Нов начин за роботи: Уеб-базирана прецизна роботика среща контрол с структурен текст

Прецизна роботика без традиционния отпечатък

Инсталирането на индустриални роботи традиционно изисква три основни хардуерни компонента: роботизирана ръка, голям външен контролен шкаф и учебен панел, свързан чрез специализирано окабеляване. Тази архитектура доминира в автоматизацията на фабриките в продължение на десетилетия при платформи от FANUC, Yaskawa и Denso. Въпреки това, нарастващо поколение компактни прецизни роботи започва да предизвиква тези предположения.

Mecademic Meca500 е един пример за този преход. Проектиран за среди с висока точност на сглобяване, роботът съчетава позициониране с прецизност на микрони с необичайно компактен хардуерен дизайн. Още по-важно, той заменя конвенционалния работен процес с учебен панел с браузър-базиран интерфейс, управляван чрез Ethernet комуникация.

Фигура 1. Роботът интегрира серво задвижвания и контролна електроника директно в основната структура, значително намалявайки изискванията към шкафа.

Защо компактните роботи променят стратегиите за интеграция

Традиционните индустриални роботизирани системи изискват значително пространство за обвивка, маршрутизиране на кабели и планиране на безопасността. Чрез вграждане на контролната електроника в основата на робота, Meca500 намалява сложността на панела и опростява инсталацията за лаборатории, клетки за производство на електроника и станции за прецизно сглобяване.

Тази архитектура също променя начина, по който инженерите взаимодействат с робота. Вместо да разчитат на собственически ръчен учебен панел, 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, вече запознати с Ethernet-базирани индустриални устройства и разпределени контролни системи, този работен процес е по-близък до конфигуриране на модерни PLC и крайни устройства, отколкото до пускане в експлоатация на традиционен роботен контролер.

Обекти, които вече използват разпределен хардуер за автоматизация като ABB Robotics или модулни PLC/PAC контролни системи, ще разпознаят по-широката индустриална тенденция към децентрализирана машинна архитектура.

Безопасност и захранващи връзки

Процедурата за стартиране остава позната за опитни инженери по автоматизация. Роботът се свързва с отделен модул за безопасност и захранване, който обработва входящото променливо напрежение, интеграцията на аварийно спиране и мониторинга на външни защитни вериги.

Преди включване на захранването, роботът трябва да бъде здраво монтиран, тъй като лекото тяло може да стане нестабилно при пълно разтягане. Инженерите трябва да избягват поставянето на инструменти в края на ръката по време на първоначалните процедури за хоминг, за да предотвратят случайни сблъсъци с тялото на робота.

Фигура 2. Компактната кутия за контрол на безопасността комбинира разпределение на захранването с управление на входове за аварийно спиране и безопасност.

Браузърът става учебен панел

Едно от най-интересните инженерни решения зад Meca500 е пълното премахване на традиционния учебен панел. Вместо това роботът предлага уеб-базиран интерфейс, достъпен чрез стандартна Ethernet връзка.

След като инженерната работна станция бъде зададена в съответната подмрежа, потребителите могат да достъпят средата MecaPortal директно през браузър. Оттам операторите могат да активират робота, да изпълняват процедури за хоминг, да следят индикатори за състоянието и да управляват отделни оси.

Този подход предоставя няколко оперативни предимства. Софтуерното внедряване става по-просто, разходите за поддръжка на хардуера намаляват, а дистанционната диагностика става по-лесна за разпределени инженерни екипи.

В същото време подходът въвежда нови съображения за киберсигурност. Тъй като роботът зависи от Ethernet свързаност и достъп през браузър, сегментирането на мрежата и политиките за индустриален защитен филтър стават все по-важни в производствените среди.

Разбиране на референтните рамки за движение

Средата за управление на движение поддържа няколко координатни системи, включително движение на ставите, световни координати и координати на инструмента. Въпреки че тези концепции са стандартни в индустриалната роботика, реализацията в MecaPortal ги представя в по-чист и по-достъпен интерфейс в сравнение с много наследствени системи.

Базовата референтна рамка остава фиксирана към точката на монтиране на робота, докато световната референтна рамка може да бъде изместена, за да се подравни с околните машини или работни станции. Референтната рамка на инструмента се променя динамично според инсталирания краен ефектор.

За приложения с висока прецизност като оптично подравняване или медицинско сглобяване, точната калибрация на рамките става критична, тъй като дори малки позиционни отклонения могат да компрометират качеството на продукта.

Фигура 3. Браузър-базираният интерфейс MecaPortal предоставя контроли за активиране, мониторинг на работа и функции за управление на движение в множество рамки.

Къде прецизните роботи носят най-голяма стойност

Meca500 не е предназначен да замени големи индустриални роботи с голям товар, работещи в среди за заваряване или палетизиране. Вместо това силата му е в компактни автоматизирани клетки, изискващи изключителна повторяемост.

Приложенията включват оптично подравняване, обработка на полупроводници, микро-сглобяване, лабораторна автоматизация и прецизни системи за вземане и поставяне, където повторяемостта до няколко микрона пряко влияе върху качеството на процеса.

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

Фигура 4. Компактните роботизирани системи все по-често се използват за сглобяване на електроника и лабораторни автоматизирани клетки.

Структуриран текст и PLC свързаност отварят нови възможности

Вероятно най-значителната промяна не е механична, а софтуерна. Meca500 въвежда програмиране, което е по-близко до инженерството на PLC, отколкото до традиционното роботизирано обучение.

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

Това сближаване между роботиката и програмирането на PLC отразява по-широко движение в индустриалната автоматизация. Модерното производство все повече очаква роботи, задвижвания, контролери за безопасност, HMI и разпределени входно-изходни устройства да функционират като взаимно свързани мрежови активи, а не като изолирани системи.

Платформи от Siemens, Beckhoff, Rockwell Automation и други големи доставчици на автоматизация вече са направили сериозни стъпки към обединени софтуерни среди. Компактните роботи, които възприемат подобни принципи, могат значително да намалят бариерите за интеграция за по-малки производители.

Истинската промяна в индустрията е простотата

Пазарът на индустриална роботика исторически е бил доминиран от силно специализирани системи, изискващи посветени роботни програмисти и обширни процедури по пускане в експлоатация. Този модел все още работи добре за производствени линии в автомобилната индустрия, но става неефективен за по-малки, гъвкави производствени клетки.

Meca500 демонстрира как доставчиците на роботика започват да преосмислят удобството за потребителя. Браузър-базирани интерфейси, вградени контролери и взаимодействие със структуриран текст намаляват хардуерната сложност и правят роботиката по-достъпна за инженери 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 товароносимостта или скоростта. То все повече ще се определя от това колко бързо инженерите могат да внедряват, интегрират, отстраняват неизправности и мащабират роботизирани системи в свързани производствени среди.

Даниел Мерсър | Старши репортер по системи за автоматизация

Даниел Мерсър има 14 години опит в отразяването на индустриална роботика, архитектура на PLC и системи за управление на движение. Неговият опит включва интеграционни проекти с роботизирани клетки FANUC, платформи Siemens SIMATIC, системи за движение ABB и производствени мрежи базирани на EtherNet/IP в електрониката и прецизната сглобка.