Robotprogramok létrehozása és futtatása a Meca500-on PLC-vezérléssel

Másfajta megközelítés az ipari robotok vezérléséhez

A Mecademic Meca500 továbbra is megkérdőjelezi a hagyományos iparirobot-architektúrát azáltal, hogy elválasztja a robot mozgását a gép logikájától. Ahelyett, hogy hagyományos, létradiagram-logikával, jelkezeléssel és mozgásszekvencia-vezérléssel felszerelt robotvezérlőre támaszkodna, a Meca500 ezeket a feladatokat a PLC-re és a külső vezérlési rétegre bízza.

Ez a kialakítás megváltoztatja azt, ahogyan a mérnökök a robotok telepítésére gondolnak. Ahelyett, hogy nagyméretű, monolitikus robotrutinokat építenének, a mozgásprogramok könnyűek, modulárisak és könnyebben indíthatók külső automatizálási rendszerekből.

A kompakt Meca500 platform olyan nagy pontosságú automatizálási környezeteket céloz, ahol fontos a helytakarékosság és a rugalmas vezérlés.

Miért működik másképp a Meca500?

A hagyományos ipari robotok általában belsőleg kezelik saját I/O-műveleteiket. Érzékelőket figyelnek, megvárják a terepi bemeneteket, számításokat végeznek, és közvetlenül a robotvezérlőből vezérlik a perifériás eszközöket.

A Meca500 a felelősség jelentős részét magáról a robotról veszi le. A PLC válik az elsődleges döntéshozó egységgé, miközben a robot szinte teljes egészében a mozgásparancsok végrehajtására összpontosít.

Ez az architektúra jelentős előnyöket kínál az elosztott automatizálási rendszerekben. Az integrátorok a gépkoordinációt központosíthatják olyan PLC-platformokon, mint az Allen Bradley ControlLogix, vagy fejlett mozgásvezérlési környezetekben a Siemens SIMATIC S7 rendszerein belül.

A Meca500 minimálisra csökkenti a fedélzeti I/O-kezelést, így a szekvenciavezérlési és vezérlési döntések nagy része a PLC-rétegre hárul.

Két különböző mozgásstratégia

A PLC által generált dinamikus mozgás

Amikor az alkalmazások valós idejű pozíciókorrekciókat, érzékelői visszajelzést vagy adaptív mozgást igényelnek, a PLC kiszámítja a koordinátákat, majd Ethernet-kommunikáción keresztül közvetlenül elküldi azokat a robotnak.

Ez a módszer különösen jól alkalmazható gépkiszolgálási, ellenőrzési és látásvezérelt alkalmazásokban, ahol a pozíciók folyamatosan változnak. Emellett egyszerűsíti a külső mérőrendszerekkel és intelligens érzékelőkkel való integrációt.

Ismétlődő feladatokhoz tárolt mozgásprogramok

Stabil és ismételhető alkalmazások esetén a mérnökök közvetlenül a MecaPortalban írhatják meg a mozgásrutinokat, majd belsőleg elmenthetik azokat a roboton.

Ahelyett, hogy minden mozgáskoordinátát külön-külön továbbítana, a PLC egyszerűen arra utasítja a robotot, hogy hajtson végre egy előre definiált programszámot. Ez csökkenti a kommunikációs terhelést, és egyszerűsíti a ciklikus gyártási folyamatokat.

Mozgásprogram létrehozása a MecaPortalban

A programozás a robot, a PLC és a mérnöki munkaállomás közös Ethernet-hálózaton keresztüli csatlakoztatásával kezdődik. A csatlakozás után a mérnökök egy szabványos webböngészőn keresztül férhetnek hozzá a MecaPortal környezethez.

A szerkesztő támogatja a strukturált mozgásprogramozást függvényjellegű parancsokkal. Ez a megközelítés inkább leegyszerűsített szkriptelésre hasonlít, mint a hagyományos tanítópaneles programozásra.

A MecaPortal könnyű, böngészőalapú programozási környezetet biztosít újrafelhasználható robotmozgás-programok létrehozásához.

A mozgási paraméterek megértése

A sebesség konfigurációjának jelentősége

Mielőtt bármilyen mozgás megkezdődik, a robotnak meg kell adni a lineáris, szög- és ízületi mozgás sebességértékeit. Ezek a paraméterek közvetlenül befolyásolják a ciklusidőt, a pozicionálás stabilitását és a mechanikai terhelést.

Az olyan parancsok, mint a SetCartLinVel(), a SetCartAngVel() és a SetJointVel(), lehetővé teszik a mérnökök számára, hogy biztonságos és megismételhető működési feltételeket állítsanak be a mozgássorozatok végrehajtása előtt.

A kezdeti tesztelés során továbbra is alapvető fontosságúak a konzervatív mozgásbeállítások. A nagy sebességű mozgások gyorsan ütközési kockázatot teremthetnek, különösen a koordináták korai ellenőrzésekor.

A MovePose és a MoveLin közötti választás

A Meca500 többféle mozgási utasítást kínál a különböző működési követelményekhez.

A MovePose a hatékonyságot és a sebességet helyezi előtérbe. A vezérlő derékszögű koordináták alapján automatikusan kiszámítja az ízületi mozgást. Ez jól alkalmazható hosszú mozgási útvonalakhoz, ahol a pontos pályaforma kevésbé fontos.

A MoveLin egyenes vonalú TCP-mozgást biztosít. A mérnökök ezt a parancsot jellemzően szerelvények, szerszámok vagy precíziós elhelyezési műveletek körüli megközelítési és visszahúzási mozgásokhoz használják.

A léptetési funkciók segítenek a mérnököknek ellenőrizni a koordinátairányokat, és elkerülni a pozicionálási hibákat az automatizált mozgás végrehajtása előtt.

Pick-and-place sorrend programozása

A bemutatott alkalmazás klasszikus ipari pick-and-place munkafolyamatot követ. A gyors pozicionálási parancsok a robotot a célterület közelébe mozgatják, míg a lassabb lineáris mozgások az objektum megfogását és elengedését végzik.

A gyors szállítás és a szabályozott megközelítési mozgás ilyen szétválasztása az ipari robotikában alkalmazott bevált gyakorlatokat tükrözi. Javítja a ciklus hatékonyságát, miközben csökkenti az ütközés kockázatát a kritikus kezelési műveletek során.

A megfogó időzítése szintén fontos szerepet játszik. A késleltetési parancsok biztosítják, hogy a végrehajtó teljesen bezáródjon vagy kinyíljon, mielőtt a robot a következő mozgási lépésre vált.

Az elkészült robotrutin a lineáris mozgást, a pozicionálási parancsokat és a megfogó vezérlését egy újrahasználható automatizálási szekvenciába egyesíti.

Programok mentése és végrehajtása a PLC-ről

Az ellenőrzést követően a program közvetlenül a robotra menthető egy numerikus azonosító használatával. A kizárólag numerikus elnevezés egyszerűsíti a programok kiválasztását a PLC-funkcióblokkokból.

PLC-oldalon a végrehajtáshoz mindössze néhány parancs szükséges. Először a PLC a Connect funkcióblokkon keresztül megszerzi a vezérlés jogosultságát. Ezután a StartOfflineProgram utasítás elindítja a kiválasztott rutint.

A numerikus programtárolás egyszerűsíti a PLC-alapú programkiválasztást és a végrehajtás kezelését.

A PLC-funkcióblokkok lehetővé teszik, hogy külső automatizálási rendszerek Etherneten keresztül indítsák el a robotban tárolt rutinokat.

Mit jelent ez a jövő automatizálási rendszerei számára?

A Meca500 az ipari automatizálásban zajló nagyobb léptékű változást tükrözi. A modern robotplatformok egyre inkább az Ethernet-kommunikációra, az elosztott logikára és a szoftveresen definiált mozgásvezérlésre támaszkodnak az elszigetelt robotvezérlők helyett.

Ahogy a gyártók moduláris termelési rendszerek kialakítására törekednek, egyre vonzóbbá válnak a decentralizált robotarchitektúrák. A PLC-k már most is koordinálják a szállítószalagokat, a hajtásokat, a látórendszereket és a biztonsági eszközöket. Ennek a koordinációnak a robotok sorrendvezérlésére való kiterjesztése egységesebb automatizálási környezetet hoz létre.

Az elosztott I/O-val és Ethernet-alapú mozgáshálózatokkal dolgozó rendszerintegrátorok számára előnyös lehet a szélesebb körű ipari kommunikációs és hálózati megoldások megismerése is a skálázható géparchitektúrák kialakításához.

A szerző véleménye

A Meca500 nem egyszerűen egy kisebb ipari robot. Architektúrája tudatos elmozdulást képvisel a szoftverközpontú automatizálási tervezés felé.

Mérnöki szempontból a robotmozgás és a géplogika szétválasztása számos modern alkalmazás esetében teljesen ésszerű. Csökkenti a vezérlő összetettségét, növeli a rugalmasságot, és lehetővé teszi, hogy a PLC maradjon a gép tényleges koordinációs rétege.

A tapasztalt automatizálási mérnökök számára ez a megközelítés közelebb áll a robotika jövőjéhez, mint az a vezérlőközpontú örökségmodell, amely évtizedeken át uralta a gyárakat.

Daniel Mercer | Robotikai rendszerek tudósítója

Daniel Mercer 14 év tapasztalattal rendelkezik az ipari robotika, a PLC-integráció és az elosztott mozgásrendszerek területén. Háttere olyan automatizálási projekteket foglal magában, amelyekben a Siemens, a Beckhoff Automation, a FANUC, a Rockwell Automation és az Emerson platformjait alkalmazták az autóiparban és a precíziós összeszerelésben.