Автоматизация посредством внедрения промышленных роботов становится все более значимой в основных областях техники и превращается в средство для решения современных задач. Успех возможен только при условии полной интеграции роботов в автоматизируемую среду их применения (машины, погрузо-разгрузочное оборудование и т. д.) как с точки зрения эксплуатации, так и с точки зрения работы оператора. И здесь важную роль играет функциональный программный интерфейс KUKA.PLC mxAutomation, который в сочетании с современными промышленными средствами связи в режиме реального времени позволяет обеспечить эффективное и тонко настраиваемое дистанционное управление роботом.
Роботы не являются самоцелью, они выполняют множество различных задач, способствующих получению решений комплексной автоматизации. Они могут применяться, например, для подготовки или постобработки инструментов или изделий производственной техники или для таких манипуляций, как погрузка и разгрузка.
Удобная для конечного пользователя автоматизация машинного оборудования требует интегрирования промышленных роботов в машинные модули таким образом, чтобы необходимые изменения и улучшения, выполняемые оператором, либо применялись роботом автоматически, либо по крайней мере соответствовали эксплуатационным требованиям машины с точки зрения эргономики. Более того, все действия оператора, относящиеся к оборудованию в ячейке, в том числе и по отношению к роботу, должны выполняться с помощью единого операторского блока управления согласно принципу «применения единого пульта управления». Эти действия включают в себя стандартное операторское управление, безопасный отвод, обучение и диагностику.
Таким образом, для координации работы промышленного оборудования и роботов необходимо взаимодействие их систем управления. Изначально такие задачи выполнялись посредством параллельно соединенных сигналов, затем эти функции стали выполнять магистральные шины данных. В некоторых отраслях производства, например в литьевом формовании под давлением, также стандартизирована передача отдельных сигналов посредством интерфейса Euromap67.
Только один программный интерфейс
Чтобы обеспечить возможность программирования движений робота и машины в одной и той же локации компанией KUKA был разработан интерфейс KUKA.PLC mxAutomation. Таким образом, производители машин или интеграторы систем могут фактически интегрировать блок управления робота KUKA в свой блок управления машины. Все задачи программирования или задачи оператора для робота могут выполняться исключительно из блока управления машины на пульте управления оператора. Теперь не требуется специфических навыков программирования системы управления роботом. Оператор может управлять роботом со знакомого ему пульта машины.
Интерфейс KUKA.PLC mxAutomation, по сути, состоит из двух основных частей. Программа сервера, разработанная компанией KUKA, запускает блок управления роботом, ожидающий команду, которая должна быть передана через одну из магистральных шин данных или по UDP. Это означает, что могут использоваться интерфейсы как для ПК, так и для систем на основе ПЛК. Управляющая программа робота запускается в блоке управления машины. Эта программа создаётся с помощью языка и методов программирования блока управления машины. Чтобы обеспечить такую возможность, компания KUKA предоставляет библиотеку KUKA.PLC mxAutomation для конкретных устройств. Она интегрируется программистом в программу машины и приводит команды для робота и их параметры в соответствующий вид, передавая их по средствам шины данных на сервер KUKA.PLC mxAutomation, запущенный в контроллере робота. Сервер интерпретирует входящие данные, выполняет необходимые команды для робота и направляет возвращаемые параметры, сообщения о статусе и т. д. назад в библиотеку в блоке управления машины. Чтобы обеспечить максимально быструю и детерминированную передачу данных для робота, применяются данные циклического процесса конкретной шины данных исключительно для этих целей. Таким образом, с помощью блока управления машины возможно одновременное управление пятью роботами.
Интерфейс Kuka. PLC MxAutomation сертифицирован согласно требованиям PLCopen и предлагает функциональные блоки в соответствии с известными стандартами. Почти все функции, которые можно непосредственно запрограммировать в роботе, также доступны посредством использования библиотеки. К ним относятся общие функции, такие как считывание текущего положения робота, скорость и ускорение, а также такие функции, как чтение и запись данных с помощью цифровых вводов/выводов робота и переменных робота. Примером использования переменных параметров системы может служить бережный захват изделий или упакованных товаров, при котором используется функция ограничения момента оси робота. В рамках конфигурации KUKA.PLC mxAutomation системная переменная TORQMON_DEF может назначаться в качестве переменой интерфейса KUKA.PLC mxAutomation, которая далее может записываться посредством функции KRC_SetSysVar.
В случае осевого или декартового движения с помощью LIN, PTP или CIRC доступны соответствующие блоки. Также возможна аппроксимация движений, равно как и функции учета времени-расстояния или прерывания. Подобные функции существуют и для ручного перемещения робота, и для обучения программных точек, что означает, что и эти действия оператора могут выполняться с помощью пульта управления машины.
Преимущества по сравнению с другими подходами
Применение подхода KUKA.PLC mxAutomation имеет несколько преимуществ перед другими сопоставимыми решениями, в которых блок управления машины берет под контроль, например, приводы или двигатели робота. Блоку управления машины не нужно рассчитывать сложную кинематику робота, не требуется знаний машинных данных и характеристик манипулятора. Интерфейс KUKA.PLC mxAutomation работает непосредственно со всеми типами роботов KUKA на основе KR C4 — от компактного KR AGILUS до тяжеловесного KR 1000 titan. KUKA имеет широкий спектр зарекомендовавших себя адаптируемых и легко интегрируемых роботов: с различными пределами досягаемости и номинальными нагрузками, с возможностью установки на консолях, с удлинителями кистей роботов, с оптимизированными весовыми характеристиками и т. д.
Отсутствует риск того, что из-за недостатка данных о механических ограничениях двигателей робота, редукторов и других механических компонентов блок управления машины превысит предельно допустимые нагрузки, что приведет к преждевременной поломке робота. Кроме того, блок управления машины сохраняет все преимущества и характеристики блока управления робота KUKA, адаптированные для конкретных моделей манипуляторов, такие как энергосберегающие алгоритмы движения, нагрузок и моментов инерции, сложных процедур обработки исключений или функции безопасности в целом.
Управляющее программное обеспечение KUKA.PLC mxAutomation придает технологическим процессам больше гибкости и эффективности.