แนวคิดที่แตกต่างสำหรับการควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

Mecademic Meca500 ยังคงท้าทายสถาปัตยกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบเดิม ด้วยการแยกการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ออกจากตรรกะของเครื่องจักร แทนที่จะพึ่งพาตัวควบคุมหุ่นยนต์แบบดั้งเดิมที่อัดแน่นด้วยลอจิกแลดเดอร์ การจัดการสัญญาณ และการจัดลำดับการเคลื่อนไหว Meca500 จะมอบความรับผิดชอบเหล่านั้นให้ PLC และชั้นควบคุมภายนอก

การออกแบบนี้เปลี่ยนมุมมองของวิศวกรที่มีต่อการนำหุ่นยนต์ไปใช้งาน แทนที่จะสร้างรูทีนหุ่นยนต์ขนาดใหญ่แบบรวมทุกอย่าง โปรแกรมการเคลื่อนไหวจะมีขนาดเล็ก เป็นโมดูล และเรียกใช้จากระบบอัตโนมัติภายนอกได้ง่ายขึ้น

แพลตฟอร์ม Meca500 ขนาดกะทัดรัดมุ่งเน้นสภาพแวดล้อมระบบอัตโนมัติที่ต้องการความแม่นยำสูง ซึ่งประสิทธิภาพด้านพื้นที่และการควบคุมที่ยืดหยุ่นมีความสำคัญ

เหตุผลที่ Meca500 ทำงานแตกต่างออกไป

โดยทั่วไปแล้ว หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมจะจัดการการทำงานของ I/O ภายในตัวเอง หุ่นยนต์จะตรวจสอบเซนเซอร์ รอสัญญาณอินพุตจากภาคสนาม ดำเนินการคำนวณ และควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงโดยตรงจากตัวควบคุมหุ่นยนต์

Meca500 ลดภาระความรับผิดชอบส่วนใหญ่นั้นออกจากตัวหุ่นยนต์ PLC จึงกลายเป็นกลไกหลักในการตัดสินใจ ขณะที่หุ่นยนต์มุ่งเน้นเกือบทั้งหมดไปที่การดำเนินการตามคำสั่งการเคลื่อนไหว

สถาปัตยกรรมนี้มีข้อได้เปรียบอย่างมากในระบบอัตโนมัติแบบกระจายศูนย์ ผู้รวมระบบสามารถรวมศูนย์การประสานงานของเครื่องจักรไว้ภายในแพลตฟอร์ม PLC เช่น Allen Bradley ControlLogix หรือสภาพแวดล้อมการควบคุมการเคลื่อนไหวขั้นสูงภายในระบบ Siemens SIMATIC S7

Meca500 ลดการจัดการ I/O บนตัวหุ่นยนต์ ทำให้การกำหนดลำดับการทำงานและการตัดสินใจควบคุมส่วนใหญ่อยู่ที่ชั้น PLC

กลยุทธ์การควบคุมการเคลื่อนไหวสองรูปแบบ

การเคลื่อนไหวแบบไดนามิกที่สร้างโดย PLC

เมื่อการใช้งานต้องปรับตำแหน่งแบบเรียลไทม์ อาศัยข้อมูลป้อนกลับจากเซนเซอร์ หรือปรับการเคลื่อนไหวตามสถานการณ์ PLC จะคำนวณพิกัดและส่งไปยังหุ่นยนต์โดยตรงผ่านการสื่อสาร Ethernet

วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งกับงานดูแลเครื่องจักร งานตรวจสอบ และการใช้งานที่ควบคุมด้วยระบบวิชัน ซึ่งตำแหน่งมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอด นอกจากนี้ยังช่วยให้การผสานรวมกับระบบวัดภายนอกและเซนเซอร์อัจฉริยะง่ายขึ้น

โปรแกรมการเคลื่อนไหวที่จัดเก็บไว้สำหรับงานที่ทำซ้ำ

สำหรับการใช้งานที่ต้องการความเสถียรและทำซ้ำได้ วิศวกรสามารถเขียนรูทีนการเคลื่อนไหวได้โดยตรงภายใน MecaPortal และบันทึกไว้ในหุ่นยนต์

แทนที่จะส่งพิกัดการเคลื่อนไหวทุกจุดแยกกัน PLC จะสั่งให้หุ่นยนต์เรียกใช้หมายเลขโปรแกรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า วิธีนี้ช่วยลดภาระการสื่อสารและทำให้ลำดับการผลิตแบบวนรอบง่ายขึ้น

การสร้างโปรแกรมการเคลื่อนที่ภายใน MecaPortal

การเขียนโปรแกรมเริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อหุ่นยนต์ PLC และเวิร์กสเตชันวิศวกรรมผ่านเครือข่ายอีเทอร์เน็ตร่วมกัน เมื่อเชื่อมต่อแล้ว วิศวกรสามารถเข้าถึงสภาพแวดล้อม MecaPortal ผ่านเว็บเบราว์เซอร์มาตรฐาน

เอดิเตอร์รองรับการเขียนโปรแกรมการเคลื่อนที่แบบมีโครงสร้างด้วยคำสั่งรูปแบบฟังก์ชัน แนวทางนี้มีลักษณะคล้ายการเขียนสคริปต์แบบง่ายมากกว่าการเขียนโปรแกรมด้วยทีชเพนแดนต์แบบดั้งเดิม

MecaPortal มีสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมบนเบราว์เซอร์ที่ใช้งานง่ายสำหรับสร้างโปรแกรมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้

ทำความเข้าใจพารามิเตอร์การเคลื่อนที่

การกำหนดค่าความเร็วมีความสำคัญ

ก่อนเริ่มการเคลื่อนที่ใด ๆ หุ่นยนต์จำเป็นต้องกำหนดความเร็วสำหรับการเคลื่อนที่เชิงเส้น เชิงมุม และการเคลื่อนที่ของข้อต่อ พารามิเตอร์เหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อเวลาในแต่ละรอบ ความเสถียรของการกำหนดตำแหน่ง และความเค้นทางกล

คำสั่งอย่าง SetCartLinVel(), SetCartAngVel() และ SetJointVel() ช่วยให้วิศวกรกำหนดสภาวะการทำงานที่ปลอดภัยและทำซ้ำได้ก่อนสั่งการลำดับการเคลื่อนที่

การตั้งค่าการเคลื่อนที่แบบระมัดระวียังคงมีความสำคัญในระหว่างการทดสอบเบื้องต้น การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงอาจทำให้เกิดความเสี่ยงในการชนได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในช่วงแรกของการตรวจสอบพิกัด

การเลือกระหว่าง MovePose และ MoveLin

Meca500 มีคำสั่งการเคลื่อนที่หลายรูปแบบสำหรับข้อกำหนดการทำงานที่แตกต่างกัน

MovePose ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพและความเร็ว ตัวควบคุมจะคำนวณการเคลื่อนที่ของข้อต่อโดยอัตโนมัติจากพิกัดคาร์ทีเซียน วิธีนี้เหมาะสำหรับเส้นทางการเคลื่อนที่ระยะไกลที่รูปร่างของวิถีการเคลื่อนที่ที่แน่นอนไม่ใช่ปัจจัยสำคัญ

MoveLin รักษาการเคลื่อนที่ของ TCP ให้เป็นเส้นตรง วิศวกรมักสงวนคำสั่งนี้ไว้สำหรับการเคลื่อนที่เข้าหาและถอยออกจากฟิกซ์เจอร์ อุปกรณ์เครื่องมือ หรือการวางตำแหน่งที่ต้องการความแม่นยำ

ฟังก์ชันจ็อกช่วยให้วิศวกรตรวจสอบทิศทางของพิกัดและหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งก่อนสั่งการเคลื่อนที่อัตโนมัติ

การเขียนโปรแกรมลำดับการหยิบและวาง

แอปพลิเคชันที่สาธิตนี้ใช้เวิร์กโฟลว์การหยิบและวางแบบอุตสาหกรรมดั้งเดิม คำสั่งกำหนดตำแหน่งอย่างรวดเร็วจะเคลื่อนหุ่นยนต์เข้าใกล้พื้นที่เป้าหมาย ขณะที่การเคลื่อนที่เชิงเส้นที่ช้าลงจะจัดการการเข้าจับและการปล่อยวัตถุ

การแยกการลำเลียงความเร็วสูงออกจากการเคลื่อนที่เข้าหาเป้าหมายแบบควบคุมนี้สอดคล้องกับแนวปฏิบัติมาตรฐานที่ดีที่สุดด้านหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของรอบการทำงาน พร้อมลดความเสี่ยงในการชนระหว่างการจัดการชิ้นงานในขั้นตอนสำคัญ

จังหวะการทำงานของกริปเปอร์ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน คำสั่งหน่วงเวลาช่วยให้ชุดปลายแขนหุ่นยนต์ปิดหรือเปิดจนสุดก่อนที่หุ่นยนต์จะเปลี่ยนไปยังขั้นตอนการเคลื่อนที่ถัดไป

รูทีนหุ่นยนต์ที่เสร็จสมบูรณ์ผสานการเคลื่อนที่เชิงเส้น คำสั่งกำหนดตำแหน่ง และการควบคุมกริปเปอร์เข้าไว้ในลำดับการทำงานอัตโนมัติที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้

การบันทึกและเรียกใช้โปรแกรมจาก PLC

เมื่อผ่านการตรวจสอบแล้ว โปรแกรมสามารถบันทึกลงในหุ่นยนต์โดยตรงโดยใช้ตัวระบุที่เป็นตัวเลข การตั้งชื่อด้วยตัวเลขเท่านั้นช่วยให้เลือกโปรแกรมจากฟังก์ชันบล็อกของ PLC ได้ง่ายขึ้น

ในฝั่ง PLC การเรียกใช้ต้องใช้คำสั่งเพียงไม่กี่รายการ ขั้นแรก PLC จะสร้างสิทธิ์ควบคุมผ่านฟังก์ชันบล็อก Connect จากนั้นคำสั่ง StartOfflineProgram จะเปิดใช้งานรูทีนที่เลือก

การจัดเก็บโปรแกรมด้วยหมายเลขช่วยให้การเลือกและจัดการเรียกใช้โปรแกรมโดยอาศัย PLC ทำได้ง่ายขึ้น

ฟังก์ชันบล็อกของ PLC ช่วยให้ระบบอัตโนมัติภายนอกเรียกใช้รูทีนหุ่นยนต์ที่จัดเก็บไว้ผ่าน Ethernet ได้

สิ่งนี้หมายความอย่างไรต่อระบบอัตโนมัติในอนาคต

Meca500 สะท้อนการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่กำลังเกิดขึ้นในระบบอัตโนมัติภาคอุตสาหกรรม แพลตฟอร์มหุ่นยนต์สมัยใหม่พึ่งพาการสื่อสารผ่าน Ethernet ลอจิกแบบกระจายตัว และการควบคุมการเคลื่อนที่ที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์มากขึ้น แทนที่จะพึ่งพาคอนโทรลเลอร์หุ่นยนต์แบบแยกส่วน

เมื่อผู้ผลิตมุ่งสู่ระบบการผลิตแบบโมดูลาร์ สถาปัตยกรรมหุ่นยนต์แบบกระจายศูนย์ก็ยิ่งน่าสนใจมากขึ้น PLC ทำหน้าที่ประสานงานสายพานลำเลียง ไดรฟ์ ระบบวิชัน และอุปกรณ์นิรภัยอยู่แล้ว การขยายการประสานงานดังกล่าวไปสู่การจัดลำดับการทำงานของหุ่นยนต์จะสร้างสภาพแวดล้อมระบบอัตโนมัติที่เป็นหนึ่งเดียวมากขึ้น

ผู้รวมระบบที่ทำงานกับ I/O แบบกระจายตัวและเครือข่ายการควบคุมการเคลื่อนที่ผ่าน Ethernet อาจได้รับประโยชน์จากการสำรวจ โซลูชันการสื่อสารและเครือข่ายอุตสาหกรรม ที่หลากหลายยิ่งขึ้นสำหรับสถาปัตยกรรมเครื่องจักรที่ขยายขนาดได้

ความคิดเห็นของผู้เขียน

Meca500 ไม่ใช่เพียงหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีขนาดเล็กลงเท่านั้น สถาปัตยกรรมของหุ่นยนต์นี้สะท้อนการเปลี่ยนผ่านอย่างตั้งใจไปสู่การออกแบบระบบอัตโนมัติที่ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์

จากมุมมองทางวิศวกรรม การแยกการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ออกจากลอจิกของเครื่องจักรเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานสมัยใหม่หลายรูปแบบ ช่วยลดความซับซ้อนของคอนโทรลเลอร์ เพิ่มความยืดหยุ่น และทำให้ PLC ยังคงเป็นชั้นประสานงานหลักของเครื่องจักรอย่างแท้จริง

สำหรับวิศวกรระบบอัตโนมัติที่มีประสบการณ์ แนวทางนี้ให้ความรู้สึกใกล้เคียงกับอนาคตของหุ่นยนต์มากกว่ารูปแบบเดิมที่พึ่งพาคอนโทรลเลอร์เป็นหลัก ซึ่งครองโรงงานต่าง ๆ มานานหลายทศวรรษ

Daniel Mercer | ผู้สื่อข่าวด้านระบบหุ่นยนต์

Daniel Mercer มีประสบการณ์ 14 ปีด้านหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การผสานรวม PLC และระบบควบคุมการเคลื่อนที่แบบกระจายตัว ภูมิหลังของเขาครอบคลุมโครงการระบบอัตโนมัติที่ใช้แพลตฟอร์มของ Siemens, Beckhoff Automation, FANUC, Rockwell Automation และ Emerson ในอุตสาหกรรมยานยนต์และการประกอบชิ้นส่วนความแม่นยำสูง