حرکت در سراشیبی ممکن است تحت گرانش به حرکت خود ادامه دهد.

تفاوت بین STO و ترمز مکانیکی چیست؟

اگرچه STO و ترمزهای مکانیکی هر دو به ایمنی ماشین کمک می کنند، اما عملکردهای متفاوتی را انجام می دهند.

STO جایگزین مستقیمی برای ترمز مکانیکی نیست. اگر یک AGV باید موقعیت خود را روی یک سطح شیب دار حفظ کند، از حرکت پس از کاهش توان جلوگیری کند، یا در یک فاصله مشخص متوقف شود، مهندسان باید ارزیابی کنند که آیا ترمز مکانیکی یا راه حل ترمز مناسب دیگری ضروری است یا خیر.

چرا STO برای ایمنی AGV مهم است؟

STO عملکرد ایمنی مهمی را در سیستم‌های حمل خودکار مواد فراهم می‌کند، زیرا به جلوگیری از گشتاور ناخواسته موتور در هنگام وقوع شرایط خطرناک کمک می‌کند. هنگامی که به درستی در معماری ایمنی AGV ادغام شود، می تواند اتکا به دستورات معمولی کنترل حرکت را برای عملکرد حذف گشتاور کاهش دهد.

با این حال، ایمنی AGV کامل به بیش از قابلیت STO درایو بستگی دارد. مهندسان باید فاصله توقف، سرعت وسیله نقلیه، حداکثر بار، شرایط کف، عملکرد شیب، و احتمال از دست دادن توان را ارزیابی کنند. طراحی همچنین باید زمان پاسخ سنسورها، کنترل‌کننده‌های ایمنی و سیستم‌های درایو را در نظر بگیرد.

برای AGVهایی که نزدیک پرسنل کار می کنند یا بارهای سنگین را حمل می کنند، STO باید به عنوان یکی از اجزای یک استراتژی ایمنی عملکردی کامل در نظر گرفته شود، نه به عنوان یک راه حل مستقل برای توقف و نگه داشتن وسیله نقلیه.

هنگام انتخاب یک موتور سروو یکپارچه برای AGV، توصیه می‌کنیم اجرای STO درایو را بررسی کنید، اسناد ایمنی سازنده را بررسی کنید، و تعیین کنید که آیا عملکردهای ترمز اضافی برای برآورده کردن الزامات توقف و نگه‌داشتن برنامه مورد نیاز است یا خیر.

BESFOC سروو موتور DC یکپارچه  محصولات

BESFOC سروو موتور یکپارچه استپر  محصولات

سیستم سروو موتور یکپارچه Besfoc خدمات سفارشی

سیستم سروو موتور یکپارچه Besfoc خدمات سفارشی

آیا یک AGV می تواند بدون ترمز مکانیکی به STO تکیه کند؟

یک AGV به طور بالقوه می‌تواند بدون ترمز مکانیکی کار کند، اما تنها زمانی که ارزیابی ریسک و طراحی سیستم نشان دهد که رفتار توقف و نگه‌داشتن حاصل تحت تمام شرایط عملیاتی مربوطه قابل قبول است.

عدم وجود ترمز مکانیکی به طور خودکار یک AGV را ناامن نمی کند. برخی از برنامه‌های کم‌سرعت و کم خطر ممکن است حول محور کاهش سرعت کنترل‌شده، مقاومت غیرفعال و یک استراتژی ایمنی معتبر طراحی شوند. با این حال، تکیه انحصاری بر STO محدودیت هایی را ایجاد می کند که باید برطرف شوند.

هنگام کار بدون ترمز مکانیکی ممکن است قابل قبول باشد

هنگامی که شرایط زیر برآورده شود، ممکن است یک طرح AGV بدون ترمز در نظر گرفته شود:

1. AGV روی یک سطح صاف عمل می کند.

خودرویی که روی یک طبقه صاف و کنترل‌شده کارخانه کار می‌کند ممکن است در مقایسه با خودرویی که روی سطح شیب‌دار کار می‌کند، خطر حرکت کنترل‌نشده پس از حذف گشتاور کمتری داشته باشد. با این وجود، تکانه باقیمانده، آلودگی کف، اصطکاک چرخ، و نیروهای فشار خارجی همچنان باید ارزیابی شوند.

2. این وسیله نقلیه با سرعت های نسبتا کم کار می کند.

سرعت های عملیاتی پایین تر به طور کلی انرژی جنبشی را کاهش می دهد و می تواند مشکل توقف را آسان تر مدیریت کند. با این حال، سرعت پایین به تنهایی ثابت نمی کند که STO بدون ترمز ایمن است.

3. برنامه نیازی به برگزاری مثبت ندارد.

اگر AGV نیازی به حفظ موقعیت خود در برابر گرانش یا سایر نیروهای خارجی در طول توقف مربوط به ایمنی نداشته باشد، ممکن است ترمز نگهدارنده مکانیکی لازم نباشد. این شرط به جای اینکه فرض شود باید تأیید شود.

4. فاصله توقف در پاکت ایمنی موجود باقی می ماند.

رفتار توقف کامل باید در برابر حداکثر مسافت مجاز سفر AGV پس از تقاضای ایمنی ارزیابی شود. طراحی باید تاخیرهای تشخیص، پاسخ کنترل کننده، پاسخ درایو، اینرسی خودرو، بار محموله و نیروهای ترمز موجود را در نظر بگیرد.

5. مکانیزم جایگزین مناسب برای توقف در دسترس است.

یک توقف کنترل شده مرتبط با ایمنی معتبر، یک سیستم ترمز مجزا، یا یک آرایش مهندسی شده دیگر ممکن است عملکرد توقف لازم را ارائه دهد. طراحی باید تضمین کند که حذف گشتاور AGV را در حالت کنترل نشده یا خطرناک قرار نمی دهد.

حتی زمانی که به نظر می رسد این شرایط برآورده می شود، ما باید سیستم را تحت شرایط خطای قابل پیش بینی و بدترین شرایط عملیاتی تأیید کنیم.

زمانی که یک AGV نباید به تنهایی به STO متکی باشد

ترمز مکانیکی یا راه‌حل ترمز مناسب دیگری معمولاً زمانی ضروری است که AGV باید متوقف شود یا تحت شرایطی ثابت بماند که STO نمی‌تواند به‌طور قابل‌اعتماد به آن رسیدگی کند.

اصل اساسی این است که STO می تواند برای یک عملکرد ایمنی حذف گشتاور خاص کافی باشد بدون اینکه لزوما برای الزامات کامل توقف و نگه داشتن AGV کافی باشد.

آیا STO می تواند عملکرد توقف اضطراری را در AGV جایگزین کند؟

خیر. STO یک عملکرد ایمنی درایو است، در حالی که توقف اضطراری یک فرمان یا عملکرد مرتبط با ایمنی است که برای رساندن عملکرد ماشین خطرناک به حالت ایمن در نظر گرفته شده است.

یک سیستم توقف اضطراری ممکن است از STO به عنوان بخشی از اجرای خود استفاده کند، اما رفتار توقف مورد نیاز به برنامه کاربردی و ارزیابی ریسک بستگی دارد.

دو دسته توقف که معمولاً به آنها ارجاع داده می شود، به ویژه مرتبط هستند.

دسته 0 توقف: حذف فوری گشتاور

یک توقف رده 0 شامل توقف از طریق حذف فوری نیرو به محرک های ماشین است که توقف با حذف انرژی به جای یک دنباله کاهش سرعت کنترل شده حاصل می شود.

در درایوی که STO را اجرا می کند، تابع STO ممکن است برای دستیابی به رفتار حذف گشتاور مورد نیاز استفاده شود.

برای یک AGV در حال حرکت، وسیله نقلیه ممکن است تا زمانی که متوقف شود، حرکت کند. اگر این فاصله توقف غیرقابل قبول باشد، حذف گشتاور به تنهایی کافی نیست.

توقف رده 1: کاهش سرعت کنترل شده و به دنبال آن حذف گشتاور

استاپ رده 1 شامل یک فرآیند توقف کنترل شده و به دنبال آن حذف برق به محرک ها است.

به عنوان مثال، یک AGV ممکن است ابتدا از طریق درایو موتور خود سرعت خود را کاهش دهد و سپس STO را پس از رسیدن به حالت توقف ایمن یا تکمیل توالی کاهش سرعت مورد نظر، فعال کند.

این رویکرد می تواند فاصله توقف را کاهش دهد و قابلیت پیش بینی را بهبود بخشد، مشروط بر اینکه عملکرد توقف کنترل شده و اجرای مرتبط با ایمنی آن نیازهای برنامه را برآورده کند.

معماری دقیق باید بر اساس استانداردهای ایمنی ماشین آلات قابل اجرا، از جمله مفاد مربوطه IEC 60204-1 و ISO 13850 طراحی و تایید شود.

نکته مهم این است که یک توقف نرم افزاری معمولی و به دنبال آن STO نباید به طور خودکار فرض شود که یک توقف کنترل شده با رتبه ایمنی ارائه می کند. در مواردی که کاهش سرعت کنترل شده به خودی خود از نظر ایمنی حیاتی است، یک تابع ایمنی مناسب طراحی شده و تایید شده مورد نیاز است.

نحوه محاسبه فاصله توقف AGV بدون ترمز مکانیکی

هنگام ارزیابی یک AGV بدون ترمز مکانیکی، فاصله توقف یک عامل مهم در تعیین اینکه آیا STO به تنهایی می تواند الزامات ایمنی برنامه را برآورده کند یا خیر. از آنجایی که STO بدون ترمز فعال خودرو، گشتاور موتور را حذف می کند، AGV ممکن است به دلیل اینرسی، مقاومت غلتشی یا گرانش به حرکت خود ادامه دهد.

عوامل کلیدی موثر بر فاصله توقف AGV

چندین عامل بر میزان مسافتی که یک AGV پس از فعال سازی STO طی می کند تأثیر می گذارد:

• سرعت خودرو: سرعت‌های بالاتر معمولاً منجر به مسافت توقف طولانی‌تر می‌شود.

• جرم کل: AGV یا محموله سنگین تر انرژی جنبشی را افزایش می دهد.

• زمان پاسخگویی سیستم: در حالی که حسگرها، کنترل‌کننده‌های ایمنی و درایو پاسخ می‌دهند، خودرو به حرکت خود ادامه می‌دهد.

• شرایط کف: اصطکاک سطح و مقاومت چرخ بر کاهش سرعت غیرفعال تأثیر می گذارد.

• شیب عملیاتی: گرانش ممکن است فاصله توقف را افزایش دهد یا باعث شتاب گرفتن AGV در سراشیبی شود.

نحوه تخمین فاصله توقف

یک تخمین عملی باید شامل دو جزء باشد: مسافت طی شده در طول پاسخ سیستم و مسافت طی شده در حالی که AGV در حال توقف است.

به عنوان مثال، یک AGV را در نظر بگیرید که با سرعت 1.5 متر بر ثانیه با زمان پاسخگویی سیستم 0.15 ثانیه حرکت می کند. در طول این دوره پاسخ، وسیله نقلیه تقریباً 0.23 متر را طی می کند.

اگر AGV با سرعت فرضی 0.3 m/s⊃2 کاهش یابد. به دلیل مقاومت غیرفعال، ممکن است 3.75 متر دیگر قبل از توقف حرکت کند. بنابراین مجموع فاصله توقف تخمینی تقریباً 4 متر است.

این مثال فقط گویا است. فاصله توقف واقعی به طراحی خودرو، بار محموله، شرایط کف، مقاومت پیشرانه و محیط کار بستگی دارد. کاهش سرعت غیرفعال باید در بدترین شرایط اندازه گیری و تایید شود نه اینکه فرض شود ثابت بماند.

مهندسان چگونه می توانند ایمنی توقف را بهبود بخشند؟

هنگام طراحی یک AGV بدون ترمز مکانیکی، مهندسان باید فاصله توقف در بدترین حالت را بررسی کنند و اطمینان حاصل کنند که فاصله حفاظتی کافی در دسترس است. اگر کاهش سرعت غیرفعال نتواند عملکرد توقف مورد نیاز را برآورده کند، راه‌حل‌های ممکن شامل کاهش حداکثر سرعت سفر، تشخیص زودهنگام خطرات، اجرای یک عملکرد توقف کنترل‌شده مناسب، یا افزودن مکانیزم ترمز مناسب است.

اصل کلیدی این است که STO تولید گشتاور را متوقف می کند، نه حرکت وسیله نقلیه. یک طراحی ایمن AGV باید مسافت طی شده پس از فعال سازی STO را در نظر بگیرد و اطمینان حاصل کند که سواحل یا غلتش کنترل نشده خطر غیرقابل قبولی ایجاد نمی کند.

سروو موتور یکپارچه چگونه بر طراحی ترمز AGV تأثیر می گذارد؟

سروو موتورهای یکپارچه یک موتور را با تجهیزات الکترونیکی درایو مرتبط و بسته به محصول، دستگاه های بازخورد و رابط های ارتباطی ترکیب می کنند. این معماری می تواند طراحی پیشرانه AGV را با کاهش سیم کشی خارجی و تعداد اجزای جداگانه ساده کند.

با این حال، یکپارچه سازی موتور نیاز به ارزیابی ترمز و ایمنی عملکردی مستقل را برطرف نمی کند.

هنگام انتخاب یک سروو موتور یکپارچه برای AGV، توصیه می کنیم عوامل زیر را بررسی کنید.

قابلیت STO یکپارچه

تأیید کنید که آیا درایو از STO پشتیبانی می کند و آیا اجرای آن برای عملکرد ایمنی مورد نیاز مناسب است یا خیر.

اسناد ایمنی سازنده، از جمله اطلاعات مربوط به یکپارچگی ایمنی، پوشش تشخیصی، پاسخ به خطا، و الزامات نصب را بررسی کنید.

فرض نکنید که هر سروو موتور یکپارچه فقط به این دلیل که دارای یک درایو است دارای گواهینامه STO است.

سازگاری ترمز مکانیکی

تعیین کنید که آیا موتور می تواند با ترمز نگهدارنده عرضه شود یا به مکانیزم ترمز خارجی متصل شود.

ترمز باید بر اساس گشتاور نگهداری مورد نیاز، سرعت شفت، فرکانس درگیری، محدودیت های حرارتی و پیکربندی پیشرانه انتخاب شود.

برای AGVهای چرخدار، مهندسان باید کل انتقال مکانیکی را ارزیابی کنند نه اینکه منحصراً بر روی ترمز شفت موتور تکیه کنند.

مشخصات گشتاور و سرعت

موتور باید گشتاور مداوم و پیک کافی برای شتاب، سفر و کاهش سرعت را فراهم کند.

در مواردی که توقف کنترل شده مورد نیاز است، درایو همچنین باید عملکرد کاهش سرعت مناسب را در محدوده الکتریکی، حرارتی و مکانیکی خود ارائه دهد.

یک موتور کم حجم ممکن است برای رسیدن به مشخصات توقف مورد نیاز مشکل داشته باشد، به خصوص زمانی که وسیله نقلیه بار سنگینی را حمل می کند یا در شیب حرکت می کند.

ارتباطات و ادغام ایمنی

AGV ها اغلب از شبکه های ارتباطی صنعتی برای هماهنگی ناوبری، کنترل حرکت و دستورات نظارتی استفاده می کنند.

با این حال، دستورات ارتباطی معمولی به طور خودکار دارای رتبه ایمنی نیستند. سیستم ایمنی باید از سیگنال‌های مرتبط با ایمنی، سخت‌افزار یا مکانیسم‌های ارتباط ایمنی تایید شده در صورت لزوم در طراحی استفاده کند.

یک خرابی ارتباطی باید بر اساس الزامات ایمنی سیستم به جای اتکا به یک فرمان توقف معمولی رسیدگی شود.

فشردگی در مقابل ایمنی عملکردی

سروو موتورهای یکپارچه می توانند فضای نصب را کاهش دهند، مسیریابی کابل را ساده کرده و راه اندازی را ساده کنند. این مزایا به ویژه برای AGV های فشرده که در راهروهای انبار باریک کار می کنند مفید است.

با این وجود، کوچکترین راه حل درایو لزوما امن ترین یا مناسب ترین راه حل نیست.

یک سروو موتور یکپارچه فشرده با STO ممکن است برای یک طراحی AGV مناسب باشد، در حالی که وسیله نقلیه دیگری ممکن است به ترمز اضافی، عملکرد توقف کنترل شده با رتبه ایمنی، یا زیرسیستم ترمز اختصاصی نیاز داشته باشد.

انتخاب نهایی باید بر اساس الزامات برنامه معتبر به جای ادغام جزء به تنهایی باشد.

وقتی یک AGV بدون ترمز مکانیکی قدرت خود را از دست می دهد چه اتفاقی می افتد؟

هنگامی که یک وسیله نقلیه هدایت‌شونده خودکار (AGV) بدون ترمز مکانیکی قدرت خود را از دست می‌دهد، موتور آن ممکن است دیگر گشتاور کنترل‌شده را ارائه نکند، اما خودرو لزوماً بلافاصله متوقف نمی‌شود. بسته به سرعت، بار محموله، مقاومت پیشرانه و محیط عملیاتی، AGV ممکن است به دلیل اینرسی یا غلتیدن تحت گرانش به حرکت خود ادامه دهد.

برای سازندگان AGV، درک رفتار اتلاف توان هنگام ارزیابی Safe Torque Off (STO)، انتخاب سروو موتورهای یکپارچه، و طراحی یک سیستم ایمنی قابل اعتماد ضروری است.

اتلاف برق در یک سطح تراز

هنگامی که یک AGV قدرت را در یک طبقه تراز از دست می دهد، ممکن است به تدریج به دلیل اصطکاک چرخ، مقاومت در برابر غلتش و مقاومت در برابر پیشرانه، سرعت آن کاهش یابد. با این حال، این نیروها با شرایط کف، مواد چرخ، جرم خودرو و طراحی مکانیکی متفاوت است.

بدون ترمز مکانیکی، فاصله توقف AGV ممکن است غیرقابل پیش بینی باشد. اگر خودرو در یک راهرو باریک یا نزدیک پرسنل کار می کند، ادامه حرکت پس از قطع برق ممکن است خطرات برخورد یا خرد شدن را ایجاد کند.

اتلاف برق در سطح شیبدار

یک AGV که روی یک سطح شیب دار کار می کند با خطر بیشتری روبرو است زیرا گرانش می تواند باعث ادامه حرکت آن یا شتاب گرفتن در سراشیبی پس از از دست رفتن گشتاور موتور شود.

هر چه AGV و محموله آن سنگین‌تر باشد، نیروی گرانشی وارد بر خودرو در طول شیب بیشتر است. بدون ترمز یا نیروی نگهدارنده کافی، خودرو ممکن است به طور غیرقابل کنترلی بچرخد.

به همین دلیل، AGV هایی که بر روی سطح شیب دار یا شیب دار کار می کنند، اغلب به ترمز مکانیکی مناسب یا راه حل مهندسی شده دیگری برای جلوگیری از حرکت ناخواسته نیاز دارند.

اتلاف برق هنگام حمل بار سنگین

محموله سنگین مجموع جرم متحرک و انرژی جنبشی AGV را افزایش می دهد و به طور بالقوه فاصله توقف را افزایش می دهد. بنابراین از دست دادن ناگهانی برق می تواند خطرات اضافی از جمله برخورد، جابجایی بار و آسیب به کالاهای حمل شده ایجاد کند.

مهندسان باید سناریوهای اتلاف نیرو را تحت حداکثر بار محموله و حداکثر سرعت عملیاتی ارزیابی کنند نه اینکه فقط به آزمایش‌های انجام شده با وسیله نقلیه خالی اتکا کنند.

مهندسان چگونه می توانند خطرات اتلاف نیرو را کاهش دهند؟

هنگام طراحی یک AGV بدون ترمز مکانیکی، توصیه می کنیم عوامل زیر را ارزیابی کنید:

• فاصله توقف: بررسی کنید که وسیله نقلیه پس از قطع برق در بدترین شرایط کار چقدر مسافت را طی می کند.

• عملکرد شیب: تعیین کنید که آیا گرانش می تواند باعث حرکت ناخواسته شود یا خیر.

• ظرفیت بار: ارزیابی عملکرد توقف در حداکثر بار نامی.

• معماری ایمنی: تأیید کنید که STO و سایر عملکردهای ایمنی خطرات شناسایی شده را برطرف می کنند.

• الزامات نگهداری: تعیین کنید که آیا ترمز مکانیکی یا مکانیزم مناسب دیگری برای ثابت نگه داشتن AGV ضروری است.

هنگامی که AGV باید در برابر حرکت پس از افت قدرت مقاومت کند، ممکن است یک ترمز با فنر و آزاد شده الکتریکی مناسب باشد. با این حال، گشتاور نگهداری، زمان درگیر شدن و قابلیت ترمز دینامیکی آن باید برای کاربرد مورد نظر تأیید شود.

نکته کلیدی این است که از دست دادن توان تضمین نمی کند که AGV ایمن متوقف شود. STO هنگام فعال شدن از تولید گشتاور موتور جلوگیری می کند، اما انرژی جنبشی را هدر نمی دهد یا به طور مستقل از حرکت گرانشی جلوگیری نمی کند. یک طراحی AGV قابل اعتماد باید هم عملکرد توقف و هم ثابت نگه داشتن را برای اطمینان از عملکرد ایمن تحت شرایط خطای قابل پیش بینی در نظر بگیرد.

نحوه انتخاب بین STO-Only و STO با ترمز مکانیکی

پیکربندی مناسب به مشخصات حرکتی AGV، ارزیابی ریسک، طراحی مکانیکی و الزامات توقف بستگی دارد.

جدول یک نکته مهم را برجسته می کند: افزودن ترمز مکانیکی به طور خودکار یک AGV را ایمن نمی کند. ترمز باید به درستی انتخاب شود، نصب شود، در صورت لزوم نظارت شود و در استراتژی ایمنی کلی گنجانده شود.

به طور مشابه، حذف ترمز تنها زمانی قابل قبول است که طراحی کامل سطح مورد نیاز کاهش خطر را فراهم کند.

استانداردها و ملاحظات ایمنی عملکردی برای AGV STO

سازندگان AGV و یکپارچه سازان سیستم باید استانداردهای ایمنی ماشین آلات مربوطه را هنگام طراحی سیستم های توقف مبتنی بر STO ارزیابی کنند.

بسته به معماری ماشین، کاربرد مورد نظر و حوزه قضایی، ممکن است چندین استاندارد مرتبط باشند.

• IEC 61800-5-2: الزامات ایمنی عملکردی را برای سیستم های درایو قدرت الکتریکی با سرعت قابل تنظیم، از جمله عملکردهای درایو مرتبط با ایمنی مانند عملکردهای STO و Safe Stop، مورد توجه قرار می دهد.

• IEC 60204-1: تجهیزات الکتریکی ماشین آلات، از جمله الزامات مربوط به توقف ماشین و ایمنی الکتریکی را پوشش می دهد.

• ISO 13850: اصولی را برای طراحی عملکردهای توقف اضطراری مشخص می کند.

• ISO 13849-1: روشی برای طراحی و ارزیابی قطعات مرتبط با ایمنی سیستم های کنترل با استفاده از سطوح عملکرد ارائه می کند.

• IEC 61508: یک چارچوب کلی برای ایمنی عملکردی سیستم های الکتریکی، الکترونیکی و قابل برنامه ریزی الکترونیکی مرتبط با ایمنی ارائه می دهد.

• ISO 3691-4: الزامات ایمنی و تأیید را برای کامیون‌های صنعتی بدون راننده و سیستم‌های آنها، از جمله بسیاری از برنامه‌های کاربردی ربات متحرک AGV و خودمختار، بررسی می‌کند.

الزامات قابل اجرا به دسته خاص خودرو، محیط عملیاتی و طراحی سیستم بستگی دارد. مهندسان باید نسخه های فعلی استانداردهای مربوطه را بررسی کنند و تعیین کنند که کدام مقررات در مورد کاربرد آنها اعمال می شود.

گواهی STO کل AGV را تأیید نمی کند

یک درایو با STO گواهی شده می تواند عملکرد ایمنی تعریف شده ای را ارائه دهد، اما گواهینامه آن به طور خودکار نشان نمی دهد که AGV به عنوان یک کل الزامات ایمنی آن را برآورده می کند.

ارزیابی کامل ایمنی باید شامل تشخیص خطر، منطق ایمنی، ارتباطات، پاسخ درایو، رفتار مکانیکی و کاهش ریسک ناشی از آن باشد.

به عنوان مثال، یک عملکرد STO ممکن است الزامات عملکرد مشخص شده خود را برآورده کند در حالی که وسیله نقلیه هنوز پس از حذف گشتاور بسیار دور حرکت می کند تا از برخورد جلوگیری کند.

به طور مشابه، اگر سیستم مکانیکی فاقد قابلیت نگهداری کافی باشد، یک مدار STO تایید شده نمی‌تواند از حرکت گرانشی جلوگیری کند.

بنابراین ایمنی عملکردی باید در سطح سیستم ارزیابی شود، نه فقط در سطح موتور یا درایو.

توصیه های طراحی عملی برای سازندگان AGV

هنگام توسعه یک AGV با موتورهای سروو یکپارچه، توصیه می کنیم از یک فرآیند مهندسی ساخت یافته برای تعیین اینکه آیا ترمز مکانیکی لازم است یا خیر، دنبال کنید.

مرحله 1: خطرات مربوطه را شناسایی کنید

خطرات برخورد، خطرات خرد شدن، عملیات سطح شیب دار، حرکت محموله، فعالیت های تعمیر و نگهداری، و سناریوهای احتمالی کاهش توان را ارزیابی کنید.

هم عملکرد عادی و هم شرایط غیرعادی قابل پیش بینی را در نظر بگیرید.

مرحله 2: رفتار توقف مورد نیاز را تعریف کنید

تعیین کنید که آیا AGV باید تا یک توقف حرکت کند، به شیوه ای کنترل شده سرعت خود را کاهش دهد، در یک فاصله مشخص متوقف شود یا پس از توقف ثابت بماند.

اینها الزامات مهندسی متفاوتی هستند و ممکن است به عملکردهای ایمنی متفاوتی نیاز داشته باشند.

مرحله 3: فاصله توقف در بدترین حالت را محاسبه کنید

حداکثر سرعت، حداکثر بار قابل حمل، زمان پاسخ، کاهش سرعت موثر، شرایط کف و شیب را ارزیابی کنید.

استفاده از داده های عملکرد اندازه گیری شده و تایید شده به جای تکیه انحصاری بر فرضیات اصطکاک نظری.

مرحله 4: نیازهای اتلاف نیرو و نگهداری را ارزیابی کنید

تعیین کنید که آیا وسیله نقلیه می تواند تحت گرانش یا نیروهای خارجی در هنگام حذف گشتاور غلت بخورد.

اگر ثابت نگه داشتن ضروری است، یک ترمز مکانیکی مناسب یا راه حل مهندسی دیگری که شرایط بار و خطای مورد نیاز را برآورده می کند، مشخص کنید.

مرحله 5: موتور و درایو مناسب را انتخاب کنید

گشتاور موتور، سرعت، ظرفیت حرارتی، عملکردهای ایمنی درایو، سازگاری ترمز و الزامات ارتباطی را بررسی کنید.

برای سروو موتورهای یکپارچه، تأیید کنید که کدام عملکردهای ایمنی گنجانده شده است و کدام یک باید در جای دیگری از سیستم اجرا شود.

مرحله 6: اعتبار معماری کامل ایمنی را تأیید کنید

آزمایش رفتار توقف در بدترین شرایط، از جمله حداکثر بار، حداکثر سرعت عملیاتی، گرادیان های مربوطه، و سناریوهای خطای قابل اجرا.

توابع ایمنی، نتایج تأیید، محدودیت‌ها، الزامات بازرسی و روش‌های نگهداری را مستند کنید.

این فرآیند به جلوگیری از یک خطای رایج طراحی کمک می کند: با فرض اینکه قابلیت STO درایو موتور به طور خودکار تمام خطرات توقف و نگهداری AGV را برطرف می کند.

نتیجه گیری: آیا STO بدون ترمز مکانیکی انتخاب مناسبی برای AGV است؟

یک AGV به طور بالقوه می تواند بدون ترمز مکانیکی کار کند، اما این تصمیم باید با یک ارزیابی مهندسی کامل به جای در دسترس بودن STO به تنهایی پشتیبانی شود.

STO از تولید گشتاور موتور جلوگیری می کند. توقف فوری، کاهش سرعت کنترل شده یا ثابت ماندن را تضمین نمی کند. برای AGVهایی که در طبقات هموار با تقاضای توقف محدود کار می کنند، در صورتی که رفتار نتیجه ایمن نشان داده شود، ممکن است یک معماری بدون ترمز امکان پذیر باشد. برای وسایل نقلیه‌ای که در شیب‌ها حرکت می‌کنند، بارهای سنگین را حمل می‌کنند، در نزدیکی پرسنل کار می‌کنند، یا نیاز به نگه‌داری مطمئن پس از افت نیرو دارند، ترمز مکانیکی یا راه‌حل ترمز مناسب دیگری ممکن است ضروری باشد.

هنگام انتخاب یک سروو موتور یکپارچه برای یک AGV، توصیه می کنیم قابلیت STO، عملکرد موتور، سازگاری با ترمز، معماری ارتباطی و ایمنی عملکردی سطح سیستم را با هم ارزیابی کنیم.

مؤثرترین طراحی لزوماً طراحی با کمترین اجزا نیست. این دستگاهی است که عملکرد توقف و نگه داشتن مورد نیاز را به دست می آورد و در عین حال تعادل ایمنی عملکردی، دقت کنترل حرکت، قابلیت اطمینان سیستم، الزامات تعمیر و نگهداری و هزینه کلی یکپارچه سازی را ایجاد می کند.

سوالات متداول:

پرسش متداول 1: آیا یک AGV در صورت استفاده از STO می تواند بدون ترمز مکانیکی کار کند؟

بله، یک AGV می‌تواند بدون ترمز مکانیکی کار کند، اگر ارزیابی ریسک جامع نشان دهد که فاصله توقف، رفتار اتلاف نیرو و الزامات نگه‌داشتن آن می‌تواند با خیال راحت برآورده شود. STO از تولید گشتاور موتور جلوگیری می کند اما به طور فعال خودرو را متوقف نمی کند یا ثابت نگه داشتن را تضمین نمی کند. کاربردهایی که شامل شیب‌ها، بارهای سنگین یا حرکت‌های خطرناک کنترل‌نشده هستند ممکن است به یک راه‌حل ترمز اضافی نیاز داشته باشند.

سؤالات متداول 2: تفاوت بین STO و ترمز مکانیکی در AGV چیست؟

STO توانایی درایو موتور برای تولید گشتاور را غیرفعال می کند، در حالی که ترمز مکانیکی نیروی ترمز فیزیکی یا نگهدارنده را فراهم می کند. STO به طور فعال انرژی جنبشی را از بین نمی برد، در حالی که یک ترمز مکانیکی می تواند وسیله نقلیه را متوقف یا نگه دارد، اگر به طور مناسب برای وظیفه مورد نیاز طراحی و درجه بندی شده باشد.

پرسش متداول 3: آیا STO بلافاصله در طول توقف اضطراری یک AGV را متوقف می کند؟

خیر. STO قابلیت تولید گشتاور درایو را حذف می کند اما توقف فوری را تضمین نمی کند. AGV ممکن است به دلیل اینرسی، مقاومت غلتشی یا گرانش به حرکت خود ادامه دهد. اگر فاصله توقف کوتاه‌تر یا کنترل‌شده‌ای لازم باشد، سیستم ممکن است به عملکرد توقف کنترل‌شده مناسب یا اقدامات ترمز اضافی نیاز داشته باشد.

پرسش متداول 4: آیا AGV می تواند پس از فعال شدن STO در سراشیبی حرکت کند؟

بله. اگر یک AGV روی یک سطح شیبدار کار کند، گرانش ممکن است باعث شود که پس از فعال شدن STO به حرکت یا شتاب آن ادامه دهد. یک ترمز مکانیکی مناسب یا وسیله معتبر دیگری برای جلوگیری از حرکت ناخواسته ممکن است برای حفظ ایمنی لازم باشد.

پرسش متداول 5: وقتی یک AGV بدون ترمز مکانیکی قدرت خود را از دست می دهد چه اتفاقی می افتد؟

AGV ممکن است به دلیل مقاومت غیرفعال متوقف شود، اما فاصله توقف آن می تواند با سرعت، بار، شرایط کف و ویژگی های پیشرانه متفاوت باشد. در یک شیب، وسیله نقلیه ممکن است تحت نیروی جاذبه غلت بزند. مهندسان باید بدترین سناریوهای اتلاف نیرو را ارزیابی کنند تا تعیین کنند که آیا اقدامات بیشتری برای ترمز یا نگه داشتن نیاز است یا خیر.

سؤالات متداول 6: چگونه مسافت توقف AGV را بدون ترمز مکانیکی محاسبه می کنید؟

فاصله توقف AGV شامل مسافت طی شده در هنگام پاسخگویی سیستم ایمنی و مسافت طی شده در هنگام کاهش سرعت خودرو است. تخمین به سرعت خودرو، زمان پاسخ، جرم کل، کاهش سرعت غیرفعال و شرایط عملیاتی بستگی دارد. عملکرد واقعی توقف باید در بدترین شرایط معرف اندازه‌گیری و تایید شود.

سؤالات متداول 7: آیا ترمز فنری می تواند جایگزین STO در AGV شود؟

خیر. ترمز فنری و STO عملکردهای مختلفی را انجام می دهند. ترمز فنری می تواند در صورت طراحی صحیح، نگهدارنده یا ترمز مکانیکی را فراهم کند، در حالی که STO از تولید گشتاور درایو جلوگیری می کند. بسته به ارزیابی ریسک، یک AGV ممکن است به هر دو عملکرد در یک معماری ایمنی طراحی شده مناسب نیاز داشته باشد.

پرسش متداول 8: آیا STO برای سیستم های توقف اضطراری AGV کافی است؟

STO ممکن است بخشی از یک سیستم توقف اضطراری AGV را تشکیل دهد که حذف گشتاور رفتار توقف مورد نیاز را فراهم کند. اگر خودرو باید به صورت کنترل شده سرعت خود را کاهش دهد یا در یک فاصله مشخص متوقف شود، ممکن است عملکردهای ایمنی بیشتری لازم باشد. سیستم کامل توقف اضطراری باید الزامات ایمنی قابل اجرا را برآورده کند.

سؤالات متداول 9: مهندسان هنگام انتخاب یک سروو موتور یکپارچه برای AGV چه چیزی را باید در نظر بگیرند؟

مهندسان باید گشتاور امتیازی و حداکثر، سرعت عملیاتی، بار، عملکردهای ایمنی درایو، اجرای STO، سازگاری ترمز، رابط های ارتباطی، عملکرد حرارتی و شرایط محیطی را ارزیابی کنند. آنها همچنین باید اسناد ایمنی سازنده را تأیید کنند و ارزیابی کنند که آیا سیستم کامل AGV الزامات توقف و نگهداری آن را برآورده می کند یا خیر.

سؤالات متداول 10: کدام استانداردهای ایمنی مربوط به STO و ترمز در AGV است؟

استانداردهای مربوطه ممکن است شامل IEC 61800-5-2 برای ایمنی عملکردی سیستم های محرک، IEC 60204-1 برای تجهیزات الکتریکی ماشین آلات، ISO 13850 برای عملکردهای توقف اضطراری، ISO 13849-1 برای سیستم های کنترل مرتبط با ایمنی، و ISO 3691-4 برای کامیون های صنعتی بدون راننده و سیستم های آنها باشد. استانداردهای قابل اجرا به طراحی، کاربرد و حوزه قضایی AGV بستگی دارد.