• Firmware Design
• Functional Safety
• Industrial Trucks
• Motor Controllers
• V-model

Questa tesi è stata sviluppata in collaborazione con la società Zapi S.p.A., che si occupa della produzione di controller di motori elettrici per veicoli a batteria e ibridi. In particolare, la progettazione e lo sviluppo di questi prodotti sono interessati dalla normativa EN 1175, che specifica i requisiti funzionali e di sicurezza del prodotto nel mondo del material handling. Questo standard è stato recentemente aggiornato, regolando il processo di sviluppo del Firmware in modo molto più dettagliato rispetto a prima. In particolare, diventa necessario seguire il cosiddetto V-Model, che richiede un processo di sviluppo ben strutturato e organizzato, a partire dalla definizione dei requisiti della macchina fino ai test sul prodotto finale.
In Zapi è stato quindi progettato e implementato, seguendo il V-model, un Firmware che fungesse da base per lo sviluppo futuro di carrelli che dovessero sottostare alla EN 1175. Questo Firmware è soggetto a continui aggiornamenti, sia per soddisfare le nuove esigenze dei clienti, sia per migliorare le funzionalità già esistenti.
L'obiettivo di questa tesi è di inserirsi all'interno di questo processo, in particolare nella parte inferiore della "V", studiando la procedura per lo sviluppo di firmware per applicazioni relative alla sicurezza, e applicando tale procedura in modo specifico al campo dei controller di motori elettrici per carrelli industriali. Gli argomenti trattati riguarderanno quindi diversi aspetti: lo studio delle norme EN ISO 13849 ed EN 1175, lo studio dei principi di progettazione del firmware per controller di motori elettrici, l'applicazione di tali principi per l'implementazione di funzioni di sicurezza attiva nei carrelli industriali, lo sviluppo di unit test per il collaudo dei singoli moduli software e di test di integrazione per il collaudo del prodotto finale. Verrà innanzitutto definito il framework dell'applicazione, con i principali concetti teorici riguardanti trasduttori, sensori e attuatori utilizzati nel campo dei carrelli industriali, con particolare attenzione agli inverter. Verranno inoltre forniti i concetti generali sulla sicurezza funzionale, con particolare attenzione alle norme che regolano lo sviluppo dei carrelli industriali. Infine, verranno trattati più in dettaglio l'esecuzione di test delle funzioni di sicurezza già presenti e l'implementazione di nuove funzioni di sicurezza conformi alla normativa EN 1175.

This thesis is developed in collaboration with Zapi S.p.A. company, which deals with the production of motor controllers for battery and hybrid-powered vehicles. In particular, the design and development of these products is affected by the EN 1175 standard, which specifies the functional and product safety requirements of the material handling world. This standard has been recently updated, regulating the Firmware development process in much more detail than before. In particular, it becomes necessary to follow the so-called V-Model, which requires a well structured and organized development process, starting from the definition of the machine requirements up to the tests on the final product. In Zapi company it was therefore designed and implemented, following the V-model, a Firmware that acts as a baseline for the future development of trucks that should comply with EN 1175. This Firmware is subject to constant updating, both to meet new customer needs and to improve already existing functionalities. The goal of this thesis is to insert within this process, in particular in the lower part of the "V", understanding which is the procedure for developing firmware for safety-related applications, and applying this procedure specifically to the field of motor controllers for industrial trucks. The topics covered will so include different aspects: the study of EN ISO 13849 and EN 1175 standards, the study of the pinciples of firmware design for motor controllers, the application of these pinciples for the implementation of active safety functions in industrial trucks, the development of unit tests for testing single software modules and of integration tests for testing the final product. The framework of the application will be defined , with the main theoretical concepts regarding transducers, sensors and actuators used in industrial truck applications, with particular attention to inverters. Also, all the general concepts about functional safety will be given, with particular attention to the standards that regulate the development of industrial trucks. Finally, it will be explained how the testing of already present safety functions and the implementation of new safety functions complying with EN 1175 standard have been carried out.