如何快速有效地搭建安全AMR系統(tǒng)？

上月底獲得SGS頒發(fā)CE認(rèn)證的仙工智能（SEER）無人搬運(yùn)底盤AMB-300XS，其最大特點(diǎn)是安全。

下文將從如何選擇安全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)來說明如何在已有的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、ISO13849-1/2-2015、ISO 3691-4-2020。

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

在美國，AMR安全標(biāo)準(zhǔn)是由ANSI B56.5 - 2012“無人駕駛、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-nanoScan3Core/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。

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。

原文標(biāo)題：【本潤諧波 | 技術(shù)】如何快速有效地搭建安全AMR系統(tǒng)？

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