Zintegrowany jeden sterownik, który zarządza maszyną i robotem, czy stosowanie dwóch oddzielnych sterowników? Na pewno pierwsze rozwiązania może zagwarantować producentom szybsze wdrożenie oraz zapewnić wyższą niezawodność użytkownikom końcowym. W takim razie jak zintegrować robota z maszyną, żeby czerpać jak najwięcej profitów?
Połączenie maszyny z robotem
Konstruktorzy maszyn coraz częściej korzystają z zalet robotyki, aby maksymalizować produktywność i wydajność. Jednak te korzyści można osiągnąć tylko wtedy, oba urządzenia są ze sobą zsynchronizowane. Najczęściej, jeśli konstruktorzy chcą dodać roboty do swoich maszyn, kupują je od zewnętrznych przedsiębiorstw. Niestety większość PLC nie obejmuje zintegrowanego sterowania tych robotów, dlatego konieczne są oddzielne i dedykowane sterowniki.
Wiąże się to z dwoma głównymi wyzwaniami. Po pierwsze, potrzebny jest oddzielny sterownik robota, co tyczy się z dodatkowymi kosztami. Dodatkowo potrzebne jest także miejsce na przechowywanie jego części zamiennych.
Po drugie, integracja obu urządzeń wymaga czasu oraz jest skomplikowana. Każdej zbudowanej maszynie należy zapewnić synchronizację pomiędzy sterownikiem PLC, a sterownikiem robota. Aby użytkownik końcowy był zadowolony, synchronizacja pomiędzy tymi dwoma oddzielnymi systemami musi być niezawodna. Gdy tak nie jest, producent musi przeznaczyć dodatkowy czas na poprawki. Jeśli połączenie maszyny z robotem spowoduje przestoje może to podważyć zaufanie w ich relacji.
Niedogodności z integracją robotów
Wielu programistów PLC chcąc pracować ze sterownikiem robota musi poszerzyć swoją wiedzę o dodatkowe zagadnienia. Wymusza to na producencie OEM przekwalifikowanie programistów, co wymaga zainwestowania czasu i środków finansowych. Drugi sposób to zatrudnienie wyspecjalizowanych ekspertów ds. robotów.
Alternatywne rozwiązanie to zwrócenie się do dostawcy robota o pomoc w uruchomieniu oraz zagwarantowanie dalszego wsparcia. Należy pamiętać, że bez elastyczności w zarządzaniu zasobami własnymi wszelkie zmiany w produkcji maszyn/robotów, które są wymagane przez użytkownika końcowego, będą trudniejsze do osiągnięcia. Co więcej, korzystanie z usług dostawcy w obszarze zarządzania oraz konserwacji robota zwiększa całkowity koszt. Natomiast korzystanie z dwóch sterowników, a co za tym idzie dodatkowego systemu do utrzymania, powoduje złożoność oraz wymaga od użytkownika posiadania dodatkowych zasobów.
Jeden sterownik dla maszyn, osi i robotów
W zamian tego użytkownik może skorzystać z prostszego rozwiązania jakim jest zastosowanie jednego sterownika, który jednocześnie zarządza maszyną i robotami. Pojedynczy kontroler synchronizuje cykl maszyny, wszystkie osie, a także roboty. Takie rozwiązanie eliminuje potencjalne problemy z komunikacją, które mogą wystąpić w przypadku oddzielnych sterowników. Dodatkowo pomaga to przyspieszyć rozwój maszyny. Pojedynczy kontroler eliminuje także problemy z synchronizacją połączenia między sterownikiem robota i sterownikiem PLC, które mogą wystąpić po wprowadzeniu jakichkolwiek aktualizacji lub zmian. Dzięki czemu takie rozwiązanie gwarantuje długotrwałą niezawodność.
Kinematyka jest podstawą robotyki, a także wieloosiowej koordynacji ruchu. Dlatego najnowsze sterowniki zorientowane na ruch zostały zaprojektowane tak, aby spełniać wymagania zarówno dotyczące robota jak i sterowania ruchem. Najwydajniejszymi kontrolerami ruchu są zazwyczaj te oparte na protokole komunikacyjnym EtherCAT. Co istotne, EtherCAT zapewnia niskie czasy wynoszące 125 μs. Takie szybkie czasy reakcji są kluczowe dla precyzyjnej koordynacji wielu osi, w tym poszczególnych osi robota. Chociaż sterowniki dedykowane dla robotów mogą osiągnąć tak krótkie czasy cykli, sterowniki PLC zazwyczaj nie są w stanie tego zrobić. Wynika to z faktu, że standardowe sterowniki PLC zaprojektowano do zarządzania logiką, a nie skoordynowanym ruchem o dużej prędkości.
Aby koordynować wiele osi ruchu i robota, sterownik musi dysponować dużą mocą obliczeniową. Wymagania dotyczące synchronizacji mogą obejmować zarówno małe aplikacje składające się z jednego robota i trzech oddzielnych osi serwo, jak i duże, które mogą obejmować dziesiątki osi ruchu w połączeniu z kilkoma robotami. Aby zapewnić szybką, precyzyjną koordynację wieloosiową, kontroler potrzebuje procesora o częstotliwości około 1 GHz lub większej. Należy także zapewnić dokładne rejestrowanie pozycji, a także zagwarantować szybki cykl wykonywania programu.
Programowanie w jednym środowisku
Sterownik umożliwia wykorzystanie jednego środowiska do programowania zarówno osi maszyny jak i robota. Poprawia to synchronizację między nimi, zwiększa wydajność oraz zapewnia wysoką niezawodność.
Kluczową zaletą programowania w jednym środowisku jest także fakt, że ten sam język programowania można stosować do pisania poleceń zarówno dla maszyny jak i robota. Wiele języków do programowania ruchu wykorzystuje polecenia w języku angielskim, oparte na codziennych słowach, co znacznie ułatwia programowanie.
Proste polecenia dla złożonych ruchów
Przykładowo, polecenia takie jak „SPEED” służą do określania prędkości w połączeniu z tradycyjnymi poleceniami, takimi jak „IF” lub „THEN”. Można również stosować złożone polecenia ruchu, takie jak „FLEXLINK”, które synchronizuje serwosilnik z inną osią poprzez zdefiniowane z góry przemieszczenie.
W tego rodzaju programowania ruchu wykorzystuje się sekwencjonowanie góra-dół, tak jak w przypadku standardowego czytania i pisania w języku angielskim. W porównaniu do języków takich jak drabinka, które mają format kaskadowy, znacznie ułatwia to tworzenie i sprawdzanie programowania.
Język programowania ruchu, który posiada te cechy sprawia, że można szybko się z nim zaznajomić. Używając dedykowanego języka ruchu, języka angielskiego, można nauczyć się programowania i uruchamiania stosunkowo zaawansowanych programów ruchu w ciągu kilku dni, bez konieczności specjalistycznego szkolenia.
Zobacz jak zdefiniować parametry ruchu w kontrolerach Trio
Elastyczność w programowaniu
W celu zwiększenia elastyczności sterowniki można zwykle programować na komputerze PC, korzystając z wybranego języka komputera takiego jak C lub LabVIEW. Taka metoda umożliwia również współpracę z poziomu aplikacji komputerowej lub panelu HMI. Wiele sterowników ruchu umożliwia także programowanie w językach IEC. Programowanie to można używać do poleceń ruchu oraz do funkcji logicznych. W połączeniu z elastycznymi modułami rozszerzeń umożliwia to najnowszym sterownikom ruchu obsługę wielu aplikacji przypisanych wcześniej do sterowników PLC.
Podsumowując, zastosowanie jednego zintegrowanego kontrolera ruchu do robotów oraz innych części maszyny upraszcza proces programowania. Dzięki czemu uruchomienie linii produkcyjnej jest szybsze i łatwiejsze.
Dla Trio Motion temat integracji robotów jest kluczowy. Dzieje się tak, ponieważ przedsiębiorstwo w swojej ofercie oprócz innowacyjnych kontrolerów ruchu od pewnego czasu posiada także roboty SCARA. Czym są, jak działają i do czego służą te roboty?
