Rockwell PLC-леріндегі серволар мен үйлестірілген осьтер үшін синхрондалған қозғалыс

Көп осьті қозғалысты басқару дәстүрлі серво синхрондаудан асып түседі

Қазіргі заманғы машина жасаушылар серво жүйелерінен тек жеке осьтердің позициясын анықтаудан гөрі көбірек нәрсе күтеді. Орау желілері, роботтық ұяшықтар және материалдарды өңдеу жүйелері енді жоғары дәлдікпен, тегіс траекториялармен және оңай бағдарламалаумен синхрондалған көп осьті қозғалысты талап етеді.

Rockwell Automation компаниясының Studio 5000 ішіндегі үйлестірілген қозғалыс функциялары осы талапты қанағаттандырады, ол бір үйлестірілген жүйеде алтыға дейін серво осьтің бірге қозғалуына мүмкіндік береді. Дәстүрлі беріліс немесе камминг әдістерінен айырмашылығы, үйлестірілген қозғалыс бірнеше ось бойынша кеңістіктік позициялау мен траекторияны бір уақытта бақылауға бағытталған.

Бұл мүмкіндік әсіресе роботтық өңдеу, жоғары жылдамдықты гантри және икемді өндіріс жүйелерінде маңызды, себебі қозғалыс сапасы өнімнің өткізу қабілеті мен тұрақтылығына тікелей әсер етеді.

1-сурет. Үйлестірілген қозғалыс роботтық жүйелерге бірнеше серво буындарын тегіс позициялық бақылаумен синхрондауға мүмкіндік береді.

Неліктен үйлестірілген қозғалыс беріліс пен камминг профильдерінен ерекшеленеді

Дәстүрлі синхрондалған қозғалыс әдістері, мысалы электрондық беріліс пен камминг профильдері, әдетте бір немесе екі ось арасындағы басты-бақылаушы қатынастарын басқарады. Үйлестірілген қозғалыс бұл ұғымды толық көп осьті жолды бақылауға кеңейтеді.

Үйлестірілген жүйеде әрбір ось өз тағайындалған орнына synchronized келу уақытын сақтай отырып қозғалады. Басқару құрылғысы барлық осьтер қозғалысты бірге аяқтауы үшін жылдамдық пен үдеу түзетулерін үздіксіз есептейді.

Бұл архитектура машина жасаушыларға арнайы робот контроллері қажет етпей роботтық қозғалыс стилін жасауға мүмкіндік береді.

Буын координаттары мен декарт координаттары

Бірінші инженерлік шешімдердің бірі қозғалыс моделін таңдау болып табылады. Артикуляцияланған роботтар әдетте әрбір мотор анықталған осьтің айналасында тәуелсіз айналатын буын координаттарын пайдаланады.

Алайда, көптеген гантри және декарт жүйелері тікелей X, Y және Z координаттарында жұмыс істейді. Бұл бағдарламалауды жеңілдетеді, себебі басқару құрылғысы құрал координаттары мен буын позициялары арасында түрлендіру жүргізбей тікелей сызықтық қозғалысты есептейді.

Studio 5000 үйлестірілген қозғалысы екі тұжырымдаманы да қолдайды, бірақ декарт жүйелерін іске қосу және ақауларды жою оңайырақ.

Үйлестірілген қозғалыс ортасын құру

Үйлестірілген қозғалыс жүйесін баптау стандартты бір осьті серво басқарудан көбірек дайындықты талап етеді. Инженерлер алдымен қозғалыс тобын анықтап, серво осьтерін тағайындап, Studio 5000 ішінде үйлестірілген жүйе объектісін құруы керек.

Үйлестірілген жүйе шебері ось геометриясын, ығысуын, инженерлік бірліктерін және қозғалыс шектерін баптауға мүмкіндік береді. Бұл параметрлер басқару құрылғысының серво желісі бойынша позициялық командаларды қалай түсінетінін анықтайды.

2-сурет. Қозғалыс тобының баптауы ось қатынастарын, геометриясын және үйлестірілген жүйенің мінез-құлқын анықтайды.

Көптеген OEM өндірушілері үйлестірілген қозғалысты жетілдірілген серво платформаларымен және таралған I/O архитектураларымен біріктіріп, машина масштабталуын жақсартады. Allen-Bradley ControlLogix контроллерлері мен заманауи серво драйвтары негізіндегі жүйелер үйлестірілген қозғалысты роботтық және гантри қолданбаларын оңайлату үшін жиі пайдаланады.

Studio 5000 ішіндегі негізгі қозғалыс нұсқаулары

Rockwell үйлестірілген қозғалыс ортасы көп осьті траектория генерациясына арналған бірнеше арнайы функция блоктарына сүйенеді.

MCLM арқылы сызықтық қозғалыс

Motion Coordinated Linear Move (MCLM) нұсқауы анықталған декарт позициялары арасында түзу сызық бойымен қозғалысты қамтамасыз етеді. Инженерлер X, Y және Z координаттарын белгілейді, ал басқару құрылғысы ось жылдамдықтарын автоматты түрде синхрондайды.

Бұл нұсқау әсіресе гантри жүйелерінде құралдарды алу және қою орындары арасында тегіс қозғалыс үшін тиімді.

Шеңберлік және жолға негізделген қозғалыс

Motion Coordinated Circular Move нұсқауы 2D және 3D кеңістіктегі доға траекторияларын қолдайды. Ал Motion Coordinated Path Move артикуляцияланған робот жолдары мен жетілдірілген қозғалыс профильдерін қолдауды кеңейтеді.

Бұл функциялар машина жасаушыларға құрал қозғалысын тегістеуге және механикалық жүйелерге зиян келтіруі мүмкін кенет үдеу өзгерістерін азайтуға мүмкіндік береді.

3-сурет. MCLM нұсқауы үйлестірілген сызықтық қозғалыс кезінде бірнеше серво осьтерін синхрондайды.

Үйлестірілген қозғалыстың ең үлкен пайдасы қайда

Үйлестірілген қозғалыстың ең мықты қолданбаларының бірі – серво гантри. Бұл жүйелерде үш перпендикуляр ось бірге жұмыс істеп, үлкен жұмыс көлемінде құралды орналастырады.

Артикуляцияланған роботтардан айырмашылығы, гантри жүйелері әдетте тікелей декарт кеңістігінде жұмыс істейді, бұл түрлендіру күрделілігін азайтып, техникалық қызмет көрсетуді жеңілдетеді.

Операторлар осьтерді қолмен жылжытып, координаталық нүктелерді сақтап, автоматты жұмыс кезінде сол позицияларды қайта пайдалана алады. Нәтижесінде машина көлемі бойынша тегіс және қайталанатын қозғалыс қамтамасыз етіледі.

4-сурет. Серво гантри үйлестірілген қозғалыстан пайда көреді, себебі барлық осьтер мақсатты позицияларға бір уақытта жетеді.

Үйлестірілген қозғалыс сонымен қатар коллаборативті робототехника, автоматтандырылған құрастыру, паллеттеу жүйелері және жартылай өткізгіш материалдарды өңдеу жабдықтарында кеңейіп келеді.

Өнеркәсіптің бағдарламалық анықталған қозғалысқа көшуі

Автоматтандыру саласы оқшауланған аппараттық қозғалыс жүйелерінен бағдарламалық анықталған машина архитектураларына біртіндеп көшуде.

Қазіргі PLC платформалары қозғалысты басқару, визуализация, желі және қауіпсіздікті біртұтас инженерлік ортаға біріктіреді. Бұл интеграция күрделілігін азайтып, іске қосу уақытын қысқартады.

Rockwell, Siemens, Beckhoff және Mitsubishi Electric сияқты жеткізушілер синхрондалған қозғалыс технологиясына үлкен инвестиция салып келеді, себебі өндірушілер жылдам қайта баптауға қабілетті икемді өндіріс жүйелерін талап етеді.

Таралған архитектуралар мен жоғары жылдамдықты автоматтандырумен жұмыс істейтін машина жасаушылар үйлестірілген қозғалыс платформаларын жетілдірілген PLC және PAC жүйелерімен жиі жұптастырады, бұл бірнеше өндіріс ұяшықтарында масштабталатын қозғалыс қолданбаларын қолдауға мүмкіндік береді.

Инженерлік көзқарас

Үйлестірілген қозғалыс енді тек ірі роботтық орнатуларға ғана арналмаған. Бұл технология жылдам PLC процессорлары, біріктірілген серво желілері және жеңілдетілген бағдарламалық құралдар арқасында негізгі өнеркәсіптік автоматтандыру жобаларына қолжетімді болды.

OEM және жүйе интеграторлары үшін нақты артықшылық – тек синхрондалған қозғалыс емес. Негізгі пайда – бағдарламалау жүктемесінің азаюы және күрделі көп осьті операциялар кезінде машинаның болжамды мінез-құлқы.

Өндіріс жүйелері модульдік автоматтандыруға қарай дамуын жалғастыра берген сайын, үйлестірілген қозғалыс арнайы функциядан гөрі стандартты талапқа айналуы ықтимал.

Автор: Дэниел Мерсер | Қозғалысты басқару бойынша аға талдаушы

Дэниел Мерсердің өнеркәсіптік қозғалыс жүйелері, PLC интеграциясы және серво қолданбаларын инженерлік саласында 14 жылдан астам тәжірибесі бар. Ол Rockwell Automation, Siemens, Beckhoff Automation және Mitsubishi Electric платформаларын қамтитын орау, робототехника және материалдарды өңдеу салаларындағы автоматтандыру жобаларын қолдаған.