Más megközelítés az ipari robotok vezérléséhez

A Mecademic Meca500 továbbra is megkérdőjelezi a hagyományos iparirobot-architektúrát azáltal, hogy elválasztja a robotmozgást a géplogikától. Ahelyett, hogy egy létradiagram-logikával, jelkezeléssel és mozgásszekvenciákkal telezsúfolt hagyományos robotvezérlőre támaszkodna, a Meca500 ezeket a feladatokat a PLC-re és a külső vezérlési rétegre bízza.

Ez a kialakítás megváltoztatja a mérnökök gondolkodásmódját a robotok telepítéséről. A nagyméretű, monolitikus robotrutinok létrehozása helyett a mozgásprogramok könnyűvé és modulárissá válnak, valamint könnyebben indíthatók külső automatizálási rendszerekből.

A kompakt Meca500 platform nagy pontosságú automatizálási környezetekhez készült, ahol fontos a helytakarékosság és a rugalmas vezérlés.

Miért működik másképp a Meca500?

A hagyományos ipari robotok általában saját maguk kezelik a belső I/O-műveleteket. Érzékelőket figyelnek, megvárják a külső jeleket, számításokat végeznek, és közvetlenül a robotvezérlőről vezérlik a perifériás eszközöket.

A Meca500 a felelősség jelentős részét magáról a robotról a PLC-re hárítja. A PLC válik az elsődleges döntéshozó motorrá, miközben a robot szinte teljes egészében a mozgásparancsok végrehajtására összpontosít.

Ez a felépítés jelentős előnyöket kínál az elosztott automatizálási rendszerekben. Az integrátorok a gépkoordinációt olyan PLC-platformokon központosíthatják, mint az Allen Bradley ControlLogix, illetve a fejlett mozgásvezérlési környezetekben, például a Siemens SIMATIC S7 rendszereiben.

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

Két különböző mozgásstratégia

A PLC által dinamikusan generált mozgás

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

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

Ismétlődő feladatokhoz tárolt mozgásprogramok

Stabil és megismételhető alkalmazások esetén a mérnökök közvetlenül a MecaPortalban írhatnak mozgásrutinokat, majd belsőleg elmenthetik azokat a roboton.

Ahelyett, hogy minden egyes mozgáskoordinátát külön-külön továbbítana, a PLC egyszerűen utasítja a robotot egy előre definiált programszám végrehajtására. Ez csökkenti a kommunikációs többletterhelést, 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 elérhetik a MecaPortal környezetet.

A szerkesztő támogatja a strukturált mozgásprogramozást függvényszerű parancsokkal. Ez a megközelítés inkább az egyszerűsített szkripteléshez hasonlít, mint a hagyományos betanító kezelőpaneles programozáshoz.

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

A mozgási paraméterek megértése

A sebességkonfiguráció fontossága

Mielőtt bármilyen mozgás megkezdődne, a robotnak lineáris, szög- és ízületi mozgásokhoz tartozó sebességdefiníciókra van szüksége. Ezek a paraméterek közvetlenül befolyásolják a ciklusidőt, a pozicionálás stabilitását és a mechanikai igénybevételt.

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 mozgási beállítások. A nagy sebességű mozgások gyorsan ütközési kockázatot teremthetnek, különösen a korai koordináta-ellenőrzés során.

A MovePose és a MoveLin közötti választás

A Meca500 többféle mozgási utasítást biztosít a különböző működési követelményekhez.

A MovePose a hatékonyságot és a sebességet helyezi előtérbe. A vezérlő automatikusan kiszámítja az ízületi mozgást a kartéziánus koordinátákból. Ez jól használható hosszú mozgási útvonalakon, ahol a pontos pályaalak kevésbé fontos.

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

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

Pick-and-place folyamat programozása

A bemutatott alkalmazás a klasszikus ipari pick-and-place munkafolyamatot követi. 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 közötti elkülönítés 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 áttér a következő mozgási lépésre.

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

Programok mentése és végrehajtása a PLC-ről

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

PLC-oldalon a végrehajtáshoz mindössze néhány parancs szükséges. Először a PLC a Connect funkcióblokkon keresztül létrehozza a vezérlési jogosultságot. Ezután a StartOfflineProgram utasítás elindítja a kiválasztott rutint.

A numerikus programtárolás leegyszerűsíti a programok PLC-alapú kiválasztását és végrehajtáskezelését.

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

Mit jelent ez a jövő automatizálási rendszerei számára?

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

Ahogy a gyártók moduláris termelési rendszerek kialakítására törekednek, a decentralizált robotarchitektúrák egyre vonzóbbá válnak. 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 szintén előnyös lehet a szélesebb körű ipari kommunikációs és hálózati megoldások felfedezése a skálázható géparchitektúrák kialakításához.

A szerző véleménye

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

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

A tapasztalt automatizálási mérnökök számára ez a megközelítés közelebb áll a robotika jövőjéhez, mint az a vezérlőközpontú örökségmodell, amely évtizedek óta uralja a gyárakat.

Daniel Mercer | Robotikai rendszerek tudósítója

Daniel Mercer 14 éves tapasztalattal rendelkezik az ipari robotika, a PLC-integráció és az elosztott mozgásrendszerek terén. Szakmai háttere kiterjed az autóiparban és a precíziós összeszerelési iparágakban megvalósított automatizálási projektekre, amelyekben Siemens, Beckhoff Automation, FANUC, Rockwell Automation és Emerson platformokat alkalmaztak.