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技術(shù)干貨丨仙工智能(SEER)是如何做到快速有效地搭建安全AMR系統(tǒng)?

2025China.cn   2021年01月25日

  上月底獲得SGS頒發(fā)CE認(rèn)證的仙工智能(SEER)無(wú)人搬運(yùn)底盤AMB-300XS,其優(yōu)秀在哪里?答案便是安全。

  作為AMR,第一要素便是安全,而今日小編特意邀請(qǐng)到我司資深產(chǎn)品經(jīng)理詳細(xì)為大家解讀,如何真正做到快速有效地搭建安全AMR系統(tǒng)。

  以下內(nèi)容依據(jù)作者自身在安全AMR認(rèn)證工作中體會(huì)和經(jīng)驗(yàn),從如何選擇安全AMR系統(tǒng)所需硬件元器件、如何搭建安全等級(jí)回路以及借助SYSTEMA分析工具驗(yàn)證系統(tǒng)整體安全分?jǐn)?shù)等級(jí)來(lái)說(shuō)明如何在已有的AMR系統(tǒng)上搭建符合安全規(guī)范的AMR硬件系統(tǒng)。

  本文以工程實(shí)際案例出發(fā),以工程案例說(shuō)明搭建安全AMR硬件平臺(tái)的方法。設(shè)計(jì)中因參考的安全標(biāo)準(zhǔn)條目太多。這里列出方法所依據(jù)的參考標(biāo)準(zhǔn)如下:EN1525-1998、IEC 61508-1/2/3/4/5/6/7 -2010、IEC 62061-2015、ISO 13849-1/2-2015、ISO 3691-4-2020。

  在說(shuō)AMR安全體系中的硬件選型之前,我們先說(shuō)說(shuō)為什么要關(guān)注AMR的安全性。

  在美國(guó),AMR安全標(biāo)準(zhǔn)是由ANSI B56.5 - 2012“無(wú)人駕駛、自動(dòng)導(dǎo)向工業(yè)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)和載人工業(yè)車輛自動(dòng)化功能標(biāo)準(zhǔn)”確定,而歐洲AMR安全標(biāo)準(zhǔn)是EN1525: 1997“工業(yè)卡車的安全-無(wú)人駕駛卡車及其系統(tǒng)”,兩者均訂明與自動(dòng)駕駛車輛的設(shè)計(jì)、操作及保養(yǎng)有關(guān)的安全規(guī)定。

  所以,為了保證AMR系統(tǒng)的安全,AMR必須遵守一些安全規(guī)則或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),這就意味著AMR必須配有安全傳感器及相關(guān)裝置,以避免和主動(dòng)預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)。

  01 如何做硬件選型

  我們通常說(shuō)AMR比傳統(tǒng)的手動(dòng)車輛(如傳統(tǒng)叉車)更安全,原因可能是AMR的主要優(yōu)點(diǎn)之一是不會(huì)傷害人或損壞基礎(chǔ)設(shè)施。

  但從安全標(biāo)準(zhǔn)的角度出發(fā),實(shí)現(xiàn)所需目標(biāo)的第一考慮要素便是能夠確保AMR在危險(xiǎn)狀態(tài)下可以穩(wěn)定安全制動(dòng)的安全控制系統(tǒng),所以我們?cè)谶x取AMR的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器、車身導(dǎo)航激光、安全控制器以及AMR外部可以通過(guò)緊急制動(dòng)的控制元器件做了特別考慮。

  在選擇系統(tǒng)硬件元件及搭建的安全回路也是參考IEC 61508安全標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)引導(dǎo)車輛需要符合安全完整性等級(jí)SIL2(PL d)的要求來(lái)實(shí)行。而AMR安全傳感器及部件有電機(jī)驅(qū)動(dòng)器STO、安全編碼器、緊急停止按鈕、安全PLC、安全繼電器。

  02 具體硬件選型方案

  SICK公司推出的安全激光掃描儀-nanoScan3 Core/nanoScan3 Pro符合安全完整性等級(jí)SIL2要求。單激光掃描角度覆蓋范圍275°,一般采用對(duì)角雙激光的安裝方案可以達(dá)到360°掃描覆蓋范圍,該器件直接提供了PFHD危險(xiǎn)失效率,該數(shù)據(jù)稍后在計(jì)算安全回路分?jǐn)?shù)的時(shí)候需要用到。

  電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選用MOONS’公司的M2DC系類直流伺服驅(qū)動(dòng)器,工程人員可根據(jù)具體AMR負(fù)載要求選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率等級(jí),獲取STO安全失效率參數(shù)用于后續(xù)安全分?jǐn)?shù)計(jì)算。

  SICK推出的DFS60S系類增量式正余弦編碼器滿足安全完整性等級(jí)SIL2,編碼器每圈輸出1024周期數(shù)。

  緊急停止開關(guān)的選擇,由于機(jī)械開關(guān)并沒(méi)有直接提供安全失效率計(jì)算,實(shí)際在安全回路中是采用B10D安全使用周期和nop器件平均使用次數(shù)來(lái)最終確定開關(guān)的安全失效率的,再就是根據(jù)IEC 61508安全規(guī)范,急停輸入回路必須使用雙回路設(shè)計(jì),所以選型時(shí)要注意。

  PLC優(yōu)先還是選擇SICK安全套件,在安全AMR應(yīng)用場(chǎng)合SICK的應(yīng)用場(chǎng)景覆蓋和相應(yīng)產(chǎn)品線都是比較優(yōu)秀,該示例中選用1*CPU1+1*Ethernet+2*XTIO+1*MOC的配置,同樣每個(gè)模塊安全完整性等級(jí)都符合最低標(biāo)準(zhǔn)SIL2,而且PFHD可以直接獲取。

  安全繼電器用于控制抱閘電路的電源開關(guān),和普通繼電器相比,安全繼電器的優(yōu)點(diǎn)是具有觸點(diǎn)強(qiáng)制導(dǎo)向功能,也就是說(shuō)具有了觸點(diǎn)失效的檢測(cè)功能。

  03 如何搭建安全等級(jí)回路

  安全回路目前分為兩部分:急停按鈕檢測(cè)回路和激光檢測(cè)安全回路。

△急停按鈕檢測(cè)回路示意圖

△激光檢測(cè)安全回路示意圖

  04 使用SYSTEMA安全回路搭建和評(píng)估

  在這套安全系統(tǒng)里,每一個(gè)硬件配制環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試,從實(shí)用性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性等多方面綜合考量,并且還配合使用SYSTEMA安全回路搭建和評(píng)估以檢測(cè)AMR是否達(dá)到相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn),使AMR真正做到集功能、安全、實(shí)用于一體。

  未來(lái),仙工智能(SEER)會(huì)一直踐行以此為標(biāo)準(zhǔn)的安全規(guī)范,堅(jiān)持“安全為第一生產(chǎn)力”的準(zhǔn)則,向工廠物流系統(tǒng)提供更安全可靠的工業(yè)設(shè)備,為智能制造領(lǐng)域貢獻(xiàn)綿薄之力,為合作伙伴創(chuàng)造價(jià)值!

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