Πλακέτα εισόδου/εξόδου ρομπότ και διεπαφής ασφαλείας για E-Stop, απομονωμένη είσοδο/εξόδου, PL και SIL

Οι πλακέτες εισόδου/εξόδου και διεπαφής ασφαλείας του ρομπότ συνδέουν το ρομπότ με στάσεις έκτακτης ανάγκης, κουρτίνες φωτός, σαρωτές ασφαλείας, διακόπτες ενεργοποίησης, κλειδώματα ασφαλείας, βιομηχανικούς αισθητήρες, ενεργοποιητές και εξωτερικά συστήματα ελέγχου. Αυτές οι πλακέτες συχνά εφαρμόζουν τις διαδρομές υλικού που θέτουν το ρομπότ σε ασφαλή κατάσταση όταν το λογισμικό, η καλωδίωση πεδίου ή μια συνδεδεμένη συσκευή παρουσιάσουν βλάβη.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί τις πλακέτες εισόδου/εξόδου ασφαλείας ως βιομηχανικό θέμα: αρχιτεκτονική διπλού καναλιού, στόχοι PL και SIL, απομονωμένες βιομηχανικές είσοδοι, οδηγοί εξόδου, αναλογικές εισόδους/εξόδους, διαγνωστικοί παλμοί δοκιμής, ανίχνευση σφαλμάτων, τεκμηρίωση και δοκιμή παραγωγής. Οι Συχνές Ερωτήσεις έχουν αναδιατυπωθεί γύρω από αυτό που συνήθως ρωτούν οι μηχανικοί και οι αγοραστές πριν από την κατασκευή ηλεκτρονικών ρομπότ που σχετίζονται με την ασφάλεια.

Τι κάνουν στην πραγματικότητα οι πλακέτες εισόδου/εξόδου ασφαλείας ρομπότ

Ρόλος στο Ρομποτικό Σύστημα

Οι πλακέτες εισόδου/εξόδου και διεπαφής ασφαλείας του ρομπότ χειρίζονται τη σύνδεση μεταξύ του ρομπότ και του περιβάλλοντός του — εξωτερικές στάσεις έκτακτης ανάγκης, κουρτίνες ασφαλείας, φωτοφράγματα, βιομηχανικές εισόδους/εξόδους, ψηφιακές είσοδοι και έξοδοι. Αυτό που κάνει αυτές τις πλακέτες ξεχωριστές είναι ότι φέρουν την αρχιτεκτονική ασφάλειας του ρομπότ — τις διαδρομές υλικού που εγγυώνται ασφαλή συμπεριφορά ακόμη και όταν αποτυγχάνει λογισμικό υψηλότερου επιπέδου. Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των πλακετών εισόδου/εξόδου ασφαλείας είναι:

• Πλεονασμός διπλού καναλιού: Σήματα που σχετίζονται με την ασφάλεια δρομολογούνται μέσω δύο ανεξάρτητων καναλιών. Η ανίχνευση ασυμφωνίας διασφαλίζει ότι και τα δύο κανάλια συμφωνούν.
• Διασταυρούμενη παρακολούθηση: Κάθε κανάλι παρακολουθεί το άλλο. Σφάλμα σε οποιοδήποτε κανάλι ανιχνεύεται γρήγορα.
• Διαγνωστικοί παλμοί δοκιμής: Τακτικοί παλμοί δοκιμής επαληθεύουν τη λειτουργία της αλυσίδας ασφαλείας. Η απουσία παλμών υποδηλώνει βλάβη.
• Απομονωμένες είσοδοι και έξοδοι: γαλβανική απομόνωση μεταξύ της καλωδίωσης πεδίου και των ηλεκτρονικών ελέγχου. Προστατεύει την πλευρά ελέγχου από μεταβατικά φαινόμενα στην πλευρά του πεδίου.
• Πιστοποιημένα εξαρτήματα: Εξαρτήματα με αξιολόγηση ασφαλείας με καθορισμένους τρόπους αστοχίας και διαγνωστική κάλυψη. Πληροί τις απαιτήσεις ISO 13849 ή IEC 62061.
• Προεπιλογές ασφαλείας κατά την αστοχία: Η απώλεια σήματος, η διακοπή ρεύματος ή η βλάβη δημιουργούν ασφαλή κατάσταση. Ποτέ μην αποτυγχάνετε σε επικίνδυνη κατάσταση.

Κίνδυνοι σχεδιασμού προς έλεγχο

Για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων εισόδου/εξόδου ασφαλείας, η εισαγωγή δεδομένων κατασκευασιμότητας θα πρέπει να πραγματοποιείται πριν από την τοποθέτηση των συνδέσμων, την εφαρμογή του περιβλήματος, την πρόσβαση στα εξαρτήματα, τις θερμικές διαδρομές και τη δρομολόγηση των καλωδιώσεων. Οι καθυστερημένες αλλαγές σε αυτές τις λεπτομέρειες συνήθως προκαλούν μηχανικές επανεπεξεργασίες, επανασχεδιασμό των εξαρτημάτων δοκιμής ή συμβιβασμούς στην αξιοπιστία που θα μπορούσαν να είχαν αποφευχθεί με την έγκαιρη αναθεώρηση του DFM.

Η επιλογή εξαρτημάτων θα πρέπει να περιλαμβάνει την κατάσταση του κύκλου ζωής τους, τις εγκεκριμένες εναλλακτικές λύσεις, τη διαθεσιμότητα της συσκευασίας, την αξιολόγηση θερμοκρασίας και τις αξιολογήσεις ασφάλειας ή απομόνωσης, όπου είναι σχετικό. Οι πλακέτες εισόδου/εξόδου ασφαλείας συχνά παραμένουν στην παραγωγή ή τη λειτουργία για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τις ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης, επομένως ο ανεπίλυτος κίνδυνος προμήθειας καθίσταται ζήτημα υποστήριξης πεδίου, όχι μόνο ζήτημα αγοράς.

Σε επίπεδο συστήματος, η πλακέτα θα πρέπει να καθορίζεται με βάση τη λειτουργία, το περιβάλλον, τη διάρκεια ζωής και την κάλυψη δοκιμών και όχι μόνο με σχηματικό διάγραμμα. Αυτό αποτρέπει το συνηθισμένο σφάλμα της κατασκευής μιας τεχνικά σωστής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) που είναι δύσκολο να τοποθετηθεί, δύσκολο να συντηρηθεί ή ανεπαρκώς στιβαρή μετά την εγκατάστασή της στο ρομπότ.

Η αρχιτεκτονική ασφάλειας πρέπει να αναθεωρηθεί με την κύρια ηλεκτρονικά ελεγκτή ρομπότ και, σε ρυθμιζόμενα συστήματα, το πακέτο PCB ιατρικής ρομποτικής.

Αρχιτεκτονική ασφάλειας: ISO 13849, IEC 62061, PL, SIL

Επιλογές Αρχιτεκτονικής για Αρχιτεκτονική Ασφάλειας

Η αρχιτεκτονική ασφαλείας στις πλακέτες εισόδου/εξόδου ρομπότ συνήθως εφαρμόζει ένα από τα τυπικά μοτίβα ασφαλείας. Τα κύρια μοτίβα είναι:

• Κατηγορία 3 (ISO 13849): Ανεκτό σε ένα μόνο σφάλμα. Στάνταρ για τις περισσότερες λειτουργίες ασφαλείας βιομηχανικής ρομποτικής.
• Κατηγορία 4: Σφάλματα που εντοπίστηκαν πριν από την επόμενη ζήτηση. Υψηλότερες απαιτήσεις· πιο σύνθετη αρχιτεκτονική.
• SIL 2 (IEC 62061): ισοδύναμη απαίτηση ασφάλειας διεργασίας. Πρότυπο για τις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές.
• ΣΙΛ 3: υψηλότερη απαίτηση ασφάλειας διεργασιών. Λιγότερο συχνή στη ρομποτική.
• Επίπεδο απόδοσης d (ISO 13849): ισοδύναμη συνολική απαίτηση ασφάλειας. Πρότυπο για συνεργατικά ρομπότ.
• Επίπεδο απόδοσης e: Η υψηλότερη απαίτηση ασφάλειας. Στάνταρ στις πιο απαιτητικές εφαρμογές.

Απαιτήσεις Επικύρωσης για την Αρχιτεκτονική Ασφάλειας

Η αξιοπιστία εξαρτάται από τη διατήρηση των περιθωρίων που έχουν σχεδιαστεί στην πλακέτα: πλάτος χαλκού, απόσταση μόνωσης, θερμική ανακούφιση, συγκράτηση συνδετήρων, υποβάθμιση εξαρτημάτων και κάλυψη επιθεώρησης. Ο κατασκευαστής θα πρέπει να επαληθεύει αυτά τα χαρακτηριστικά αντί να αντιμετωπίζει την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ως ένα γενικό συγκρότημα με μια γενική δοκιμή επιτυχίας/αποτυχίας.

Η δυνατότητα συντήρησης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη μέσω ετικετοποιημένων συνδέσμων, προσβάσιμων σημείων δοκιμής, σαφών παραλλαγών πλακέτας και παρακολούθησης σειριακού αριθμού. Όταν ένα ρομπότ παρουσιάσει βλάβη στο πεδίο, η καλή διαγνωστική σε επίπεδο πλακέτας επιτρέπει στην ομάδα σέρβις να απομονώσει το πρόβλημα γρήγορα αντί να αντικαταστήσει μεγάλα συγκροτήματα ή να επιστρέψει ολόκληρο το ρομπότ.

Ο πρακτικός κανόνας είναι να επιλέγεται η απλούστερη κατασκευή που εξακολουθεί να πληροί τις απαιτήσεις σήματος, ασφάλειας, θερμότητας και μηχανικής. Οι υπερβολικές προδιαγραφές αυξάνουν το κόστος, ενώ οι ανεπαρκείς προδιαγραφές δημιουργούν επανεπεξεργασία κατά τη διάρκεια δοκιμών ή εφαρμογής στο πεδίο.

Χειρισμός Ψηφιακής Εισόδου για Βιομηχανικά Σήματα

Βασικές επιλογές σχεδιασμού για τη διαχείριση ψηφιακών εισόδων για βιομηχανικά σήματα

Η διαχείριση ψηφιακών εισόδων σε βιομηχανικές πλακέτες εισόδου/εξόδου αντιμετωπίζει το βιομηχανικό περιβάλλον εισόδου. Οι κύριες παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι:

• Ανοχή τάσης: βιομηχανικά ψηφιακά σήματα συνήθως 24 V DC. Η πλακέτα ανέχεται ευρύ φάσμα τάσης και αντίστροφη πολικότητα.
• Τρέχον περιορισμός: Το ρεύμα εισόδου περιορίζεται για την αποφυγή ζημιών από σφάλματα καλωδίωσης. Τυπικές είσοδοι οπτικού απομονωτή στα 10 mA τυπικά.
• Φιλτράρισμα: Το φιλτράρισμα εισόδου απορρίπτει τον θόρυβο και τις σύντομες δυσλειτουργίες. Η σταθερά χρόνου φίλτρου επιλέγεται για το συγκεκριμένο σήμα εισόδου.
• Απομόνωση: Οπτική απομόνωση μεταξύ καλωδίωσης πεδίου και ηλεκτρονικών ελέγχου. Πρότυπο για εισόδους που σχετίζονται με τη βιομηχανική ασφάλεια.
• Δυνατότητα δοκιμής: Επαλήθευση κατάστασης εισόδου μέσω διαδρομών δοκιμών. Στάνταρ σε εισόδους που σχετίζονται με την ασφάλεια.
• Ανίχνευση σπασίματος καλωδίου: Ορισμένες είσοδοι ανιχνεύουν σπασμένη καλωδίωση ως σφάλμα. Επιτρέπει τη διαγνωστική κάλυψη για σφάλματα καλωδίων.

Παράγοντες Κατασκευής και Αξιοπιστίας

Η κάλυψη των δοκιμών κλιμακώνεται με βάση την απαίτηση αξιοπιστίας. Οι καταναλωτικές εφαρμογές χρειάζονται λιγότερη κάλυψη από τις βιομηχανικές. Οι βιομηχανικές λιγότερο από τις ιατρικές. Οι ιατρικές λιγότερο από τις κρίσιμες για την ασφάλεια. Η αντιστοίχιση της κάλυψης των δοκιμών με τις πραγματικές απαιτήσεις διατηρεί τον προϋπολογισμό κόστους, παρέχοντας παράλληλα τη διασφάλιση που χρειάζεται η εφαρμογή.

Η τεκμηρίωση κατασκευής συχνά δεν επενδύεται επαρκώς κατά τη φάση σχεδιασμού και η αναδρομική κατασκευή της είναι δαπανηρή. Τα αρχεία δοκιμών ανά μονάδα που καταγράφονται κατά την παραγωγή υποστηρίζουν την έρευνα πεδίου χρόνια αργότερα. Η ιχνηλασιμότητα της παρτίδας των συστατικών υποστηρίζει την ανάλυση μετά θάνατον των επιστροφών πεδίου. Τα προγράμματα που σχεδιάζουν την τεκμηρίωση νωρίς έχουν τα αρχεία που χρειάζονται. Τα προγράμματα που προσθέτουν τεκμηρίωση αργότερα συχνά χάνουν τα δεδομένα που θα ήθελαν.

Ψηφιακή έξοδος που οδηγεί εξωτερικές συσκευές

Βασικές επιλογές σχεδιασμού για ψηφιακή έξοδο που οδηγεί εξωτερικές συσκευές

Η διαχείριση ψηφιακής εξόδου οδηγεί εξωτερικές συσκευές — ρελέ, επαφείς, δείκτες, ενεργοποιητές ασφαλείας. Οι κύριες παράμετροι είναι:

• Τρέχουσα δυνατότητα: Ρεύμα εξόδου που έχει διαστασιολογηθεί για το συνδεδεμένο φορτίο. 100 mA έως 2 A τυπικά ανά έξοδο. υψηλότερα ρεύματα μέσω εξωτερικών επαφέων.
• Σύσφιξη τάσης: Δίοδοι ελεύθερης περιστροφής σε επαγωγικά φορτία. Πρότυπο για κινητήρες ρελέ και ηλεκτρομαγνητικών σωληνοειδών.
• Απομόνωση: Οπτική ή μαγνητική απομόνωση μεταξύ των ηλεκτρονικών ελέγχου και της καλωδίωσης πεδίου. Στάνταρ στις εξόδους που σχετίζονται με την ασφάλεια.
• Διαγνωστική κάλυψη: Ανάγνωση κατάστασης εξόδου σε σύγκριση με την εντολή. Ανίχνευση σφαλμάτων για κολλημένες εξόδους.
• Παλμοί δοκιμής: Τακτικοί δοκιμαστικοί παλμοί στις εξόδους ασφαλείας επαληθεύουν ότι η διαδρομή εξόδου λειτουργεί. Το φορτίο πρέπει να χειρίζεται τους δοκιμαστικούς παλμούς.
• Προστασία από βραχυκύκλωμα: προστασία εξόδου από βραχυκυκλώματα καλωδίωσης. Αυτόματη επαναφορά μετά την επίλυση σφάλματος.

Παράγοντες Κατασκευής και Αξιοπιστίας

Η ορατότητα της αλυσίδας εφοδιασμού κατά την παραγωγή επηρεάζει τόσο το κόστος όσο και την αξιοπιστία. Οι κατασκευαστές με δυνατότητα ενεργού προμήθειας απορροφούν κύκλους κατανομής που διαφορετικά θα προκαλούσαν διακοπές παραγωγής. Οι κατασκευαστές χωρίς δυνατότητα ενεργού προμήθειας μετακυλίουν τα προβλήματα εφοδιασμού στους πελάτες. Η αξία της ενεργού προμήθειας είναι υψηλότερη κατά τη διάρκεια ελλείψεων σε ολόκληρο τον κλάδο και χαμηλότερη κατά τη διάρκεια συνθηκών σταθερής προμήθειας.

Οι κύκλοι επανάληψης σχεδιασμού επωφελούνται από την αυστηρή ανατροφοδότηση σχεδιασμού-κατασκευής. Ένας συνεργάτης κατασκευής που παρέχει άμεση ανατροφοδότηση DFM επιτρέπει την ταχεία επανάληψη. Ένας συνεργάτης που παρέχει αργή ή επιφανειακή ανατροφοδότηση επιβραδύνει αναλογικά την επανάληψη. Τα προγράμματα που επιλέγουν συνεργάτες κατασκευής εν μέρει με βάση την ποιότητα των ανατροφοδότησης συνήθως περνούν από τη φάση του πρωτοτύπου πιο γρήγορα από τα προγράμματα που επιλέγουν μόνο με βάση την προσφορά χαμηλότερου κόστους.

Αναλογική είσοδος/έξοδος για έλεγχο διεργασιών και μέτρηση

Βασικές επιλογές σχεδιασμού για αναλογικές εισόδους/εξόδους για έλεγχο διεργασιών και μέτρηση

Η αναλογική είσοδος/έξοδος επεκτείνει την ψηφιακή είσοδο/έξοδο με μετρήσεις και αναλογικό έλεγχο. Συνηθισμένο σε εφαρμογές ελέγχου διεργασιών και εξειδικευμένες εφαρμογές. Οι κύριες παράμετροι είναι:

• Βρόχος ρεύματος 4-20 mA: Τυπικό βιομηχανικό αναλογικό. Ρεύμα βρόχου ανάλογο προς το σήμα. Χειρίζεται μεγάλα καλώδια με καλή ατρωσία στο θόρυβο.
• Τάση 0-10 V: τυπική βιομηχανική αναλογική τάση. Μικρότερες διαδρομές καλωδίων από τους βρόχους ρεύματος.
• Θερμοστοιχείο: ειδική αναλογική διεπαφή για θερμοκρασία. Αντιστάθμιση και γραμμικοποίηση ψυχρών επαφών.
• ΕΤΑ: Ανίχνευση θερμοκρασίας αντίστασης πλατίνας. Μέτρηση θερμοκρασίας ακριβείας.
• Αναλογική έξοδος: Έξοδος ρεύματος ή τάσης που οδηγεί εξωτερικές συσκευές. Τυπική διεπαφή ελέγχου.
• Απομόνωση: Γαλβανική απομόνωση σε αναλογικές διεπαφές. Πρότυπο για βιομηχανικές εφαρμογές.

Παράγοντες Κατασκευής και Αξιοπιστίας

Τα οικονομικά της ζώνης όγκου επηρεάζουν τις σωστές επιλογές διεργασίας διαφορετικά σε διαφορετικές κλίμακες παραγωγής. Οι πρακτικές που αποδίδουν με 100,000 μονάδες ετησίως σπάνια αποδίδουν με 500 μονάδες. Οι πρακτικές που έχουν νόημα στο πρωτότυπο σπάνια έχουν νόημα σε μεγάλο όγκο. Η αντιστοίχιση της προσέγγισης κατασκευής με τον πραγματικό όγκο παραγωγής είναι αυτό που καθιστά κάθε ζώνη όγκου οικονομικά βιώσιμη.

Οι υποχρεώσεις πιστοποίησης από τους κανονισμούς ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με την εφαρμογή και την αγορά. Τα στοιχεία κατασκευής που υποστηρίζουν τις υποβολές πελατών μπορεί να κυμαίνονται από ελάχιστα (καταναλωτικά προϊόντα σε μη ρυθμιζόμενες αγορές) έως εκτεταμένα (ιατροτεχνολογικά προϊόντα με αυστηρές περιόδους διατήρησης). Τα προγράμματα που καθορίζουν τις απαιτήσεις πιστοποίησης κατά την προσφορά ρυθμίζουν σωστά την κατασκευή. Τα προγράμματα που προσθέτουν απαιτήσεις πιστοποίησης αργότερα μερικές φορές χρειάζονται αλλαγές στη διαδικασία.

Η διαγνωστική κάλυψη έχει νόημα μόνο όταν υποστηρίζεται από τεκμηριωμένη διαδικασία λειτουργικού ελέγχου και επικοινωνούσαν μέσω αξιόπιστου πλακέτα διεπαφής ρομπότ.

Κάλυψη Διαγνωστικών και Εντοπισμός Βλαβών

Απαιτήσεις Λειτουργίας Ασφάλειας

Η δυνατότητα διάγνωσης και δοκιμής στις πλακέτες εισόδου/εξόδου ασφαλείας διακρίνει τις πλακέτες εισόδου/εξόδου με αξιολόγηση ασφαλείας από τις συνηθισμένες πλακέτες εισόδου/εξόδου. Τα κύρια διαγνωστικά χαρακτηριστικά είναι:

• Διασταυρούμενη παρακολούθηση: Κάθε κανάλι ασφαλείας παρακολουθεί το άλλο. Η ασυμφωνία υποδηλώνει σφάλμα.
• Παλμοί δοκιμής: Τακτικοί παλμοί δοκιμής μέσω της αλυσίδας ασφαλείας. Η απουσία παλμών υποδηλώνει σφάλμα.
• Επαλήθευση σχολίων: Η εντολοδοτημένη έξοδος σε σύγκριση με τη μετρούμενη έξοδο. Η διαφορά υποδεικνύει σφάλμα.
• Αυτοέλεγχος κατά την εκκίνηση: Η ακεραιότητα της αλυσίδας ασφαλείας επαληθεύτηκε πριν από τη λειτουργία. Το σφάλμα εκκίνησης αποτρέπει την μη ασφαλή λειτουργία.
• Περιοδική δοκιμή απόδειξης: Ορισμένες λειτουργίες ασφαλείας απαιτούν περιοδικό πλήρη έλεγχο στεγανότητας. Αποκαλύπτει σφάλματα που δεν εντοπίζονται από την αυτόματη διάγνωση.
• Αντίδραση σφάλματος: καθορισμένη συμπεριφορά κατά την ανίχνευση σφάλματος. Άμεση ασφαλής κατάσταση· συναγερμός στον επόπτη· καταχώρηση αρχείου καταγραφής σφαλμάτων.

Αποδεικτικά στοιχεία, διαγνωστικά και ιχνηλασιμότητα

Η ενοποιημένη παραγωγή σε έναν συνεργάτη παραγωγής διατηρεί τη θεσμική γνώση που συσσωρεύεται σε όλες τις γενιές προϊόντων. Ένας συνεργάτης που έχει κατασκευάσει πολλαπλές γενιές παρόμοιων προϊόντων γνωρίζει τα συγκεκριμένα ζητήματα που προκύπτουν, τις τροποποιήσεις της διαδικασίας που βελτιώνουν την απόδοση, τα πρότυπα σχεδιασμού που οδηγούν σε καλή παραγωγή. Αυτή η γνώση δεν μεταφέρεται σε νέους συνεργάτες χωρίς κόστος.

Ο συνεχιζόμενος διάλογος μεταξύ μηχανικής και κατασκευής βελτιώνει τόσο τα προϊόντα όσο και τη σχέση με τους προμηθευτές με την πάροδο του χρόνου. Τα δεδομένα απόδοσης που επιστρέφουν στη μηχανική ενημερώνουν για τη βελτίωση του σχεδιασμού. Τα δεδομένα επιστροφής πεδίου που επιστρέφουν ενημερώνουν για τις βελτιώσεις τόσο του σχεδιασμού όσο και της κατασκευής. Τα προγράμματα όπου αυτός ο διάλογος είναι ενεργός βελτιώνονται σε όλες τις γενιές προϊόντων.

Για παρακείμενες αποφάσεις σχεδιασμού, βλ. Οδηγός απομόνωσης PCB και ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας για επικοινωνία ρομπότ και την Οδηγός αρχιτεκτονικής ασφάλειας PCB βιομηχανικών ρομπότ.

Πλακέτες εισόδου/εξόδου για την ασφάλεια κατασκευής στο Highleap

Αναθεώρηση DFM πριν από την παραγωγή

Η Highleap κατασκευάζει πλακέτες εισόδου/εξόδου ασφαλείας με την απαιτούμενη διαδικασία για προϊόντα με αξιολόγηση ασφαλείας. Οι συγκεκριμένες δυνατότητες περιλαμβάνουν:

• Πιστοποιημένη προμήθεια εξαρτημάτων: εξαρτήματα με αξιολόγηση ασφαλείας από εξουσιοδοτημένη διανομή με ιχνηλασιμότητα παρτίδας.
• Συναρμολόγηση για ασφάλεια: ιδιαίτερη προσοχή στα εξαρτήματα που εφαρμόζουν λειτουργίες ασφαλείας. Επαλήθευση και επιθεώρηση τοποθέτησης.
• Λειτουργική δοκιμή: Επαλήθευση αλυσίδας ασφαλείας κατά τη διάρκεια της δοκιμής παραγωγής. Οι δοκιμές έγχυσης σφάλματος επιβεβαιώνουν την ασφαλή συμπεριφορά.
• Επαλήθευση ασφάλειας ανά μονάδα: επαληθευμένες λειτουργίες ασφαλείας ανά μονάδα· δεδομένα δοκιμών που καταγράφηκαν για ιχνηλασιμότητα.
• Απόδειξη με έγγραφα: Αρχεία κατασκευής που υποστηρίζουν τις υποβολές πιστοποίησης πελατών. Επιθεώρηση πρώτου αντικειμένου με έμφαση στην ασφάλεια.
• Επαλήθευση απομόνωσης: δοκιμή απομόνωσης μεταξύ της πλευράς πεδίου και της πλευράς ελέγχου ανά μονάδα.

Δοκιμή, Ιχνηλασιμότητα και Μεταβίβαση Δημιουργίας

Η διαδικασία κατασκευής για τη ρομποτική συνδυάζει πρακτικές από διάφορες παραδοσιακές κατηγορίες ηλεκτρονικών ειδών. Από τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης — την πειθαρχία στο κόστος και την ογκομετρική παραγωγή. Από τα βιομηχανικά ηλεκτρονικά — την αξιοπιστία και τη μεγάλη διάρκεια ζωής. Από τα ηλεκτρονικά αυτοκινήτων — την ανοχή στους κραδασμούς και το περιβάλλον. Από τα ιατρικά ηλεκτρονικά — την τεκμηρίωση και την ιχνηλασιμότητα. Η ρομποτική επωφελείται από τον συνδυασμό αυτών.

Τα προγράμματα που αντιμετωπίζουν την κατασκευή ως στρατηγική —επενδύοντας σε σχέσεις με προμηθευτές, κοινοποιώντας πληροφορίες πρόβλεψης, συντονίζοντας την παραγωγική ικανότητα— συνήθως ξεπερνούν σε απόδοση τα προγράμματα που αντιμετωπίζουν την κατασκευή συναλλακτικά. Η συναλλακτική προσέγγιση εξοικονομεί χρόνο διαπραγμάτευσης, αλλά χάνει τα οφέλη της μακροπρόθεσμης συνεργασίας με τους προμηθευτές.

Συχνές ερωτήσεις για την πλακέτα εισόδου/εξόδου ρομπότ και διεπαφής ασφαλείας

Τι είναι μια πλακέτα εισόδου/εξόδου και διεπαφής ασφαλείας για ρομπότ;

Είναι η πλακέτα που συνδέει ένα ρομπότ με εξωτερικές εισόδους, εξόδους και συσκευές ασφαλείας, όπως στάσεις έκτακτης ανάγκης, κουρτίνες φωτός, σαρωτές ασφαλείας, κλειδώματα ασφαλείας και βιομηχανικούς αισθητήρες. Μπορεί να περιλαμβάνει απομονωμένες ψηφιακές εισόδους/εξόδους, πλεονάζοντα κανάλια ασφαλείας, διαγνωστικά κυκλώματα, οδηγούς εξόδου και επικοινωνία με τον κύριο ελεγκτή ή τον ελεγκτή ασφαλείας.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της τυπικής εισόδου/εξόδου και της εισόδου/εξόδου ασφαλείας;

Το Standard I/O αναφέρει και ελέγχει τα κανονικά σήματα του μηχανήματος. Το Safety I/O έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να ανιχνεύονται σφάλματα και το σύστημα να μεταβαίνει σε ασφαλή κατάσταση. Το Safety I/O συχνά χρησιμοποιεί πλεονασμό, διασταυρούμενη παρακολούθηση, παλμούς δοκιμής, πιστοποιημένα εξαρτήματα, γνωστή ανάλυση αστοχίας και τεκμηρίωση ευθυγραμμισμένη με το απαιτούμενο Επίπεδο Απόδοσης ή τον στόχο SIL.

Πώς σχετίζονται τα PL και SIL με τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ασφαλείας ρομπότ;

Το Επίπεδο Απόδοσης σύμφωνα με το ISO 13849 και το Επίπεδο Ακεραιότητας Ασφάλειας σύμφωνα με το IEC 62061 περιγράφουν την απαιτούμενη μείωση κινδύνου για τις λειτουργίες ασφαλείας. Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) δεν επιτυγχάνει μόνο PL ή SIL. Η πλήρης λειτουργία ασφαλείας περιλαμβάνει αισθητήρες, λογική, εξόδους, καλωδίωση, διαγνωστικά, λογισμικό και επικύρωση. Η πλακέτα πρέπει να υποστηρίζει την αρχιτεκτονική-στόχο και τις απαιτήσεις αποδεικτικών στοιχείων.

Γιατί χρησιμοποιούνται κυκλώματα διακοπής έκτακτης ανάγκης διπλού καναλιού;

Τα κυκλώματα έκτακτης ανάγκης διπλού καναλιού επιτρέπουν στο σύστημα να ανιχνεύει ένα μόνο σφάλμα, όπως ένα σπασμένο καλώδιο, μια συγκολλημένη επαφή ή ένα βραχυκύκλωμα μεταξύ των καναλιών. Τα δύο κανάλια παρακολουθούνται για συμφωνία και χρονισμό. Εάν διαφωνούν ή αποτύχουν στους διαγνωστικούς ελέγχους, ο ελεγκτής ασφαλείας θα πρέπει να δώσει εντολή για ασφαλή διακοπή αντί να εμπιστεύεται ένα μόνο σήμα.

Πότε πρέπει να γίνεται γαλβανική απομόνωση των εισόδων/εξόδων του ρομπότ;

Η απομόνωση συνιστάται όταν η καλωδίωση πεδίου εξέρχεται από το περίβλημα, συνδέεται με βιομηχανικό εξοπλισμό, χρησιμοποιεί διαφορετικές αναφορές γείωσης ή ενδέχεται να μεταφέρει μεταβατικά φαινόμενα. Προστατεύει τα ηλεκτρονικά ελέγχου από αιχμές τάσης και βρόχους γείωσης. Τα σήματα που σχετίζονται με την ασφάλεια συχνά χρησιμοποιούν απομόνωση συν διαγνωστική παρακολούθηση, ώστε να ανιχνεύονται τα ηλεκτρικά σφάλματα αντί να αποκρύπτονται.

Τι είναι οι παλμοί διαγνωστικής δοκιμής στις εισόδους/εξόδους ασφαλείας;

Οι παλμοί διαγνωστικών δοκιμών είναι σύντομα σήματα που χρησιμοποιούνται για να επιβεβαιώσουν ότι ένα κανάλι εισόδου ή εξόδου είναι ακόμα συνδεδεμένο και δεν είναι βραχυκυκλωμένο ή κολλημένο. Ο ελεγκτής ασφαλείας αναμένει μια γνωστή απόκριση. Οι παλμοί που λείπουν, οι παλμοί που έχουν καθυστερήσει ή οι παλμοί που δεν είναι αναμενόμενοι μπορούν να υποδηλώνουν σφάλματα καλωδίωσης, βλάβη εξαρτήματος ή βραχυκυκλώματα μεταξύ καναλιών που απαιτούν απόκριση ασφαλούς κατάστασης.

Πώς θα πρέπει να δοκιμάζονται οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων εισόδου/εξόδου ασφαλείας στην παραγωγή;

Η δοκιμή παραγωγής θα πρέπει να επαληθεύει τα όρια εισόδου, την απομόνωση όπου ορίζεται, την ικανότητα μονάδας εξόδου, την απόκριση βραχυκυκλώματος, τους διαγνωστικούς παλμούς, την ανίχνευση ασυμφωνίας καναλιών, την επικοινωνία, τον προγραμματισμό υλικολογισμικού και τη συμπεριφορά ασφαλούς κατάστασης. Τα αρχεία δοκιμών θα πρέπει να αντιστοιχίζονται στον σειριακό αριθμό, επειδή οι πλακέτες που σχετίζονται με την ασφάλεια συχνά απαιτούν ιχνηλασιμότητα κατά τη διάρκεια ελέγχων ή ερευνών πεδίου.

Ποια τεκμηρίωση απαιτείται για τις πλακέτες διεπαφής ασφαλείας ρομπότ;

Η τεκμηρίωση συνήθως περιλαμβάνει σχηματικά, αρχεία PCB, BOM με εγκεκριμένα εξαρτήματα ασφαλείας, αξιολογήσεις απομόνωσης, περιγραφή λειτουργίας ασφαλείας, υποθέσεις κάλυψης διαγνωστικών, σχέδιο δοκιμών, αρχεία δοκιμών παραγωγής, έκδοση υλικολογισμικού, αρχεία ελέγχου αλλαγών και δεδομένα ιχνηλασιμότητας. Οι φορείς πιστοποίησης και οι τελικοί πελάτες ενδέχεται να χρειαστούν αυτά τα αποδεικτικά στοιχεία για το πλήρες αρχείο ασφάλειας του μηχανήματος.

Αποστολή αρχείων PCB διεπαφής ασφαλείας ρομπότ για DFM και έλεγχο δοκιμών