Rockwell PLC жүйелеріндегі сервожетектер мен үйлестірілген осьтердің синхронды қозғалысы

Көп ості қозғалысты басқару дәстүрлі сервосинхрондаудан асып түседі

Заманауи машина жасаушылар сервожүйелерден оқшауланған ості орналастырудан да көп мүмкіндікті күтеді. Қаптама желілері, роботтандырылған ұяшықтар және материалдарды өңдеу жүйелері енді жоғары дәлдікпен, бірқалыпты траекториялармен және жеңілдетілген бағдарламалаумен үйлестірілген көп ості қозғалысты талап етеді.

Rockwell Automation компаниясының Studio 5000 ішіндегі үйлестірілген қозғалыс функциялары бір үйлестірілген жүйе аясында алтыға дейін сервo осін бірге қозғалтуға мүмкіндік беріп, осы талапты орындайды. Дәстүрлі беріліс немесе камдық профильдеу әдістерінен айырмашылығы, үйлестірілген қозғалыс бірнеше остің кеңістіктік орналасуы мен траекториясын бір уақытта басқаруға бағытталған.

Бұл мүмкіндік қозғалыс сапасы өнімділік пен өнімнің тұрақты сапасына тікелей әсер ететін роботтандырылған өңдеу, жоғары жылдамдықты порталдық жүйелер және икемді өндіріс жүйелері үшін әсіресе құнды бола түсуде.

1-сурет. Үйлестірілген қозғалыс роботтандырылған жүйелерге бірнеше серво буынын бірқалыпты позициялық басқарумен синхрондауға мүмкіндік береді.

Үйлестірілген қозғалыс беріліс пен камдық профильдерден несімен ерекшеленеді

Электрондық беріліс және камдық профильдер сияқты дәстүрлі синхронды қозғалыс әдістері әдетте бір немесе екі ось арасындағы жетекші-ілесуші қатынастарды басқарады. Үйлестірілген қозғалыс бұл тұжырымдаманы толық көп ості траекторияны басқару деңгейіне кеңейтеді.

Үйлестірілген жүйеде әрбір ось тағайындалған нысанаға қарай қозғалып, белгіленген уақытта синхронды түрде жетеді. Контроллер барлық остің қозғалысты бірге аяқтауы үшін жылдамдық пен үдеуге қажетті түзетулерді үздіксіз есептейді.

Бұл архитектура машина жасаушыларға арнайы робот контроллерін қажет етпей-ақ, роботқа тән қозғалыстарды жасауға мүмкіндік береді.

Буындық координаталар және декарттық координаталар

Алғашқы инженерлік шешімдердің бірі қозғалыс моделін таңдауға байланысты. Буынды роботтар әдетте буындық координаталармен жұмыс істейді, мұнда әрбір қозғалтқыш белгіленген ось айналасында тәуелсіз айналады.

Алайда көптеген порталдық және декарттық жүйелер тікелей X, Y және Z координаталарымен жұмыс істейді. Бұл бағдарламалауды жеңілдетеді, себебі контроллер аспап координаталары мен буын позициялары арасында түрлендірудің орнына сызықтық қозғалысты тікелей есептейді.

Studio 5000 үйлестірілген қозғалысы екі тұжырымдаманы да қолдайды, дегенмен іске қосу кезінде декарттық жүйелерді конфигурациялау және ақауларын жою оңайырақ.

Үйлестірілген қозғалыс ортасын құру

Үйлестірілген қозғалыс жүйесін конфигурациялау стандартты бір ості серво басқаруға қарағанда көбірек дайындықты қажет етеді. Инженерлер алдымен қозғалыс тобын анықтап, серво остерін тағайындауы және Studio 5000 ішінде үйлестірілген жүйе нысанын жасауы керек.

Үйлестірілген жүйе шебері ось геометриясын, ығысулары, өлшем бірліктері мен қозғалыс шектерін конфигурациялауға мүмкіндік береді. Бұл параметрлер контроллердің серво желісі арқылы берілетін позициялық командаларды қалай түсіндіретінін анықтайды.

2-сурет. Қозғалыс тобын конфигурациялау осьтер арасындағы қатынастарды, геометрияны және үйлестірілген жүйенің әрекетін анықтайды.

Көптеген OEM өндірушілері машина масштабталуын арттыру үшін үйлестірілген қозғалысты жетілдірілген серво платформаларымен және таратылған енгізу-шығару архитектураларымен біріктіреді. Allen-Bradley ControlLogix контроллерлері мен заманауи серво жетектері негізінде жасалған жүйелер роботтық және порталдық қолданбаларды жеңілдету үшін үйлестірілген қозғалысты жиі қолданады.

Studio 5000 ішіндегі негізгі қозғалыс нұсқаулары

Rockwell компаниясының үйлестірілген қозғалыс ортасы көп ості траекторияларды генерациялауға арналған бірнеше арнайы функциялық блокқа сүйенеді.

MCLM арқылы сызықтық қозғалыс

Motion Coordinated Linear Move нұсқауы немесе MCLM белгіленген декарттық позициялар арасында түзу сызық бойымен қозғалысты қамтамасыз етеді. Инженерлер X, Y және Z координаталарын көрсетеді, ал контроллер остердің жылдамдықтарын автоматты түрде синхрондайды.

Бұл нұсқау құрал-жабдықты алу және орналастыру нүктелері арасында бірқалыпты жылжыту қажет болатын порталдық жүйелерде әсіресе тиімді.

Дөңгелек және траекторияға негізделген қозғалыс

Motion Coordinated Circular Move нұсқауы 2D және 3D кеңістікте доғаға негізделген траекторияларды қолдайды. Ал Motion Coordinated Path Move буынды робот траекториялары мен жетілдірілген қозғалыс профильдерін қолдау арқылы мүмкіндіктерді одан әрі кеңейтеді.

Бұл функциялар машина жасаушыларға құрал қозғалысын бірқалыпты етуге және механикалық жүйелерді зақымдауы мүмкін үдеудің күрт өзгерістерін азайтуға мүмкіндік береді.

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

Үйлестірілген қозғалыс ең көп пайда әкелетін салалар

Үйлестірілген қозғалыстың ең маңызды қолданылу салаларының бірі — серволық порталдық жүйе. Мұндай жүйелерде өзара перпендикуляр үш ось үлкен жұмыс кеңістігінде құралды орналастыру үшін бірге жұмыс істейді.

Буынды роботтардан айырмашылығы, порталдық жүйелер әдетте декарттық кеңістікте тікелей жұмыс істейді, бұл түрлендіру күрделілігін азайтып, техникалық қызмет көрсетуді жеңілдетеді.

Операторлар остерді қолмен қажетті орынға жылжытып, координаталық нүктелерді сақтап, автоматты жұмыс кезінде бұл позицияларды қайта пайдалана алады. Нәтижесінде машинаның бүкіл жұмыс кеңістігінде қозғалыс бірқалыпты әрі қайталанымды болады.

4-сурет. Серволық порталдық жүйелер үйлестірілген қозғалыстан пайда көреді, себебі барлық ось нысана позицияларына бір уақытта жетеді.

Үйлестірілген қозғалыс бірлескен роботтандыру, автоматтандырылған құрастыру, паллеттеу жүйелері және жартылай өткізгіш материалдарын өңдеу жабдықтары салаларына да кеңінен енгізілуде.

Бағдарламалық құралмен анықталатын қозғалысқа қарай өнеркәсіптік бетбұрыс

Автоматтандыру саласы оқшауланған, аппараттық құралға бағытталған қозғалыс жүйелерінен бағдарламалық құралмен анықталатын машина архитектураларына біртіндеп көшіп келеді.

Заманауи PLC платформалары қозғалысты басқаруды, визуализацияны, желілік байланысты және қауіпсіздікті бірыңғай инженерлік орталарға біріктіреді. Бұл интеграция күрделілігін азайтып, іске қосу уақытын қысқартады.

Rockwell, Siemens, Beckhoff және Mitsubishi Electric сияқты өндірушілер синхронды қозғалыс технологиясына қомақты инвестиция салуды жалғастыруда, себебі өндірушілерге жылдам қайта конфигурацияланатын икемді өндіріс жүйелері барған сайын қажет болып отыр.

Таратылған архитектуралармен және жоғары жылдамдықты автоматтандырумен жұмыс істейтін машина жасаушылар бірнеше өндірістік ұяшықтағы масштабталатын қозғалыс қолданбаларын қолдау үшін үйлестірілген қозғалыс платформаларын жетілдірілген PLC және PAC жүйелерімен жиі біріктіреді.

Инженерлік көзқарас

Үйлестірілген қозғалыс енді ірі роботтандырылған қондырғылармен ғана шектелмейді. Жылдамырақ PLC процессорлары, біріктірілген серво желілері және жеңілдетілген бағдарламалық құралдардың арқасында бұл технология өнеркәсіптік автоматтандырудың негізгі жобалары үшін де қолжетімді болды.

OEM өндірушілері мен жүйелік интеграторлар үшін басты артықшылық жай ғана синхронды қозғалыс емес. Негізгі пайда күрделі көп ості операциялар кезіндегі бағдарламалау жүктемесінің азаюы мен машина әрекетінің болжамдылығының артуынан көрінеді.

Өндіріс жүйелері модульдік автоматтандыруға қарай дами берген сайын, үйлестірілген қозғалыс арнайы мүмкіндік емес, стандартты талапқа айналуы ықтимал.

Автор: Daniel Mercer | Қозғалысты басқару жөніндегі аға талдаушы

Daniel Mercer өнеркәсіптік қозғалыс жүйелері, PLC интеграциясы және серво қолданбаларын инженерлік қамтамасыз ету салаларында 14 жылдан астам тәжірибеге ие. Ол қаптама, роботтандыру және материалдарды өңдеу салаларында Rockwell Automation, Siemens, Beckhoff Automation және Mitsubishi Electric платформалары қолданылған автоматтандыру жобаларына қолдау көрсетті.