Нов начин за работа с роботи: уеб базираната прецизна роботика среща структурираното текстово управление

Прецизна роботика без традиционния хардуерен отпечатък

Внедряването на индустриални роботи традиционно изисква три основни хардуерни компонента: роботизирано рамо, голям външен шкаф с контролер и пулт за обучение, свързан чрез специално предназначено окабеляване. Тази архитектура доминира фабричната автоматизация от десетилетия при платформи на FANUC, Yaskawa и Denso. Въпреки това ново поколение компактни прецизни роботи започва да поставя тези допускания под въпрос.

Mecademic Meca500 е един от примерите за този преход. Проектиран за среди за високоточен монтаж, роботът съчетава прецизност на позициониране на микронно ниво с необичайно компактен хардуерен дизайн. По-важното е, че заменя традиционния работен процес с пулт за обучение с интерфейс, базиран на браузър и използващ комуникация по Ethernet.

Фигура 1. Роботът интегрира серво задвижванията и управляващата електроника директно в основната конструкция, което значително намалява нуждата от шкафове.

Защо компактните роботи променят стратегиите за интеграция

Традиционните индустриални роботизирани системи изискват значително пространство за шкафове, прокарване на кабели и планиране на мерките за безопасност. Като вгражда управляващата електроника в основата на робота, Meca500 намалява сложността на панела и опростява инсталацията в лаборатории, производствени клетки за електроника и станции за прецизен монтаж.

Тази архитектура променя и начина, по който инженерите взаимодействат с робота. Вместо да разчитат на специализиран преносим пулт за обучение, потребителите се свързват чрез уеб браузър, използвайки интегрирания сървър MecaPortal. Всяка инженерна работна станция в локалната подмрежа може да се превърне в терминал за програмиране.

За системните интегратори, които вече са запознати с индустриални устройства, базирани на Ethernet, и разпределени системи за управление, този работен процес наподобява повече конфигурирането на съвременни PLC и периферни устройства, отколкото пускането в експлоатация на традиционен роботизиран контролер.

Предприятията, които вече внедряват разпределен хардуер за автоматизация, като ABB Robotics или модулни PLC/PAC системи за управление, ще разпознаят по-широката тенденция в индустрията към децентрализирана машинна архитектура.

Връзки за безопасност и захранване

Процедурата по стартиране остава позната на опитните инженери по автоматизация. Роботът се свързва към специален интерфейсен модул за безопасност и захранване, който управлява входното променливотоково захранване, интеграцията на аварийния стоп и наблюдението на външните вериги за безопасност.

Преди включване роботът трябва да бъде надеждно закрепен, тъй като лекото му тяло може да стане нестабилно при пълно разгъване. Инженерите трябва да избягват прикрепването на инструменти към края на рамото по време на първоначалните процедури за установяване на начална позиция, за да предотвратят случаен сблъсък с корпуса на робота.

Фигура 2. Компактният блок за управление на безопасността съчетава разпределение на захранването с управление на аварийния стоп и входовете за безопасност.

Браузърът се превръща в пулт за обучение

Едно от най-интересните инженерни решения при Meca500 е пълното премахване на традиционния пулт за обучение. Вместо това роботът предоставя уеб базиран интерфейс, достъпен чрез стандартна Ethernet връзка.

След като инженерната работна станция бъде настроена към подходящата подмрежа, потребителите могат да получат директен достъп до средата MecaPortal чрез браузър. Оттам операторите могат да активират робота, да изпълняват процедури за установяване на начална позиция, да наблюдават индикаторите за състоянието и да придвижват отделните оси.

Този подход предлага няколко оперативни предимства. Внедряването на софтуера става по-просто, разходите за хардуерна поддръжка намаляват, а дистанционната диагностика се улеснява за разпределени инженерни екипи.

Същевременно подходът въвежда нови съображения за киберсигурността. Тъй като роботът разчита на Ethernet свързаност и достъп чрез браузър, сегментацията на мрежата и политиките за индустриални защитни стени стават все по-важни в производствена среда.

Разбиране на референтните системи за движение

Средата за ръчно придвижване поддържа множество координатни системи, включително движение на ставите, световни координати и координати на инструмента. Макар тези концепции да са стандартни в индустриалната роботика, реализацията им в MecaPortal ги представя в по-изчистен и достъпен интерфейс в сравнение с много наследени системи.

Базовата референтна система остава фиксирана към монтажната точка на робота, докато световната референтна система може да бъде изместена, за да се подравни с околното оборудване или работните станции. Референтната система на инструмента се променя динамично според монтирания краен изпълнителен механизъм.

При високоточни приложения, като подравняване на оптични компоненти или медицински монтаж, точната калибрация на референтните системи става критична, тъй като дори малки отклонения в позицията могат да влошат качеството на продукта.

Фигура 3. Базираният на браузър интерфейс MecaPortal предоставя средства за активиране, оперативен мониторинг и ръчно придвижване в множество референтни системи.

Къде високоточните роботи създават най-голяма стойност

Meca500 не е предназначен да замени индустриалните роботи с голям полезен товар, работещи в приложения за заваряване или палетизиране. Силата му е в компактните автоматизирани клетки, изискващи изключителна повторяемост.

Приложенията включват оптично подравняване, работа с полупроводници, микроасемблиране, лабораторна автоматизация и прецизни системи за вземане и поставяне, при които повторяемостта до няколко микрона оказва пряко влияние върху качеството на процеса.

Компактният му размер го прави привлекателен и за изследователски лаборатории, университетски програми по автоматизация и прототипни производствени системи, където площта и сложността на интеграцията са основни ограничения.

Фигура 4. Компактните роботизирани системи се използват все по-често за монтаж на електроника и автоматизирани клетки в лабораторен мащаб.

Структурираният текст и свързаността с PLC разкриват нови възможности

Може би най-съществената промяна не е механична, а свързана със софтуера. Meca500 предлага програмиране, което наподобява повече инженерната работа с PLC, отколкото традиционното програмиране на роботи чрез пулт за обучение.

Логиката на структурирания текст и комуникацията по Ethernet позволяват по-тясно взаимодействие с външен хардуер за автоматизация. Инженерите, запознати със среди по IEC 61131-3, могат по-естествено да преминат към работни процеси за интеграция на роботи, без да разчитат изцяло на специализирани роботизирани езици.

Това сближаване между роботиката и програмирането на PLC отразява по-широко движение в индустриалната автоматизация. Съвременното производство все повече очаква роботите, задвижванията, контролерите за безопасност, HMI и разпределените входове/изходи да функционират като взаимно съвместими мрежови активи, а не като изолирани системи.

Платформи на Siemens, Beckhoff, Rockwell Automation и други водещи доставчици на решения за автоматизация вече активно се насочват към унифицирани софтуерни среди. Компактните роботи, възприемащи сходни принципи, могат значително да намалят бариерите пред интеграцията за по-малките производители.

Истинската промяна в индустрията е простотата

Пазарът на индустриална роботика исторически е доминиран от високоспециализирани системи, изискващи специализирани програмисти на роботи и продължителни процедури за пускане в експлоатация. Този модел все още работи добре за производствени линии в автомобилен мащаб, но става неефективен за по-малки и гъвкави производствени клетки.

Meca500 показва как производителите на роботи започват да преосмислят удобството за потребителя. Интерфейсите, базирани на браузър, вградените контролери и взаимодействието чрез структуриран текст намаляват хардуерната сложност и правят роботиката по-достъпна за инженерите по управление.

От инженерна гледна точка това е едно от най-важните дългосрочни развития в индустриалната автоматизация. Бъдещето на роботиката няма да се определя само от полезния товар или скоростта. Все по-важно ще бъде колко бързо инженерите могат да внедряват, интегрират, диагностицират и мащабират роботизирани системи в свързани производствени среди.

Daniel Mercer | Старши репортер по автоматизация на системи

Daniel Mercer има 14 години опит в отразяването на индустриалната роботика, PLC архитектурата и системите за управление на движението. Професионалният му опит включва интеграционни проекти с роботизирани клетки FANUC, платформи Siemens SIMATIC, системи за управление на движенията ABB и производствени мрежи, базирани на EtherNet/IP, в индустриите за електроника и прецизен монтаж.