Как упростить архитектуру управления декартовыми координатными роботами

Барри Веллер, менеджер по продукции Mitsubishi Electric

Принято считать, что для того, чтобы оставаться конкурентоспособными, отрасли должны внедрять стратегии бережливого производства для повышения эффективности процессов.

Ключевым действием может быть уменьшение количества деталей, то есть количества компонентов в сборке или системе. Это особенно сложно, когда речь идет о высокоточных декартовых координатных (линейных) приложениях движения.

В этих случаях машиностроителям часто приходилось использовать как ПЛК, так и компьютерные числовые контроллеры (ЧПУ), чтобы полностью управлять движением внутри станка — до сих пор.

Роботы с декартовыми координатами широко используются для автоматизации таких функций машин, как механическая, лазерная или плазменная резка, что позволяет быстро создавать высококачественные изделия, соответствующие требованиям заказчика.

Хотя робот с декартовыми координатами и станок с числовым программным управлением (ЧПУ) не обязательно являются одним и тем же, движением обоих обычно управляет система ЧПУ.

Причина этого заключается в простоте программирования траекторий управления движением с помощью компьютерных числовых контроллеров и их языка G-Code.

Этот язык программирования отличается тем, что он указывает машинам, куда и как двигаться, на основе изображений и файлов автоматизированного проектирования/производства (CAD/CAM).

G-код считывает файлы CAD/CAM для предполагаемых конечных продуктов и преобразует их в траектории и направления для сервоприводов ЧПУ внутри робота с декартовыми координатами.

В результате высокоточные, точные и воспроизводимые движения позволяют создавать даже самые сложные и необычные 2D-формы и контуры.

Хотя решения с ЧПУ хорошо работают в качестве контроллеров роботов, они не могут контролировать и управлять другими компонентами, такими как электромагнитные клапаны, зажимы и воздушные шланги — для этого устройству необходим ПЛК.

Теоретически это могло бы обеспечить точное управление инструментом и обратную связь для всех различных частей автоматизации, устраняя необходимость в системах ЧПУ.

Однако написание кода управления движением для декартовых координатных роботов на любом из пяти языков ПЛК было бы довольно сложной задачей. Следовательно, машиностроители и пользователи должны использовать эти две разные системы управления для одной машины.

Однако это решение далеко от идеального:дополнительное оборудование только увеличит общую стоимость владения машиной, а также может повлиять на время сборки/ввода в эксплуатацию.

На самом деле два отдельных блока управления должны обмениваться критичной ко времени информацией, что увеличивает потенциальное время цикла и увеличивает вероятность флуктуаций связи, которые могут рассинхронизировать процессы на базе ПЛК и ЧПУ на одном станке.

Комплексный подход к программированию движений, управлению и обратной связи

Чтобы решить эти проблемы, производители компонентов и систем автоматизации производства начинают вкладывать средства в технологии управления движением, которые пересекают границы между ПЛК и системами ЧПУ, чтобы создавать интегрированные контроллеры станков, которые объединяют ключевые функции обоих решений.

Хорошим примером является контроллер движения MELSEC iQ-R от Mitsubishi Electric и его дополнительная библиотека G-Code. Выбрав это решение, машиностроители могут использовать сервоприводы общего назначения и ПЛК серии MELSEC iQ-R для реализации возможностей ЧПУ, если это необходимо, установив библиотеку G-Code.

Это позволяет программировать высокоточные сложные траектории и профили резки в G-коде без необходимости использования компьютерных числовых контроллеров.

Точнее, дополнительная функция помогает системе следовать инструкциям по программированию, специфичным для ПЛК, таким как Motion SFC (последовательные функциональные схемы), а также автоматически генерировать и считывать профили движения из файлов CAD/CAM.

Программы G-кода, доступные в текстовом формате, можно легко редактировать на ЧМИ Mitsubishi Electric или в любом универсальном редакторе.

Благодаря устранению необходимости в отдельных аппаратных компонентах ПЛК и ЧПУ система MELSEC iQ-R может синхронизировать различные процессы на одном станке и сократить время цикла.

Кроме того, возможность использовать одно решение для различных задач, включая обработку с ЧПУ, и легко переключаться между ними позволяет машиностроителям использовать его для управления всей производственной линией.

В результате предприятия могут извлечь выгоду из очень гибкой, быстрой и экономичной системы, которая действительно оптимизирует их производственные процессы, обеспечивая при этом качество и согласованность.