Tworzenie i uruchamianie programów robota Meca500 za pomocą sterowania PLC

Inna filozofia sterowania robotami przemysłowymi

Mecademic Meca500 nadal podważa konwencjonalną architekturę robotów przemysłowych, oddzielając ruch robota od logiki maszyny. Zamiast polegać na tradycyjnym sterowniku robota wyposażonym w logikę drabinkową, obsługę sygnałów i sekwencjonowanie ruchu, Meca500 przenosi te obowiązki na sterownik PLC i zewnętrzną warstwę sterowania.

Ta konstrukcja zmienia sposób, w jaki inżynierowie podchodzą do wdrażania robotów. Zamiast tworzyć duże, monolityczne procedury robota, programy ruchu stają się lekkie, modułowe i łatwiejsze do uruchamiania z zewnętrznych systemów automatyki.

Kompaktowa platforma Meca500 jest przeznaczona do środowisk automatyki wymagających wysokiej precyzji, w których istotne są oszczędność miejsca i elastyczne sterowanie.

Dlaczego Meca500 działa inaczej

Tradycyjne roboty przemysłowe zazwyczaj samodzielnie obsługują operacje wejścia/wyjścia. Monitorują czujniki, oczekują na sygnały z urządzeń obiektowych, wykonują obliczenia i bezpośrednio sterują urządzeniami peryferyjnymi z poziomu sterownika robota.

Meca500 zdejmuje z samego robota dużą część tej odpowiedzialności. Sterownik PLC staje się głównym silnikiem decyzyjnym, podczas gdy robot niemal wyłącznie wykonuje polecenia ruchu.

Taka architektura oferuje znaczące korzyści w rozproszonych systemach automatyki. Integratorzy mogą scentralizować koordynację maszyn w platformach PLC, takich jak Allen Bradley ControlLogix, lub w zaawansowanych środowiskach sterowania ruchem w systemach Siemens SIMATIC S7.

Meca500 ogranicza obsługę pokładowych wejść/wyjść, pozostawiając większość decyzji dotyczących sekwencjonowania i sterowania warstwie PLC.

Dwie odrębne strategie sterowania ruchem

Dynamiczny ruch generowany przez sterownik PLC

Gdy zastosowania wymagają bieżących korekt pozycji, informacji zwrotnych z czujników lub ruchu adaptacyjnego, sterownik PLC oblicza współrzędne i przesyła je bezpośrednio do robota za pośrednictwem komunikacji Ethernet.

Ta metoda sprawdza się szczególnie dobrze w obsłudze maszyn, inspekcji i zastosowaniach wykorzystujących systemy wizyjne, w których pozycje stale się zmieniają. Upraszcza również integrację z zewnętrznymi systemami pomiarowymi i inteligentnymi czujnikami.

Zapisane programy ruchu do zadań powtarzalnych

W przypadku stabilnych i powtarzalnych zastosowań inżynierowie mogą pisać procedury ruchu bezpośrednio w MecaPortal i zapisywać je wewnętrznie w robocie.

Zamiast przesyłać każdą współrzędną ruchu osobno, sterownik PLC po prostu nakazuje robotowi wykonać wcześniej zdefiniowany numer programu. Ogranicza to narzut komunikacyjny i upraszcza cykliczne sekwencje produkcyjne.

Tworzenie programu ruchu w MecaPortal

Programowanie rozpoczyna się od połączenia robota, sterownika PLC i stacji roboczej inżyniera za pośrednictwem wspólnej sieci Ethernet. Po nawiązaniu połączenia inżynierowie mogą uzyskać dostęp do środowiska MecaPortal za pomocą standardowej przeglądarki internetowej.

Edytor obsługuje ustrukturyzowane programowanie ruchu z użyciem poleceń w stylu funkcji. Takie podejście przypomina uproszczone skryptowanie, a nie tradycyjne programowanie za pomocą panelu operatorskiego.

MecaPortal zapewnia lekkie, działające w przeglądarce środowisko programistyczne do tworzenia wielokrotnego użytku programów ruchu robota.

Zrozumienie parametrów ruchu

Konfiguracja prędkości ma znaczenie

Przed rozpoczęciem jakiegokolwiek ruchu robot wymaga określenia prędkości ruchu liniowego, kątowego i przegubowego. Parametry te bezpośrednio wpływają na czas cyklu, stabilność pozycjonowania i obciążenia mechaniczne.

Polecenia takie jak SetCartLinVel(), SetCartAngVel() i SetJointVel() umożliwiają inżynierom ustalenie bezpiecznych i powtarzalnych warunków pracy przed wykonaniem sekwencji ruchów.

Zachowawcze ustawienia ruchu pozostają niezbędne podczas początkowych testów. Szybkie ruchy mogą szybko doprowadzić do kolizji, zwłaszcza na wczesnym etapie weryfikacji współrzędnych.

Wybór między MovePose a MoveLin

Meca500 udostępnia wiele instrukcji ruchu przeznaczonych do różnych wymagań operacyjnych.

MovePose stawia na wydajność i szybkość. Sterownik automatycznie oblicza ruch przegubów na podstawie współrzędnych kartezjańskich. Sprawdza się to dobrze w przypadku długich trajektorii, na których dokładny kształt toru ma mniejsze znaczenie.

MoveLin utrzymuje ruch TCP po linii prostej. Inżynierowie zazwyczaj rezerwują to polecenie do ruchów dojazdowych i wycofania wokół uchwytów, oprzyrządowania lub podczas precyzyjnego odkładania.

Funkcje ręcznego prowadzenia pomagają inżynierom zweryfikować kierunki współrzędnych i uniknąć błędów pozycjonowania przed uruchomieniem zautomatyzowanego ruchu.

Programowanie sekwencji pobierania i odkładania

Przedstawiona aplikacja realizuje klasyczny przemysłowy proces pobierania i odkładania. Szybkie polecenia pozycjonowania przemieszczają robota w pobliże obszaru docelowego, natomiast wolniejsze ruchy liniowe obsługują chwytanie i zwalnianie obiektu.

To rozdzielenie szybkiego transportu od kontrolowanego ruchu dojazdowego odzwierciedla standardowe najlepsze praktyki w robotyce przemysłowej. Zwiększa wydajność cyklu, jednocześnie zmniejszając ryzyko kolizji podczas kluczowych operacji manipulacyjnych.

Czasowanie chwytaka również odgrywa ważną rolę. Polecenia opóźnienia zapewniają pełne zamknięcie lub otwarcie efektora końcowego przed przejściem robota do kolejnego etapu ruchu.

Gotowa procedura robota łączy ruch liniowy, polecenia pozycjonowania i sterowanie chwytakiem w wielokrotnie używaną sekwencję automatyzacji.

Zapisywanie i uruchamianie programów z poziomu PLC

Po zatwierdzeniu program można zapisać bezpośrednio w robocie, używając identyfikatora numerycznego. Nazewnictwo ograniczone do numerów upraszcza wybór programów z poziomu bloków funkcyjnych PLC.

Od strony PLC wykonanie wymaga jedynie niewielkiej liczby poleceń. Najpierw PLC uzyskuje uprawnienia do sterowania za pomocą bloku funkcyjnego Connect. Następnie instrukcja StartOfflineProgram uruchamia wybraną procedurę.

Numeryczne przechowywanie programów upraszcza wybór programów i zarządzanie ich uruchamianiem z poziomu PLC.

Bloki funkcyjne PLC umożliwiają zewnętrznym systemom automatyki wyzwalanie zapisanych procedur robota przez Ethernet.

Co to oznacza dla przyszłych systemów automatyki

Meca500 odzwierciedla większą zmianę zachodzącą w automatyce przemysłowej. Nowoczesne platformy robotyczne coraz częściej opierają się na komunikacji Ethernet, rozproszonej logice i definiowanym programowo sterowaniu ruchem, zamiast na odizolowanych kontrolerach robotów.

W miarę jak producenci wdrażają modułowe systemy produkcyjne, zdecentralizowane architektury robotów stają się coraz bardziej atrakcyjne. Sterowniki PLC już koordynują pracę przenośników, napędów, systemów wizyjnych i urządzeń bezpieczeństwa. Rozszerzenie tej koordynacji o sekwencjonowanie pracy robotów tworzy bardziej zunifikowane środowisko automatyki.

Integratorzy pracujący z rozproszonymi modułami wejść/wyjść i sieciami sterowania ruchem opartymi na Ethernet mogą również skorzystać na zapoznaniu się z szerszą ofertą przemysłowych rozwiązań komunikacyjnych i sieciowych na potrzeby skalowalnych architektur maszyn.

Opinia autora

Meca500 nie jest po prostu mniejszym robotem przemysłowym. Jego architektura reprezentuje świadome przejście w kierunku projektowania automatyki skoncentrowanego na oprogramowaniu.

Z inżynierskiego punktu widzenia oddzielenie ruchu robota od logiki maszyny ma w wielu nowoczesnych zastosowaniach doskonały sens. Zmniejsza złożoność kontrolera, zwiększa elastyczność i pozwala, aby PLC pozostał rzeczywistą warstwą koordynującą pracę maszyny.

Dla doświadczonych inżynierów automatyki to podejście wydaje się bliższe przyszłości robotyki niż oparty na kontrolerach model, który przez dziesięciolecia dominował w fabrykach.

Daniel Mercer | Reporter ds. robotyki

Daniel Mercer ma 14 lat doświadczenia w dziedzinie robotyki przemysłowej, integracji sterowników PLC i rozproszonych systemów sterowania ruchem. Jego doświadczenie obejmuje projekty automatyzacji wykorzystujące platformy firm Siemens, Beckhoff Automation, FANUC, Rockwell Automation i Emerson w branży motoryzacyjnej oraz w precyzyjnym montażu.