การสร้างและรันโปรแกรมหุ่นยนต์บน Meca500 ผ่านการควบคุม PLC

ปรัชญาที่แตกต่างสำหรับการควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

Mecademic Meca500 ยังคงท้าทายสถาปัตยกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมโดยแยกการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ออกจากตรรกะของเครื่องจักร แทนที่จะพึ่งพาตัวควบคุมหุ่นยนต์แบบดั้งเดิมที่เต็มไปด้วยตรรกะบันได การจัดการสัญญาณ และลำดับการเคลื่อนไหว Meca500 มอบหน้าที่เหล่านั้นให้กับ PLC และชั้นควบคุมภายนอก

การออกแบบนี้เปลี่ยนวิธีคิดของวิศวกรเกี่ยวกับการใช้งานหุ่นยนต์ แทนที่จะสร้างโปรแกรมหุ่นยนต์ขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์ โปรแกรมการเคลื่อนไหวจะกลายเป็นแบบน้ำหนักเบา แยกส่วน และง่ายต่อการเรียกใช้งานจากระบบอัตโนมัติภายนอก

แพลตฟอร์ม Meca500 ขนาดกะทัดรัดมุ่งเป้าไปที่สภาพแวดล้อมอัตโนมัติที่ต้องการความแม่นยำสูงซึ่งความประหยัดพื้นที่และการควบคุมที่ยืดหยุ่นมีความสำคัญ

เหตุใด Meca500 จึงทำงานแตกต่างออกไป

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมมักจัดการการทำงาน I/O ของตัวเองภายใน พวกมันตรวจสอบเซ็นเซอร์ รอรับข้อมูลภาคสนาม คำนวณ และควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงโดยตรงจากตัวควบคุมหุ่นยนต์

Meca500 ลดภาระความรับผิดชอบส่วนใหญ่จากตัวหุ่นยนต์เอง PLC จึงกลายเป็นเครื่องยนต์ตัดสินใจหลัก ขณะที่หุ่นยนต์มุ่งเน้นไปที่การปฏิบัติคำสั่งเคลื่อนไหวแทบทั้งหมด

สถาปัตยกรรมนี้มีข้อได้เปรียบสำคัญในระบบอัตโนมัติแบบกระจาย ผู้รวมระบบสามารถรวมการประสานงานเครื่องจักรไว้ในแพลตฟอร์ม PLC เช่น Allen Bradley ControlLogix หรือสภาพแวดล้อมการเคลื่อนไหวขั้นสูงในระบบ Siemens SIMATIC S7

Meca500 ลดการจัดการ I/O บนบอร์ดลงมาก โดยปล่อยให้การตัดสินใจลำดับและการควบคุมส่วนใหญ่เป็นหน้าที่ของชั้น PLC

สองกลยุทธ์การเคลื่อนไหวที่แตกต่างกัน

การเคลื่อนไหวแบบไดนามิกที่สร้างโดย PLC

เมื่อแอปพลิเคชันต้องการการปรับตำแหน่งแบบเรียลไทม์ ข้อมูลตอบกลับจากเซ็นเซอร์ หรือการเคลื่อนไหวแบบปรับตัว PLC จะคำนวณพิกัดและส่งตรงไปยังหุ่นยนต์ผ่านการสื่อสาร Ethernet

วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานดูแลเครื่องจักร การตรวจสอบ และแอปพลิเคชันที่ใช้วิสัยทัศน์นำทางซึ่งตำแหน่งเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา นอกจากนี้ยังช่วยให้ง่ายต่อการรวมกับระบบวัดภายนอกและเซ็นเซอร์อัจฉริยะ

โปรแกรมการเคลื่อนไหวที่เก็บไว้สำหรับงานที่ทำซ้ำ

สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความเสถียรและทำซ้ำได้ วิศวกรสามารถเขียนโปรแกรมการเคลื่อนไหวโดยตรงใน MecaPortal และบันทึกไว้ภายในหุ่นยนต์

แทนที่จะส่งพิกัดการเคลื่อนไหวทีละจุด PLC จะสั่งให้หุ่นยนต์ทำงานตามหมายเลขโปรแกรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า วิธีนี้ช่วยลดภาระการสื่อสารและทำให้ลำดับการผลิตแบบวงจรง่ายขึ้น

การสร้างโปรแกรมการเคลื่อนไหวภายใน MecaPortal

การเขียนโปรแกรมเริ่มต้นด้วยการเชื่อมหุ่นยนต์ PLC และเวิร์กสเตชันวิศวกรรมผ่านเครือข่ายอีเธอร์เน็ตร่วมกัน เมื่อต่อเชื่อมแล้ว วิศวกรสามารถเข้าถึงสภาพแวดล้อม MecaPortal ผ่านเว็บเบราว์เซอร์มาตรฐาน

ตัวแก้ไขรองรับการเขียนโปรแกรมการเคลื่อนไหวแบบมีโครงสร้างด้วยคำสั่งสไตล์ฟังก์ชัน วิธีนี้คล้ายกับการเขียนสคริปต์แบบง่ายแทนการเขียนโปรแกรมด้วย teach-pendant แบบดั้งเดิม

MecaPortal ให้สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมผ่านเว็บเบราว์เซอร์ที่เบาและใช้งานง่ายสำหรับสร้างโปรแกรมการเคลื่อนไหวหุ่นยนต์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้

ความเข้าใจพารามิเตอร์การเคลื่อนไหว

การตั้งค่าความเร็วมีความสำคัญ

ก่อนเริ่มการเคลื่อนที่ใดๆ หุ่นยนต์ต้องการการกำหนดความเร็วสำหรับการเคลื่อนที่เชิงเส้น เชิงมุม และข้อต่อ พารามิเตอร์เหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อเวลารอบการทำงาน ความเสถียรของตำแหน่ง และความเครียดทางกล

คำสั่งเช่น SetCartLinVel(), SetCartAngVel(), และ SetJointVel() ช่วยให้วิศวกรกำหนดเงื่อนไขการทำงานที่ปลอดภัยและทำซ้ำได้ก่อนเริ่มลำดับการเคลื่อนไหว

การตั้งค่าการเคลื่อนไหวแบบระมัดระวังยังคงจำเป็นในช่วงทดสอบเริ่มต้น การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงอาจสร้างความเสี่ยงการชนได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในช่วงตรวจสอบพิกัดแรกเริ่ม

การเลือกใช้ระหว่าง MovePose และ MoveLin

Meca500 มีคำสั่งการเคลื่อนที่หลายแบบสำหรับความต้องการการปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน

MovePose ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพและความเร็ว ตัวควบคุมจะคำนวณการเคลื่อนที่ของข้อต่อโดยอัตโนมัติจากพิกัดคาร์ทีเซียน เหมาะสำหรับเส้นทางเดินทางยาวที่รูปร่างเส้นทางที่แม่นยำไม่สำคัญมาก

MoveLin รักษาการเคลื่อนที่ของ TCP เป็นเส้นตรง วิศวกรมักใช้คำสั่งนี้สำหรับการเคลื่อนที่เข้าและถอยรอบอุปกรณ์ ติดตั้ง หรือการวางตำแหน่งที่แม่นยำ

ฟังก์ชันการเคลื่อนที่แบบจ็อกช่วยวิศวกรตรวจสอบทิศทางพิกัดและหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งก่อนเริ่มการเคลื่อนไหวอัตโนมัติ

การเขียนโปรแกรมลำดับหยิบและวาง

แอปพลิเคชันที่สาธิตนี้เป็นไปตามเวิร์กโฟลว์หยิบและวางแบบคลาสสิกในอุตสาหกรรม คำสั่งตำแหน่งเร็วจะเคลื่อนหุ่นยนต์ใกล้พื้นที่เป้าหมาย ในขณะที่การเคลื่อนที่เชิงเส้นช้าจะจัดการการจับและปล่อยวัตถุ

การแยกระหว่างการขนส่งรวดเร็วและการเคลื่อนที่เข้าหาแบบควบคุมนี้สะท้อนถึงแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพรอบการทำงานในขณะที่ลดความเสี่ยงการชนในระหว่างการจัดการที่สำคัญ

การตั้งเวลาของกริปเปอร์ก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน คำสั่งหน่วงเวลาช่วยให้เอ็นด์เอฟเฟกเตอร์ปิดหรือเปิดอย่างสมบูรณ์ก่อนที่หุ่นยนต์จะเปลี่ยนไปยังขั้นตอนการเคลื่อนไหวถัดไป

โปรแกรมหุ่นยนต์ที่เสร็จสมบูรรวมการเคลื่อนไหวเชิงเส้น คำสั่งการจัดตำแหน่ง และการควบคุมกริปเปอร์เข้าด้วยกันเป็นลำดับอัตโนมัติที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้

การบันทึกและรันโปรแกรมจาก PLC

เมื่อโปรแกรมได้รับการยืนยันแล้ว สามารถบันทึกลงในหุ่นยนต์โดยใช้ตัวระบุเป็นตัวเลขเท่านั้น การตั้งชื่อด้วยตัวเลขช่วยให้การเลือกโปรแกรมจากบล็อกฟังก์ชัน PLC ง่ายขึ้น

จากฝั่ง PLC การรันโปรแกรมต้องใช้คำสั่งเพียงไม่กี่คำสั่ง ก่อนอื่น PLC จะกำหนดสิทธิ์ควบคุมผ่านบล็อกฟังก์ชัน Connect จากนั้นคำสั่ง StartOfflineProgram จะเริ่มโปรแกรมที่เลือก

การจัดเก็บโปรแกรมแบบตัวเลขช่วยให้การเลือกและจัดการการรันโปรแกรมบน PLC ง่ายขึ้น

บล็อกฟังก์ชัน PLC ช่วยให้ระบบอัตโนมัติภายนอกสามารถเรียกใช้โปรแกรมหุ่นยนต์ที่เก็บไว้ผ่าน Ethernet ได้

ความหมายสำหรับระบบอัตโนมัติในอนาคต

Meca500 สะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมอัตโนมัติ แพลตฟอร์มหุ่นยนต์สมัยใหม่พึ่งพาการสื่อสารผ่าน Ethernet, ตรรกะแบบกระจาย และการควบคุมการเคลื่อนไหวที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์มากกว่าการใช้ตัวควบคุมหุ่นยนต์แยกต่างหาก

เมื่อผู้ผลิตมุ่งสู่ระบบการผลิตแบบโมดูลาร์ สถาปัตยกรรมหุ่นยนต์แบบกระจายจะน่าสนใจมากขึ้น PLCs ได้ประสานงานสายพานลำเลียง ไดรฟ์ ระบบวิชัน และอุปกรณ์ความปลอดภัยอยู่แล้ว การขยายการประสานงานไปยังการจัดลำดับหุ่นยนต์จะสร้างสภาพแวดล้อมอัตโนมัติที่เป็นหนึ่งเดียวมากขึ้น

ผู้รวมระบบที่ทำงานกับ I/O แบบกระจายและเครือข่ายการเคลื่อนไหวผ่าน Ethernet อาจได้รับประโยชน์จากการสำรวจ โซลูชันการสื่อสารและเครือข่ายอุตสาหกรรม ที่กว้างขึ้นสำหรับสถาปัตยกรรมเครื่องจักรที่สามารถขยายได้

ความคิดเห็นของผู้เขียน

Meca500 ไม่ใช่แค่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมขนาดเล็กเท่านั้น สถาปัตยกรรมของมันแสดงถึงการเคลื่อนไหวที่มุ่งเน้นการออกแบบอัตโนมัติที่เน้นซอฟต์แวร์อย่างตั้งใจ

จากมุมมองทางวิศวกรรม การแยกการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ออกจากตรรกะของเครื่องจักรเป็นแนวคิดที่ดีมากสำหรับการใช้งานสมัยใหม่หลายอย่าง เพราะช่วยลดความซับซ้อนของตัวควบคุม ปรับปรุงความยืดหยุ่น และทำให้ PLC ยังคงเป็นชั้นการประสานงานหลักของเครื่องจักร

สำหรับวิศวกรอัตโนมัติที่มีประสบการณ์ วิธีนี้รู้สึกใกล้เคียงกับอนาคตของหุ่นยนต์มากกว่ารูปแบบที่เน้นตัวควบคุมแบบเก่าที่ครองโรงงานมาหลายสิบปี

แดเนียล เมอร์เซอร์ | ผู้รายงานระบบหุ่นยนต์

แดเนียล เมอร์เซอร์มีประสบการณ์ 14 ปีในด้านหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การรวม PLC และระบบการเคลื่อนไหวแบบกระจาย ประวัติของเขารวมถึงโครงการอัตโนมัติที่เกี่ยวข้องกับแพลตฟอร์ม Siemens, Beckhoff Automation, FANUC, Rockwell Automation และ Emerson ในอุตสาหกรรมยานยนต์และการประกอบที่มีความแม่นยำ