Przygotowując roboty do pracy przy przenoszeniu materiałów, programiści mogą teraz korzystać z platform PAC i języków, które już znają.
Firmy produkujące dobra konsumpcyjne i artykuły żywnościowe zatrudniają specjalistów przeszkolonych do zarządzania złożonymi zakładowymi sieciami komunikacyjnymi. Ponieważ firmy te szukają sposobów, by na większą skalę wykorzystywać roboty przy podnoszeniu, pakowaniu i paletyzowaniu (picking, packing, and palletizing ? 3P) ? kosztem linii wyspecjalizowanych do realizacji konkretnego zadania ? roboty muszą być w stanie komunikować się łatwo i skutecznie w ramach istniejących sieci.
Gdyby roboty przyjmowały polecenia od sterownika PAC, a nie od własnej, wyspecjalizowanej i prawnie chronionej platformy sterującej, wówczas możliwe byłoby zagnieżdżenie robotów wykonujących zadania 3P w systemach kontroli produkcji, zamiast integracji ich z tymi systemami.
Dlaczego zagnieżdżone jest lepsze
Do zastosowań charakterystycznych dla procesu, takich jak spawanie lub malowanie, chcemy używać standardowych robotów wraz z ich własnymi, prawnie chronionymi systemami sterowania i oprogramowaniem przeznaczonym do danego zastosowania. Funkcjonują one w większym kontekście produkcyjnym i są zintegrowane z sieciami sterującymi, ale przez większość czasu wykonują swoje zadania. Oprogramowanie sprzętowe sterownika zawiera dużą ilość informacji charakterystycznych dla danego procesu ? na przykład algorytmy zaprojektowane do optymalizacji procesu spawania łukowego, mające zagwarantować gładkie początki łuku i do minimum zmniejszyć rozpryskiwanie. Kontrola wewnętrzna także dba o zapewnienie rezerw mocy obliczeniowej.
Roboty zaprojektowane do tych zastosowań można kupić z wbudowaną lub wybraną z bibliotek zastosowań większą częścią oprogramowania charakterystycznego dla procesu. Przyspiesza to rozruch, ale takie wyspecjalizowane oprogramowanie jest czymś w rodzaju czarnej skrzynki dla większości inżynierów działających na rynku, którzy nie przeszli określonego przeszkolenia. Nie mają oni zbyt wielu szans, by zrozumieć, co dzieje się pod obudową, ale w większości przypadków przy tym typie zastosowań nie jest to większym problemem.
Roboty w większej liczbie zastosowań
W branży dóbr konsumenckich i przetwórstwa żywności większość robotów wykonuje zadania związane z transportem materiałów, takie jak montaż, pakowanie i paletyzacja. W tej sytuacji proces integracji polegający na połączeniu sterownika robota z resztą gniazda niesie ze sobą nowe wyzwania, zwiększa koszt procesu rozruchu i wydłuża go.
Prezes Robotic Industries Association Jeff Burnstein ogłosił niedawno, że spodziewa się ciągłego wzrostu w sektorze transportu materiałów. ? Transport materiałów ma duże znaczenie w prawie każdej branży i roboty cały czas znajdują nowych użytkowników ? powiedział.
Zespoły, których zadaniem jest instalacja, integracja i codzienna obsługa tych robotów, muszą mieć znaczne doświadczenie w pracy z robotami. Nie jest to typowy zestaw umiejętności, jaki można często znaleźć w zakładach wytwarzających dobra konsumenckie i zajmujących się przetwórstwem żywności. Jeśli inżynier nadzorujący gniazdo nie ma wystarczającego doświadczenia w tej dziedzinie, może być trudno zoptymalizować instalację w kontekście większej linii produkcyjnej, a ostateczne rezultaty mogą nigdy nie być całkiem zadowalające.
By producenci robotów mogli wkroczyć na ogromny i rozrastający się sektor transportu materiałów, producenci OEM mają dwa wyjścia: wyszkolić więcej specjalistów na te rynki lub uznać, że w branży tej jest już wystarczająco dużo kompetentnych specjalistów od PAC i wykorzystać tę bazę wiedzy oraz opracować technologię, która pozwoli specjalistom w dziedzinie sterowników PAC/PLC programować i obsługiwać roboty.
Debiut
Jeden przypadek takiej współpracy w dziedzinie wiedzy fachowej miał miejsce w październiku 2010 roku na 2010 Pack Expo w Chicago. Zaprezentowano tam rozwiązanie, które umożliwiało sterowanie i programowanie robota bezpośrednio z PAC, w tym przypadku ? platformy Rockwell Automation ControlLogix PAC. W efekcie użytkownicy mogą teraz programować, wprowadzać i wspierać rozwiązania dla systemów zrobotyzowanych, wykorzystując wiedzę fachową z dziedziny PAC/PLC dostępną w zakładzie.
Podczas gdy goście na Pack Expo mogli poznać implikacje dla automatycznych rozwiązań z dziedziny pakowania i paletyzacji, technologia ta ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie do przenoszenia materiałów wykorzystuje się automatykę zamiast robotów. W branży dóbr konsumenckich lub przetwórstwie żywności wiedza z dziedziny sterowników robotów staje się zbędna, ponieważ zastosowania takie jej nie wymagają. Podnoszenie dzbanka z przenośnika i umieszczanie go w kartonie nie wymaga takiego poziomu wyrafinowania kontroli procesu, jakiego wymaga spawanie elementów ze stali nierdzewnej.
Użytkownicy mogą zrezygnować ze sterownika robota i wykorzystać oprogramowanie do sterowania robotem.
Producenci OEM robotów stosują inne podejście do osiągnięcia tego samego celu: sterowanie robotem za pośrednictwem sterowników PAC. Na przykład jeden z producentów robotów na Pack Expo zaprezentował technologię, która pozwala robotom działać bezpośrednio z PAC przy użyciu oprogramowania Kinematics firmy Rockwell.
Oprogramowanie, opracowane w ciągu ostatnich kilku lat, pozwala użytkownikowi końcowemu wyeliminować dodatkowe urządzenia sterujące ruchem i zabezpieczenia, oprogramowanie oraz specjalną technologię potrzebną do integracji robotów do konkretnych zastosowań. Dane płyną bezpośrednio z PLC do napędów podłączonych do robota.
Lepsza kontrola
Wydział Motoman Robotics Division firmy Yaskawa zaprezentował rozwiązanie, które umożliwia sterowanie nawet w 15 osiach i kierowanie wszystkimi robotami z asortymentu tej firmy. Brama znajduje się w płycie backplane sterownika PLC i pełni rolę koprocesora, na którym Motoman uruchamia swoje własne oprogramowanie kinematyczne. Motoman skonfigurował swoje napędy Sigma5 tak, by przesyłały dane przez EtherCAT, umożliwiając napędom podawanie swojego statusu. Brama zastępuje procesor wyższego poziomu sterownika robota, na którym normalnie działałoby oprogramowanie kinematyczne. Teraz każdy pracownik zakładu ze znajomością RSLogix może utrzymywać produkcję przy użyciu robotów. Zakład nie musi już mieć własnego programisty.
Dzięki wykorzystaniu tej metody programowanie robota nie jest już trudne, ale może wymagać pewnej praktyki. Z technicznego punktu widzenia wykorzystuje ona ten sam typ logiki drabinkowej. Kiedy robot musi coś zrobić, programista dodaje tę instrukcję do sekwencji. Jeśli piszecie programy dla siłowników liniowych, mechanizmów innych typów i sterowania napędami, różnica jest niewielka.
Jednak wymaga to bardziej złożonego sposobu myślenia. Taki siłownik liniowy nie ma zbyt długiej listy możliwych ruchów. Może poruszać się do przodu lub w tył i zatrzymywać w różnych punktach pomiędzy skrajnymi położeniami. Robot, z drugiej strony, ma wiele możliwości. Programista musi jednocześnie myśleć o kilku osiach ruchu. Określenie, co musi się stać z punktu widzenia danej pozycji na każdej osi, jest często większym wyzwaniem niż umieszczenie odpowiednich instrukcji w programie. Radzenie sobie z ?kinematycznie interesującym? ruchem wymaga pewnego poziomu kreatywności, ale faktyczne programowanie nie jest skomplikowane.
Korzyści zaczynają się pierwszego dnia i cały czas ich przybywa
Korzyści wynikające z możliwości modyfikacji własnych programów stają się oczywiste. W przypadku takiego projektu inżynier ds. systemów sterowania po prostu uruchamia swoje narzędzia do programowania PAC, wprowadza potrzebne instrukcje dodatkowe, a system jest gotowy do programowania i rozruchu.
Korzyści płynące z wykorzystywania robotów sterowanych za pomocą PAC pojawiają się w momencie rozpoczęcia projektu automatyzacyjnego i trwają przez cały czas ich eksploatacji. Od samego początku użytkownicy doświadczają bardziej całościowego uruchomienia projektu ? mniej czasu upływa między dostarczeniem urządzeń i chwilą, gdy działają one pełną parą.
Co zazwyczaj spowalnia proces uruchamiania? Integracja i usuwanie błędów. Używanie standardowego sterownika PAC umożliwia przeprowadzenie tego procesu zanim urządzenie w ogóle wyjdzie od producenta OEM. W trakcie procesu projektowania użytkownik może przekazać producentowi dane aplikacji ? można je wykorzystać do symulacji otoczenia i oglądania robota w akcji na PC. Użytkownik może następnie modyfikować dane stosownie do potrzeb. Wszystkie te narzędzia prowadzą do bardzo ścisłej synchronizacji ruchu robota z peryferyjnymi urządzeniami we/wy, takimi jak czujniki i przenośniki. Skutek jest taki, że integracja systemu staje się czymś niewiele większym niż budowa maszyny, co skraca cykl rozruchowy o całe tygodnie.
Poprawiona diagnostyka i bezpieczeństwo danych
Gdy tylko system automatyki wykorzystujący roboty zacznie działać w środowisku produkcyjnym, na przykład na linii montażowej lub pakującej, natychmiastowe korzyści wynikające z elastyczności robotów łatwo dają się zauważyć. Wprowadzanie zmian w systemie wyspecjalizowanym do realizacji konkretnego zadania jest o wiele trudniejsze w przypadku, gdy okoliczności tego wymagają, jako że sprzęt i oprogramowanie ma zazwyczaj o wiele mniejszy margines na wprowadzanie modyfikacji. W przypadku zastosowania robota inżynierowie mogą wykorzystywać PAC do przeprogramowania czynności, wykorzystując nowy profil ruchu do nowego zadania. Udoskonalenia można wprowadzać ?w biegu?, bez konieczności zatrzymywania aplikacji.
Kolejną poważną korzyścią wynikającą ze stosowania platformy PAC jest szybsza i prostsza diagnostyka w porównaniu z systemem wyspecjalizowanym. Użytkownik końcowy może zastosować względem robotów narzędzia do analizy trendów i diagnostyki w celu szybkiej identyfikacji i analizy problemów, skracając przestoje potrzebne na konserwację. Na przykład, jeśli chodzi o RS Logix, inżynier ds. systemów sterowania może monitorować moment obrotowy każdego napędu, wykrywać przypadki przekroczenia tolerancji i planować wymianę urządzenia, zanim nastąpi usterka. Czas działania robotów zostaje zoptymalizowany w wyniku planowej konserwacji, a nie nieplanowanej awarii.
W przypadku zastosowania oddzielnego sterownika robota i sterownika PLC, w razie awarii systemu, np. przerwy w dopływie energii elektrycznej, trudno zagwarantować, że kopia zapasowa zawartości pamięci robota będzie zsynchronizowana z kopią zapisaną w PLC. Jeśli przerwa w zasilaniu spowoduje utratę pamięci, użytkownik końcowy często nie może mieć pewności, że posiada najbardziej aktualną wersję kopii zapasowej pamięci robota i sterownika PLC. Problem ten zostaje wyeliminowany, gdy wszystkim zarządza PAC.
Sektor transportu materiałów w branży dóbr konsumenckich i produkcji artykułów żywnościowych jest gotów, by się rozwijać. Firmy chcą automatyzować linie montażowe, pakujące i podobne linie produkcyjne, ale chcą dokonać tego, nie ponosząc kosztów i unikając ?sztywności? związanej z systemem wyspecjalizowanym do realizacji konkretnego zadania. Teraz mają nową opcję: roboty sterowane za pomocą PAC, które wprowadzą elastyczność do branży produkcyjnej, i to na wielką skalę.
Erik Nieves jest dyrektorem ds. technologii w Yaskawa Motoman Robotics.
CE