Роботизираното управление се доближава до PLC контролерите

В продължение на десетилетия индустриалните роботи работеха като изолирани острови за автоматизация. Инженерите програмираха траекториите на движение чрез специализирани програматори, докато PLC контролерите управляваха логиката на останалата част от машината. Това разделение започва да изчезва.

Компактни високоточни роботи като Mecademic Meca500 вече позволяват директно управление на движенията чрез PLC платформи, променяйки начина, по който производителите проектират автоматизирани клетки. Вместо да изпраща само прости сигнали за стартиране и спиране, PLC контролерът вече може да управлява всяко движение на робота в реално време чрез EtherNet/IP.

Тази промяна е особено важна за сглобяването на електроника, лабораторната автоматизация, обработката на полупроводници и прецизното производство — среди, в които компактните размери и детерминираното движение са по-важни от максималния полезен товар.

Компактните архитектури на роботите позволяват по-тясна интеграция между управлението на движението и базираните на PLC системи за автоматизация.

Защо структурираното PLC управление променя интеграцията на роботите

Традиционните шестосни роботи обикновено разчитат на собствени роботизирани езици и самостоятелни контролери за движение. При роботизираните системи, управлявани от PLC, голяма част от тази логика се прехвърля в платформата за управление, която вече управлява конвейерите, сензорите, системите за машинно зрение и блокировките за безопасност.

При тази реализация PLC контролер Allen-Bradley CompactLogix комуникира директно с Meca500 чрез EtherNet/IP. Инструкции за движение като MovePose и MoveJoints стават част от средата за стълбовидна логика, вместо да се намират в отделна роботизирана програма.

Тази архитектура значително намалява сложността на интеграцията за производителите на машини, които вече са стандартизирали своите системи върху платформите за автоматизация на Rockwell. Производствени обекти със съществуващи системи Allen-Bradley CompactLogix могат да интегрират роботизирано движение, без да въвеждат допълнителна специализирана програмна екосистема.

EtherNet/IP се превръща в основа за управлението на движението

Първо роботът трябва да бъде конфигуриран в същата подмрежа като PLC контролера. След като комуникацията чрез EtherNet/IP бъде активирана през интерфейса MecaPortal, PLC контролерът поема отговорността за координацията на робота.

За разлика от по-старите роботизирани архитектури, които просто изпълняват предварително заредени програми, тази конфигурация позволява на PLC контролера да генерира динамично команди за движение в реално време. Това различие е от решаващо значение при адаптивни производствени приложения, в които траекториите зависят от обратната връзка от сензори, системи за инспекция или промени в рецептите.

Конфигурацията на EtherNet/IP позволява на контролера на робота да премине от самостоятелна работа към изпълнение на движения, управлявани от PLC контролера.

EDS файловете и AOI опростяват въвеждането на устройствата в експлоатация

Системите, базирани на Rockwell, разчитат в голяма степен на файлове Electronic Data Sheet и Add-On Instructions за улесняване на интеграцията на хардуера. След инсталирането на EDS файла роботът се появява като вградено устройство в Studio 5000.

Слоят AOI абстрахира голяма част от сложността на комуникацията на ниско ниво. Инженерите могат да се съсредоточат върху логиката на движението, вместо ръчно да изграждат структури за Ethernet съобщения.

Този работен процес отразява по-широката еволюция в индустриалната автоматизация. Производителите все по-често предлагат готови за повторна употреба софтуерни обекти, вместо да изискват обширно персонализирано програмиране. Подобни стратегии за интеграция стават все по-разпространени и при съвременните PLC и PAC платформи, използвани в процесното и хибридното производство.

Файловете с дефиниции на устройствата намаляват времето за въвеждане в експлоатация, като позволяват на роботите да се появяват като вградени активи за автоматизация в Studio 5000.

Командите за движение се превръщат в обекти на стълбовидната логика

След свързването роботът може да изпълнява движения директно от стълбовидната логика чрез предварително дефинирани функционални блокове. Команди като Connect, MovePose и MoveJoints определят траекторията и поведението при позициониране на робота.

Този подход променя начина, по който екипите по поддръжката взаимодействат с роботизираните системи. Вместо да отстраняват неизправности в няколко програмни среди, техниците могат да диагностицират поведението на робота директно в PLC платформата, която вече познават.

MovePose за декартова прецизност

Инструкцията MovePose управлява робота до конкретна декартова координата чрез стойности X, Y, Z, W, P и R. Този метод е идеален за системи за вземане и поставяне, инспекционни станции и компактни задачи по сглобяване, изискващи повторяемо позициониране на инструмента.

Инструкциите за декартово движение позволяват на инженерите да управляват позиционирането на робота директно в стълбовидните програми на PLC контролера.

Управление по стави за възстановяване и връщане в начална позиция

Командите MoveJoints осигуряват директно позициониране на ниво ос. Тези инструкции често се използват за последователности за връщане в начална позиция, операции по възстановяване и позициониране при поддръжка.

От инженерна гледна точка разделянето на декартовото движение от възстановяването по стави подобрява експлоатационната надеждност. То също така опростява обработката на неизправности при процедурите за рестартиране на машината.

Блоковете за движение на ниво стави осигуряват детерминирано позициониране по време на стартиране и операции по поддръжка.

Съвместимостта на фърмуера все още е от значение

Един важен извод от това внедряване е, че съгласуването на фърмуера остава от решаващо значение. Фърмуерът на робота, пакетът EDS и версията на AOI трябва да бъдат напълно съвместими.

Несъответствията между версиите могат да създадат конфликти между типовете данни в Studio 5000, особено в структурите, дефинирани от модула. Макар че опитните инженери по системи за управление могат ръчно да заменят остарелите типове данни, този проблем подчертава по-широко предизвикателство в индустрията: оперативната съвместимост все още зависи до голяма степен от управлението на жизнения цикъл на софтуера.

Това не е характерно само за роботиката. Подобни проблеми със съвместимостта възникват при миграции на DCS системи, обновявания на системи за мониторинг на турбини и разширения на разпределени I/O системи, включващи платформи от ABB, Honeywell, Emerson и GE.

Внимателното управление на версиите остава от съществено значение при интегрирането на роботизирани системи с EtherNet/IP в индустриални контролери.

Къде тази архитектура е най-подходяща

Роботиката, управлявана от PLC контролер, не е предназначена да замени всеки традиционен контролер на робот. Клетките за заваряване с голям полезен товар и сложните системи за координация на множество роботи все още се възползват от специализирани роботизирани платформи.

За компактни приложения с висока прецизност обаче този модел е изключително привлекателен. Медицинското сглобяване, оптичното подравняване, производството на електроника и лабораторната автоматизация все по-често изискват роботи, които се държат като интелигентни машинни оси, а не като изолирани острови за автоматизация.

Възможността роботиката да се интегрира директно в последователностите на PLC контролера също съкращава циклите на разработка за производителите на оригинално оборудване. По-малки инженерни екипи могат да внедряват усъвършенствано роботизирано движение, без да поддържат отделни специалисти по програмиране на роботи.

По-широката посока на развитие в индустрията

Пазарът на индустриална роботика се насочва към архитектури за движение, дефинирани от софтуер. Програмирането със структурен текст, комуникациите чрез EtherNet/IP и координацията, базирана на PLC контролери, се превръщат в стандартни очаквания, а не в усъвършенствани функции.

Това, което прави системи като Meca500 забележителни, не е само тяхната прецизност на микронно ниво, а и достъпността, която предлагат на инженерите по конвенционални системи за управление при интегрирането на роботика.

В много фабрики бъдещият програмист на роботи може изобщо да не носи програматор. Вместо това той ще изгражда стратегии за движение директно в PLC средата, която вече управлява останалата част от машината.

Автор: Nathaniel Brooks | Старши репортер за индустриални системи

Nathaniel Brooks има над 14 години опит в отразяването на индустриалната роботика, PLC архитектурите и системите за управление на движението. Професионалният му опит включва проекти за интеграция на автоматизация с участието на Rockwell Automation, ABB Robotics, платформите за движение на Siemens и високоскоростни опаковъчни системи в секторите на полупроводниците и прецизното производство.