إنشاء وتشغيل برامج الروبوت على Meca500 من خلال التحكم بواسطة PLC

فلسفة مختلفة للتحكم في الروبوتات الصناعية

يواصل Mecademic Meca500 تحدي البنية التقليدية للروبوتات الصناعية بفصل حركة الروبوت عن منطق الآلة. بدلاً من الاعتماد على وحدة تحكم روبوت تقليدية مليئة بمنطق السلم، ومعالجة الإشارات، وتسلسل الحركة، يضع Meca500 هذه المسؤوليات على PLC وطبقة التحكم الخارجية.

يغير هذا التصميم طريقة تفكير المهندسين في نشر الروبوتات. بدلاً من بناء روتينات روبوت ضخمة ومتجانسة، تصبح برامج الحركة خفيفة الوزن، ومودولية، وأسهل في التفعيل من أنظمة الأتمتة الخارجية.

تستهدف منصة Meca500 المدمجة بيئات الأتمتة عالية الدقة حيث تهم كفاءة المساحة والتحكم المرن.

لماذا يعمل Meca500 بشكل مختلف

عادةً ما تدير الروبوتات الصناعية التقليدية عمليات الإدخال/الإخراج الخاصة بها داخليًا. فهي تراقب المستشعرات، وتنتظر مدخلات الحقل، وتنفذ الحسابات، وتتحكم في الأجهزة الطرفية مباشرة من وحدة تحكم الروبوت.

يزيل Meca500 الكثير من هذه المسؤولية من الروبوت نفسه. يصبح PLC هو المحرك الأساسي لاتخاذ القرار، بينما يركز الروبوت تقريبًا بالكامل على تنفيذ أوامر الحركة.

تقدم هذه البنية مزايا كبيرة في أنظمة الأتمتة الموزعة. يمكن للمندمجين مركزية تنسيق الآلة داخل منصات PLC مثل Allen Bradley ControlLogix أو بيئات الحركة المتقدمة داخل أنظمة Siemens SIMATIC S7.

يقلل Meca500 من التعامل مع الإدخال/الإخراج الداخلي، مما يترك معظم قرارات التسلسل والتحكم لطبقة PLC.

استراتيجيتان مميزتان للحركة

الحركة الديناميكية التي يولدها PLC

عندما تتطلب التطبيقات تعديلات موضعية حية، أو تغذية راجعة من المستشعرات، أو حركة تكيفية، يقوم PLC بحساب الإحداثيات وإرسالها مباشرة إلى الروبوت عبر اتصال إيثرنت.

تعمل هذه الطريقة بشكل جيد خاصة في تطبيقات خدمة الآلات، والتفتيش، والتطبيقات الموجهة بالرؤية حيث تتغير المواقع باستمرار. كما تبسط التكامل مع أنظمة القياس الخارجية وأجهزة الاستشعار الذكية.

برامج الحركة المخزنة للمهام المتكررة

للتطبيقات المستقرة والقابلة للتكرار، يمكن للمهندسين كتابة روتينات الحركة مباشرة داخل MecaPortal وحفظها داخليًا على الروبوت.

بدلاً من إرسال كل إحداثية حركة بشكل فردي، يقوم PLC ببساطة بأمر الروبوت بتنفيذ رقم برنامج محدد مسبقًا. هذا يقلل من عبء الاتصال ويبسط تسلسلات الإنتاج الدورية.

بناء برنامج حركة داخل MecaPortal

تبدأ البرمجة بربط الروبوت وPLC ومحطة العمل الهندسية عبر شبكة إيثرنت مشتركة. بمجرد الاتصال، يمكن للمهندسين الوصول إلى بيئة MecaPortal من خلال متصفح ويب عادي.

يدعم المحرر برمجة الحركة المنظمة بأوامر على شكل دوال. يشبه هذا النهج البرمجة النصية المبسطة بدلاً من برمجة وحدة التعليم التقليدية.

يوفر MecaPortal بيئة برمجة خفيفة الوزن تعتمد على المتصفح لإنشاء برامج حركة روبوت قابلة لإعادة الاستخدام.

فهم معلمات الحركة

تكوين السرعة مهم

قبل بدء أي حركة، يحتاج الروبوت إلى تعريفات السرعة للحركة الخطية والزوايا وحركة المفاصل. تؤثر هذه المعلمات مباشرة على وقت الدورة، واستقرار التموضع، والإجهاد الميكانيكي.

تسمح أوامر مثل SetCartLinVel() و SetCartAngVel() و SetJointVel() للمهندسين بتأسيس ظروف تشغيل آمنة وقابلة للتكرار قبل تنفيذ تسلسلات الحركة.

تظل إعدادات الحركة المحافظة ضرورية أثناء الاختبار الأولي. يمكن للحركات عالية السرعة أن تخلق مخاطر تصادم بسرعة، خاصة أثناء التحقق المبكر من الإحداثيات.

الاختيار بين MovePose و MoveLin

يوفر Meca500 تعليمات حركة متعددة لمتطلبات تشغيل مختلفة.

يعطي أمر MovePose الأولوية للكفاءة والسرعة. يحسب المتحكم حركة المفاصل تلقائيًا من الإحداثيات الكارتيزية. يعمل هذا جيدًا لمسارات السفر الطويلة حيث يكون شكل المسار الدقيق أقل أهمية.

يحافظ أمر MoveLin على حركة نقطة التحكم الطرفية في خط مستقيم. عادةً ما يحتفظ المهندسون بهذا الأمر لحركات الاقتراب والانسحاب حول التركيبات أو الأدوات أو عمليات الوضع الدقيقة.

تساعد وظائف التحريك المهندسين على التحقق من اتجاهات الإحداثيات وتجنب أخطاء التموضع قبل تنفيذ الحركة الآلية.

برمجة تسلسل الالتقاط والوضع

يتبع التطبيق المعروض سير عمل كلاسيكي للالتقاط والوضع الصناعي. تحرك أوامر التموضع السريع الروبوت بالقرب من المنطقة المستهدفة، بينما تتعامل الحركات الخطية الأبطأ مع التفاعل مع الجسم وإطلاقه.

يعكس هذا الفصل بين النقل السريع وحركة الاقتراب المسيطر عليها أفضل الممارسات القياسية في الروبوتات الصناعية. فهو يحسن كفاءة الدورة مع تقليل خطر التصادم أثناء عمليات المناولة الحرجة.

يلعب توقيت المشبك دورًا مهمًا أيضًا. تضمن أوامر التأخير إغلاق أو فتح المؤثر النهائي بالكامل قبل انتقال الروبوت إلى خطوة الحركة التالية.

يجمع روتين الروبوت المكتمل بين الحركة الخطية، وأوامر التموضع، والتحكم بالمقبض في تسلسل أتمتة قابل لإعادة الاستخدام.

حفظ وتنفيذ البرامج من PLC

بمجرد التحقق من صحته، يمكن حفظ البرنامج مباشرة على الروبوت باستخدام معرف رقمي. تبسيط التسمية الرقمية فقط يسهل اختيار البرنامج من كتل وظائف PLC.

من جانب PLC، يتطلب التنفيذ عددًا صغيرًا فقط من الأوامر. أولاً، تؤسس PLC سلطة التحكم من خلال كتلة الوظائف Connect. ثم تطلق تعليمات StartOfflineProgram الروتين المختار.

تبسيط تخزين البرامج الرقمية يسهل اختيار البرنامج وإدارة التنفيذ المعتمدة على PLC.

تسمح كتل وظائف PLC لأنظمة الأتمتة الخارجية بتشغيل روتينات الروبوت المخزنة عبر Ethernet.

ما يعنيه هذا لأنظمة الأتمتة المستقبلية

يعكس Meca500 تحولًا أكبر يحدث في مجال الأتمتة الصناعية. تعتمد منصات الروبوت الحديثة بشكل متزايد على اتصال Ethernet، والمنطق الموزع، والتحكم في الحركة المعرفة بالبرمجيات بدلاً من وحدات التحكم المعزولة للروبوت.

مع سعي المصنعين لأنظمة إنتاج معيارية، تصبح البنى اللامركزية للروبوتات أكثر جاذبية. تنسق وحدات PLC بالفعل بين الناقلات والمحركات وأنظمة الرؤية وأجهزة السلامة. إن توسيع هذا التنسيق ليشمل تسلسل الروبوت يخلق بيئة أتمتة أكثر توحيدًا.

قد يستفيد المدمجون الذين يعملون مع I/O الموزعة وشبكات الحركة القائمة على Ethernet أيضًا من استكشاف حلول أوسع للاتصالات الصناعية والشبكات لهياكل الآلات القابلة للتوسع.

رأي المؤلف

يعد Meca500 ليس مجرد روبوت صناعي أصغر. تمثل بنيته تحركًا متعمدًا نحو تصميم أتمتة يركز على البرمجيات.

من وجهة نظر هندسية، فإن فصل حركة الروبوت عن منطق الآلة منطقي جدًا للعديد من التطبيقات الحديثة. فهو يقلل من تعقيد وحدة التحكم، ويحسن المرونة، ويسمح لوحدة PLC بالبقاء كطبقة التنسيق الحقيقية للآلة.

بالنسبة لمهندسي الأتمتة ذوي الخبرة، يبدو هذا النهج أقرب إلى مستقبل الروبوتات مقارنةً بالنموذج القديم الذي يعتمد بشكل كبير على وحدات التحكم والذي سيطر على المصانع لعقود.

دانيال ميرسر | مراسل أنظمة الروبوتات

يتمتع دانيال ميرسر بخبرة تمتد لأكثر من 14 عامًا في الروبوتات الصناعية، وتكامل PLC، وأنظمة الحركة الموزعة. تشمل خلفيته مشاريع أتمتة تتضمن منصات Siemens وBeckhoff Automation وFANUC وRockwell Automation وEmerson في صناعات السيارات والتجميع الدقيق.