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 myślą o wdrażaniu 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 precyzyjnych środowisk automatyki, 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 zewnętrzne, wykonują obliczenia i bezpośrednio sterują urządzeniami peryferyjnymi z poziomu sterownika robota.

Meca500 zdejmuje z samego robota znaczną część tej odpowiedzialności. Sterownik PLC staje się głównym modułem decyzyjnym, podczas gdy robot koncentruje się niemal wyłącznie na wykonywaniu poleceń ruchu.

Ta architektura oferuje istotne korzyści w rozproszonych systemach automatyki. Integratorzy mogą centralizować 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 aplikacje wymagają bieżącej korekty 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 aplikacjach 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 aplikacji 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 wykonanie programu o wcześniej zdefiniowanym numerze. Ogranicza to narzut komunikacyjny i upraszcza cykliczne sekwencje produkcyjne.

Tworzenie programu ruchu w MecaPortal

Programowanie rozpoczyna się od połączenia robota, sterownika PLC i stanowiska inżynierskiego przez wspólną sieć Ethernet. Po nawiązaniu połączenia inżynierowie mogą uzyskać dostęp do środowiska MecaPortal za pomocą standardowej przeglądarki internetowej.

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

MecaPortal zapewnia lekkie, oparte na przeglądarce środowisko programistyczne do tworzenia wielokrotnego użytku programów ruchu robota.

Zrozumienie parametrów ruchu

Konfiguracja prędkości ma znaczenie

Przed rozpoczęciem jakiegokolwiek ruchu robot wymaga zdefiniowania 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() pozwalają inżynierom ustalić bezpieczne i powtarzalne warunki pracy przed wykonaniem sekwencji ruchów.

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

Wybór między MovePose a MoveLin

Meca500 udostępnia wiele instrukcji ruchu dostosowanych do różnych wymagań operacyjnych.

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

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

Funkcje ręcznego przesuwania pomagają inżynierom zweryfikować kierunki współrzędnych i uniknąć błędów pozycjonowania przed wykonaniem zautomatyzowanego ruchu.

Programowanie sekwencji pobierania i odkładania

Przedstawiona aplikacja realizuje klasyczny przemysłowy proces pobierania i odkładania. Polecenia szybkiego 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 krytycznych operacji manipulacyjnych.

Czas sterowania chwytakiem również odgrywa ważną rolę. Polecenia opóźnienia zapewniają pełne zamknięcie lub otwarcie efektora końcowego, zanim robot przejdzie do kolejnego etapu ruchu.

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

Zapisywanie i wykonywanie 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 tylko 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 wykonywaniem z poziomu PLC.

Bloki funkcyjne PLC umożliwiają zewnętrznym systemom automatyzacji uruchamianie zapisanych procedur robota przez Ethernet.

Co to oznacza dla przyszłych systemów automatyzacji

Meca500 odzwierciedla szerszą zmianę zachodzącą w automatyzacji przemysłowej. Nowoczesne platformy robotyczne w coraz większym stopniu opierają się na komunikacji Ethernet, rozproszonej logice i definiowanym programowo sterowaniu ruchem, a nie 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 spójne środowisko automatyzacji.

Integratorzy pracujący z rozproszonymi modułami I/O i sieciami ruchu opartymi na Ethernet mogą również skorzystać na zapoznaniu się z szerszą ofertą przemysłowych rozwiązań komunikacyjnych i sieciowych do skalowalnych architektur maszyn.

Opinia autora

Meca500 nie jest po prostu mniejszym robotem przemysłowym. Jego architektura reprezentuje świadome przejście w kierunku automatyzacji opartej na oprogramowaniu.

Z inżynierskiego punktu widzenia oddzielenie ruchu robota od logiki maszyny ma duży sens w wielu nowoczesnych zastosowaniach. Zmniejsza złożoność sterownika, zwiększa elastyczność i pozwala, aby sterownik 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 systemów robotycznych

Daniel Mercer ma 14 lat doświadczenia w robotyce przemysłowej, integracji sterowników PLC i rozproszonych systemach ruchu. Jego doświadczenie obejmuje projekty automatyzacji wykorzystujące platformy Siemens, Beckhoff Automation, FANUC, Rockwell Automation i Emerson w branży motoryzacyjnej oraz precyzyjnym montażu.