CN208984963U - 一种基于agv的双冗余安全控制系统 - Google Patents

一种基于agv的双冗余安全控制系统 Download PDF

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李明儒
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Abstract

本实用新型涉及一种基于AGV的双冗余安全控制系统,包括:安全装置通过I/O扩展单元连接主控制单元,向主控制单元发送安全反馈信号;运动控制单元连接主控制单元和安全控制单元,接收主控制单元的运动控制指令,发送到安全控制单元;并接收安全控制单元反馈的安全控制状态信号,反馈给主控制单元;安全控制单元连接伺服驱动器,向伺服驱动器发送控制指令;安全控制单元连接安全装置,接收安全装置反馈的安全反馈信号,与安全装置整体构成安全控制回路。硬件安全回路符合欧美无人车安全认证标准,提高AGV安全等级;可以主动判断系统运行状态,异常时主动切断主回路,保证系统安全的高可靠性;可以适应及匹配多种控制系统,提升系统行业安全标准。

Description

一种基于AGV的双冗余安全控制系统
技术领域
本实用新型涉及电气安全系统主动及被动的电气安全设计领域,具体地说是一种基于AGV的双冗余安全控制系统。
背景技术
目前,国内AGV存在的最大问题是,未考虑控制系统安全相关部分相应的安全要求,将普通控制功能和安全控制功能混为一谈,安全设计远远达不到标准要求。为了提高AGV控制的安全等级,在AGV电气设计上,可以采用安全继电器控制驱动回路,同时设计速度监控硬件回路,当AGV急停信号被触发后,需要人工确认并复位,AGV才可以继续运行,增加了操作的安全性。一旦计算机系统发生故障,离线保护单元、防撞安全单元、应急开关及速度监控模块将控制AGV停车或完成基本操作。
发生故障时,AGV自动用声光报警,同时可以通过无线通讯系统通知AGV监控系统。AGV监控系统在控制台上显示当前状态和文字提示,监控人员可以根据提示的信息,指挥现场人员排除故障。发生故障的AGV可以使用手控操作器操纵AGV离开工作区到安全位置,手控单元在设计上也考虑了对AGV限速及能切断自动运行的回路设计。
实用新型内容
针对现有技术的不足,本实用新型提供一种基于AGV的双冗余安全控制系统,解决AGV的安全性功能薄弱,安全设计远远不能达标的问题。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是:
一种基于AGV的双冗余安全控制系统,包括:
主控制单元;
安全装置,通过I/O扩展单元连接主控制单元,向主控制单元发送安全反馈信号;
运动控制单元,一端连接主控制单元,另一端连接安全控制单元,接收主控制单元的运动控制指令,发送到安全控制单元;并接收安全控制单元反馈的安全控制状态信号,反馈给主控制单元;
安全控制单元,连接伺服驱动器,向伺服驱动器发送控制指令;安全控制单元连接安全装置,接收安全装置反馈的安全反馈信号,与安全装置整体构成安全控制回路;
电源单元,连接伺服驱动器、运动控制单元和主控制单元,为其供电。
所述安全控制单元为可编程安全继电器。
所述安全装置包括急停开关、PLS传感器、充电系统、蜂鸣器、测速单元和举升安全触边传感器。
所述急停开关为双路安全开关,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
所述PLS传感器输出双路安全保护信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
所述充电系统包括充电位检测传感器,通过充电位检测传感器输出双路安全位置信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
可编程安全继电器输出单路安全控制信号接入蜂鸣器。
所述测速单元包括两个测速传感器和速度监控模块,所述两个测速传感器分别连接速度监控模块,将采集的速度信号发送给速度监控模块,速度监控模块输出双路速度反馈信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
所述举升安全触边传感器输出双路安全保护信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
本实用新型具有以下有益效果及优点:
1.硬件安全回路符合欧美无人车安全认证标准,提高AGV安全等级;
2.硬件安全回路中增加监控单元设计,可以主动判断系统运行状态,异常时主动切断主回路,保证系统安全的高可靠性;
3.硬件安全回路可以适应及匹配多种控制系统,提升系统行业安全标准。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构图;
图2是本实用新型的急停安全回路图;
图3是本实用新型的PLS安全回路图;
图4是本实用新型的充电系统安全回路图;
图5是本实用新型的蜂鸣器安全回路图;
图6是本实用新型的测速单元安全回路图;
图7是本实用新型的举升触边传感器安全回路图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但本实用新型能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施,本领域技术人员可以在不违背实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可能直接在另一个元件上,或也可以存在居中的元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件,它可以直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。
本实用新型中涉及到的控制单元等结构为常规选择,且本实用新型在软件以及编程上并无创新,仅仅保护硬件连接关系和位置关系等结构技术特征,本领域技术人员通过本实用新型记载的结构特征,结合常规编程逻辑即可实现本实用新型功能,解决本实用新型技术问题。
图1是本实用新型的系统结构图。
基于AGV的双冗余安全控制系统,包括:
主控制单元;安全装置,通过I/O扩展单元连接主控制单元,向主控制单元发送安全反馈信号;运动控制单元,一端连接主控制单元,另一端连接安全控制单元,接收主控制单元的运动控制指令,发送到安全控制单元;并接收安全控制单元反馈的安全控制状态信号,反馈给主控制单元;安全控制单元,连接伺服驱动器,向伺服驱动器发送控制指令;安全控制单元连接安全装置,接收安全装置反馈的安全反馈信号,与安全装置整体构成安全控制回路;电源单元,连接伺服驱动器、运动控制单元和主控制单元,为其供电。
图2是本实用新型的急停安全回路图。
原有的急停回路与普通的继电器相连接,在本设计方案中采用了可编程安全继电器,在进行安全控制时,急停信号可以直接控制中间继电器吸合,进而控制动力电上电接触器的吸合。在硬件上直接对动力电进行控制,整个回路采用双回路控制,使得安全级别提高到CAT3,同时对控制继电器状态进行采集反馈,监控中间环节动作状态,异常时安全继电器可以主动切断主回路。
图3是本实用新型的PLS安全回路图。
PLS(区域激光防碰)回路也同样设计输出至可编程安全继电器,可以通过硬件直接控制直流接触器的上电。PLS可以在AGV前进方向上实时的进行障碍物检测,当出现障碍物时,由远及近的分为三个区域,减速区、停止区、急停区,当障碍物出现在急停区时,PLS会送出急停信号,经过可编程安全继电器的处理后,控制继电器CR1、CR2会断开,进而控制上电接触器断开,AGV会立刻停车,这个回路为AGV及相关的设备与操作人员提供了安全等级更高的保护。
图4是本实用新型的充电系统安全回路图。
AGV工作时需要进行线上无线充电,但是以往对于充电点的识别都是通过软件通过地标传感器采集地标点信号,这种通过软件层面的信号采集并不具有安全属性。所以在本设计方案中图3,通过可编程安全继电器来处理地标传感器采集的地标点信号,在硬件上同样可以控制是否进行充电。这样经过硬件判断后,充电动作不单仅由车体软件决定,还需要软件与安全继电器同时来判断充电动作,提高充电安全性。
图5是本实用新型的蜂鸣器安全回路图。
在本设计方案中,声音报警同样做了硬件安全设计考虑,在AGV车体软件控制的声音报警基础上,增加了由可编程安全继电器主导的声音报警如图4,使得声音报警的信号来源更有安全保证。
图6是本实用新型的测速单元安全回路图。
AGV作为一种自动化移动设备,它的速度控制尤为重要,以往的AGV速度控制通过AGV自身的软件系统采集轮编码器的信号,来对车速进行控制。本设计方案在此基础上增加了硬件上的独立的速度监控系统,通过轮运动检测传感器,提供主动的硬件运动监控,将速度监控提高到了一个由安全型硬件设备主导的更高级别上。
在车体的动轮处增加两个接近开关,AGV在运行的时候,两个接近开关会送出一个脉冲信号,这个信号被送进可编程安全继电器的速度监控模块,会实时的检测AGV的行进速度,并且在AGV超速后直接断开控制继电器CR1、CR2,进而断开上电直流接触器。
图7是本实用新型的举升触边传感器安全回路图。
举升是AGV上的重要结构,也是工人在工作中与工人配合度非常高的部分,所以这部分的安全防护非常重要。为了对工人进行全方位的安全防护,在举升的电气设计上增加了安全触边的设计,将安全触边的触发信号送入可编程安全继电器中,当安全继电器收到信号后,直接断开上电接触器,使得在危险状态下能够迅速的断开举升结构的动力,保证了工人的安全。

Claims (9)

1.一种基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于,包括:
主控制单元;
安全装置,通过I/O扩展单元连接主控制单元,向主控制单元发送安全反馈信号;
运动控制单元,一端连接主控制单元,另一端连接安全控制单元,接收主控制单元的运动控制指令,发送到安全控制单元;并接收安全控制单元反馈的安全控制状态信号,反馈给主控制单元;
安全控制单元,连接伺服驱动器,向伺服驱动器发送控制指令;安全控制单元连接安全装置,接收安全装置反馈的安全反馈信号,与安全装置整体构成安全控制回路;
电源单元,连接伺服驱动器、运动控制单元和主控制单元,为其供电。
2.根据权利要求1所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述安全控制单元为可编程安全继电器。
3.根据权利要求1所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述安全装置包括急停开关、PLS传感器、充电系统、蜂鸣器、测速单元和举升安全触边传感器。
4.根据权利要求3所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述急停开关为双路安全开关,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
5.根据权利要求3所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述PLS传感器输出双路安全保护信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
6.根据权利要求3所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述充电系统包括充电位检测传感器,通过充电位检测传感器输出双路安全位置信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
7.根据权利要求2所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:可编程安全继电器输出单路安全控制信号接入蜂鸣器。
8.根据权利要求3所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述测速单元包括两个测速传感器和速度监控模块,所述两个测速传感器分别连接速度监控模块,将采集的速度信号发送给速度监控模块,速度监控模块输出双路速度反馈信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
9.根据权利要求3所述的基于AGV的双冗余安全控制系统,其特征在于:所述举升安全触边传感器输出双路安全保护信号,接入可编程安全继电器对应的双路安全通道。
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