A mai ipari világban az automatizált szerszámcellák egyre fontosabbá válnak a termelés hatékonyságának és minőségének javítása szempontjából. E rendszerek magjában a Siemens PLC robotkarokkal való integrációja kulcsszerepet játszik. A Siemens PLC egy megbízható és nagy teljesítményű vezérlőeszköz, amely segíthet a robotkaroknak a feladatok pontos és stabil elvégzésében. Ez a blog végigvezeti Önt a Siemens PLC robotkarokkal való integrálásának részletes folyamatán, bemutatja az előkészítést, a lépésről lépésre végzett műveleteket, a hibakeresést és a gyakori problémákat. Gyakorlati tippeket is adunk az integráció gördülékenyebbé tételéhez. Legyen szó ipari automatizálást tanuló diákról vagy kapcsolódó munkát kezdő technikusról, ez az útmutató világos és hasznos információkat nyújt Önnek.
Főbb kifejezések, amelyeket tudnia kell az integráció előtt
Mielőtt elkezdené az integrációs folyamatot, fontos megérteni néhány alapvető kifejezést. Először is, a Siemens PLC (Programmable Logic Controller) egy digitális működési vezérlő, amely előre megírt programokat{1}} tud végrehajtani különféle ipari eszközök vezérléséhez. A robotkarok olyan mechanikus eszközök, amelyek szimulálják az emberi karok mozgását olyan feladatok elvégzéséhez, mint a munkadarabok megfogása, mozgatása és összeszerelése. Az automatizált szerszámcella egy teljes rendszer, amely robotkarokat, Siemens PLC-t, érzékelőket és egyéb berendezéseket egyesít az automatizált gyártási folyamatok megvalósításához.
Felkészülés a Siemens PLC és a robotkar integrációjára
A sikeres beilleszkedés alapja a jó felkészülés. Ez a szakasz három fő részből áll: a követelmények megértése, a hardver előkészítése és a szoftver előkészítése. Mindegyik rész kulcsfontosságú, és nem lehet figyelmen kívül hagyni.
1. Tisztázza az integrációs követelményeket és a folyamatutakat
Először is egyértelműen meg kell határoznia azokat a feladatokat, amelyeket az automatizált szerszámcella végrehajt. Például a robotkart a munkadarabok felszedésére és elhelyezésére, vagy a precíz összeszerelésre használják? Mi a szükséges gyártási sebesség és pontosság? Fel kell sorolnia a folyamat konkrét lépéseit is, például "munkadarab megfogása → emelés → célpozícióba helyezés → leengedés → elengedés". Ez a folyamat elérési útja lesz a későbbi programozás "szkriptje". Ugyanakkor meg kell erősíteni a biztonsági követelményeket, például a vészleállító gombokat és a biztonsági ajtókat, amelyeket a Siemens PLC vezérlési logikájába kell integrálni a gyártás biztonsága érdekében.
2. Hardver előkészítés
Az integrációhoz szükséges hardver elsősorban Siemens PLC-t (például S7-1200 vagy S7-1500 sorozat), robotkarokat (Siemens PLC-vel kompatibilis, például ABB IRB6700 vagy Epson robotkarokat), ipari kapcsolókat, árnyékolt Ethernet kábeleket (Cat6 vagy újabb ajánlott), érzékelőket, szenzorokat és fotoximity kapcsolókat, érzékelőket (végálláskapcsolók). (fogóhengerek).
A hardver előkészítésekor meg kell győződnie arról, hogy minden eszköz kompatibilis. Például a Siemens PLC-nek támogatnia kell a robotkar által használt kommunikációs protokollt. Az elektromágneses interferencia csökkentése érdekében szintén ajánlott árnyékolt kábelek használata és jó földelés biztosítása, ami nagyon fontos a rendszer stabilitása szempontjából. Ezenkívül egy I/O-allokációs táblázatot kell rajzolnia, hogy egyértelmű bemeneti és kimeneti címeket rendeljen hozzá a Siemens PLC érzékelőihez és működtetőihez. Az I/O pontok bármilyen rossz leképezése nagy nehézségeket okozhat a későbbi hibakeresés során.
3. Szoftver előkészítés
Az integrációhoz használt fő szoftver a Siemens TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal), amely a Siemens PLC mérnöki fejlesztési platformja. Lehetővé teszi a hardver konfigurálását, a programok írását és a rendszer hibakeresését. Telepítenie kell a TIA Portal megfelelő verzióját (a V13 vagy újabb ajánlott), és meg kell győződnie arról, hogy támogatja a Siemens PLC modelljét.
Ezenkívül szüksége lehet a robotkar konfigurációs szoftverére (például RobotStudio az ABB robotkarokhoz). Ezek a szoftvereszközök segítenek a robotkar paramétereinek beállításában és a Siemens PLC-vel való kommunikációban. Az integráció megkezdése előtt a munka hatékonyságának javítása érdekében ismernie kell ezeknek a szoftvereknek az alapvető műveleteit.
Lépésről{0}}-Útmutató a Siemens PLC robotkarokkal való integrálásához
Az előkészítő munka végeztével megkezdhetjük a formális integrációt. Ez a folyamat négy fő lépésre oszlik: hardvercsatlakozás, kommunikációs protokoll konfigurálása, programírás és HMI beállítása. Ezen lépések sorrendben történő követése biztosíthatja az integráció zökkenőmentes előrehaladását.
1. Hardver csatlakozás
A hardveres csatlakozás első lépése a hálózat kiépítése. Csatlakoztassa a Siemens PLC-t és a robotkart az ipari kapcsolóhoz árnyékolt Ethernet-kábelek segítségével helyi hálózat kialakításához. Megjegyzendő, hogy a Siemens PLC és a robotkar IP-címét ugyanabban a hálózati szegmensben kell beállítani, hogy elkerüljük az IP-ütközéseket. Javasoljuk, hogy mindkét eszközhöz statikus IP-címet állítson be az egyszerű kezelés érdekében.
Ezután csatlakoztassa az érzékelőket és aktorokat a Siemens PLC bemeneti és kimeneti moduljaihoz az I/O allokációs táblázat szerint. Például csatlakoztassa a végálláskapcsoló jelvezetékét a Siemens PLC bemeneti moduljához, és csatlakoztassa a megfogóhenger vezérlővezetékét a kimeneti modulhoz. Csatlakoztatáskor ügyeljen a jel típusára (NPN/PNP, alapesetben nyitott/normál zárt), hogy megbizonyosodjon a helyes csatlakozásról. Végül csatlakoztassa a vészleállító gombot és a biztonsági ajtót a Siemens PLC-hez magas-szintű reteszként, hogy a rendszer azonnal le tudja állítani a veszélyes műveleteket vészhelyzet esetén.
2. Kommunikációs protokoll konfigurálása
A Siemens PLC és a robotkarok közötti hatékony kommunikáció az integráció kulcsfontosságú láncszeme. Az általánosan használt kommunikációs protokollok a Modbus TCP és a Profinet. Itt példának vesszük a Modbus TCP-t, hogy elmagyarázzuk a széles körben használt és könnyen megvalósítható konfigurációs folyamatot.
Először konfigurálja a Siemens PLC-t Modbus TCP-kliensként a TIA portálon. Adja hozzá az „MB_CLIENT” funkcióblokkot, és állítsa be a kulcsparamétereket, például a cél IP-címét (a robotkar IP-címe), a portszámot (alapértelmezett 502), a kommunikációs időtúllépési időt és az újrapróbálkozások számát. Ezután a robotkar oldalán engedélyezze a Modbus TCP szerver funkciót a betanító függő vagy konfigurációs szoftveren keresztül, és állítsa be a megengedett regisztertartományt és funkciókód engedélyeket.
Megjegyzendő, hogy a Siemens PLC a big{0}}endian módot használja a több-bájtos adatok tárolására, míg egyes robotkarok a little-endian módot használhatják. Ezért a lebegőpontos-pontos vagy egész számok átvitelekor módosítani kell a bájtsorrendet a Siemens PLC program "SWAP" utasításával, hogy az adatformátum konzisztens legyen. Ez a lépés nagyon fontos az adatok összetévesztésének elkerülése érdekében. Ha Profinet protokollt használ, importálnia kell a robotkar GSD fájlját a TIA Portalba, és konfigurálnia kell a Profinet IO eszköz paramétereit.
3. Programírás Siemens PLC-ben
A programírás a Siemens PLC és a robotkar összehangolt működésének vezérlésének magja. A programnak tartalmaznia kell inicializálási eljárásokat, kézi vezérlési eljárásokat és automatikus vezérlési eljárásokat. A programozásnak követnie kell az állapotgép logikáját, hogy a programszerkezet világos és könnyen karbantartható legyen.
Az inicializálási program a kimeneti jelek visszaállítására és a belső zászlók törlésére szolgál a rendszer indulásakor, biztosítva, hogy minden eszköz biztonságos állapotban legyen az indításkor. A kézi vezérlőprogram hibakeresésre és karbantartásra szolgál. Lehetővé teszi a kezelők számára a robotkar egyes tengelyeinek mozgását gombokkal vagy HMI-vel (például léptetésvezérléssel). A hibakeresés biztonsága érdekében a kézi mód sebességének sokkal kisebbnek kell lennie, mint az automatikus módé.
Az automatikus vezérlőprogram a rendszer magja. Segédreléket vagy adatregisztereket használ az aktuális állapot megjelenítésére (például "kezdeti állapot", "megragadási állapot", "mozgó állapot"). Ha az aktuális állapot igaz és az átviteli feltétel teljesül (például az érzékelő jel triggerelése vagy az időzítő késleltetése), a következő állapot aktiválódik, és az aktuális állapot visszaáll. Például "megfogási állapotban" a Siemens PLC egy megfogó záró jelet ad ki, és elindít egy időzítőt. Az időzítő lejárta után (a munkadarab szilárdan megragadása érdekében) a rendszer a következő állapotba lép. A program írásakor logikai reteszeléseket és védelmeket is hozzá kell adni. Például a megragadási művelet végrehajtása után észlelni kell a "megfogási siker" jelet (például egy vákuumnyomás kapcsolót). Ha nem észleli, a rendszernek riasztási állapotba kell lépnie.
4. HMI beállítás
A HMI (Human{0}}Machine Interface) a híd a kezelő és a rendszer között. A HMI-n keresztül a kezelő elindíthatja/leállíthatja a rendszert, beállíthatja a paramétereket és figyelemmel kísérheti a működési állapotot. A Siemens TIA portálon konfigurálhatja a HMI-t (például a SIMATIC TP1200 Comfort), és adatcserét létesíthet a Siemens PLC-vel.
Be kell állítani a HMI megjelenítési felületét, beleértve a rendszer aktuális állapotát, a robotkar helyzetét, riasztási információkat stb. Ezzel egyidejűleg állítsa be a HMI kezelőgombjait úgy, hogy indítsa, leállítsa és kézi vezérlési parancsokat küldjön a Siemens PLC-nek. Az adatcsere a HMI és a Siemens PLC között belső regisztercímek egyeztetésével valósul meg. Egy jó HMI kialakítás egyszerűbbé és intuitívabbá teheti a rendszer kezelését.
Az integrált rendszer hibakeresése és optimalizálása
A programírás és a konfigurálás befejezése után hibakeresésre van szükség annak érdekében, hogy a rendszer stabilan működjön és megfeleljen a gyártási követelményeknek. A hibakeresés offline szimulációra, online hibakeresésre és teljesítményoptimalizálásra oszlik.
1. Offline szimuláció és statikus hibakeresés
A robotkar tápellátásának csatlakoztatása előtt használja a TIA Portal szimulációs funkcióját, vagy kényszerítse az I/O jeleket annak ellenőrzésére, hogy a Siemens PLC program logikai folyamata megfelel-e a tervezési szándéknak. Fókuszáljon annak ellenőrzésére, hogy az állapotátmenet helyes-e, és hogy a reteszelési feltételek hatékonyak-e. Ezzel a lépéssel előre meg lehet találni és megoldani a legtöbb logikai hibát, csökkentve az online hibakeresés kockázatát.
2. Online hibakeresés
Az online hibakeresés a tényleges hardver csatlakoztatásával történik. Először hajtsa végre az egy-lépéses végrehajtást: lépésről lépésre indítsa el az állapotátmenetet, figyelje meg, hogy az egyes állapotok kimenetei megfelelőek-e, és hogy az érzékelő jelét megfelelően visszacsatolják-e. Ezután hajtson végre egyetlen-ciklusos műveletet a teljes munkaciklus végrehajtásához, és ellenőrizze az egyes műveletek koherenciáját és pontosságát. Végül hajtson végre több-ciklusú folyamatos működést a tényleges gyártási helyzet szimulálásához, és figyelje meg a rendszer stabilitását, valamint azt, hogy a gyártási ütem megfelel-e a követelményeknek.
A hibakeresési folyamat során, ha problémákat talál (például a robotkar nem mozdul, helytelen pozíció vagy logikai zavar), a Siemens PLC diagnosztikai funkciójával ellenőrizheti az I/O valós idejű állapotát, a CPU hibanaplóit és a kommunikáció állapotát, ami segít gyorsan megtalálni a problémát. Például, ha a robotkar nem mozdul, ellenőrizheti, hogy a megfelelő állapot aktiválva van-e, elküldték-e a kimeneti parancsot, és hogy a külső vezetékek meglazultak-e.
3. Teljesítményoptimalizálás
Miután a rendszer stabilan működik, a teljesítmény optimalizálására van szükség a termelés hatékonyságának javítása érdekében. A program logikáját optimalizálhatja a szükségtelen várakozási idő lerövidítése és a rendszer válaszsebességének javítása érdekében. Például állítsa be a robotkar gyorsítási és lassítási paramétereit, hogy simábbá és gyorsabbá tegye a mozgást. Ugyanakkor beállíthat egy szívverés-érzékelő mechanizmust: a Siemens PLC időszakonként egy adott regiszterre vonatkozó olvasási kérést küld a robotkarnak, hogy megítélje a kapcsolat állapotát. Ha rendellenességet talál, azonnal riasztás indítható, vagy újraindítható a kommunikációs feladat.
Ezenkívül a moduláris programozás segítségével különböző funkciókat (mint például kézi vezérlés, automatikus vezérlés és riasztás) különböző alprogramokra lehet osztani. A főprogram csak a hívásokért és az állami irányításért felelős, így a programszerkezet áttekinthetőbbé és könnyebben karbantarthatóvá és átültethetővé válik. Szintén jó szokás, ha világos megjegyzéseket fűz a programhoz, amelyet mások számára is kényelmes, és a későbbiekben Ön is áttekinthet.
Gyakori problémák és megoldások az integrációban
A Siemens PLC és a robotkarok integrációs folyamata során előfordulhat néhány gyakori probléma. A megfelelő megoldások elsajátítása segíthet a problémák gyors megoldásában, és elkerülheti a projekt előrehaladását.
1. Kommunikáció megszakítása
Okok: IP-cím ütközés, blokkolt kommunikációs port, laza hálózati kábel vagy elektromágneses interferencia.
Megoldások: Ellenőrizze a Siemens PLC és a robotkar IP-címét, és győződjön meg arról, hogy ugyanabban a hálózati szegmensben vannak, és nincs ütközés; ellenőrizze a tűzfal beállításait, és győződjön meg arról, hogy az 502-es port (Modbus TCP-hez) nincs blokkolva; ellenőrizze, hogy a hálózati kábel megfelelően csatlakozik-e, és szükség esetén cserélje ki a sérült kábelt; erősítse meg a földelést, és használjon árnyékolt kábeleket az elektromágneses interferencia csökkentése érdekében.
2. Adatzavar
Okok: Inkonzisztens adattárolási módok (nagy-endian/little-endian) a Siemens PLC és a robotkarok között, vagy helytelen adathossz-beállítás.
Megoldások: A bájtsorrend beállításához használja a Siemens PLC program "SWAP" utasítását; ellenőrizze az adathossz beállítását, és győződjön meg arról, hogy a küldő és a fogadó adathossza konzisztens. Például 32 bites valós számok továbbításakor két egymást követő tartóregisztert kell elfoglalni, és a kezdőcímnek párosnak kell lennie.
3. A robotkar mozgásának eltérése
Okok: Helytelen célpozíció-adatok, a robotkar laza mechanikus részei vagy rendellenes jeladó visszajelzés.
Megoldások: Ellenőrizze és javítsa ki a Siemens PLC-ben tárolt célpozíció-adatokat; ellenőrizze, hogy a robotkar nincs-e meglazulva, és húzza meg őket; ellenőrizze a jeladó visszacsatoló jelét, és szükség esetén cserélje ki a hibás jeladót.
4. A rendszer nem indul el automatikusan
Okok: A biztonsági retesz nincs kioldva (például a biztonsági ajtó nincs becsukva), vagy az inicializálási program hibás.
Megoldások: Ellenőrizze, hogy a biztonsági ajtó, a vészleállító gomb és más biztonsági reteszek normál állapotban vannak-e; ellenőrizze a Siemens PLC inicializálási programját, törölje a hibajelzőket, és győződjön meg arról, hogy a rendszer biztonságos kezdeti állapotban van.
Következtetés: A Siemens PLC-integráció értéke az automatizált szerszámcellákban
A Siemens PLC robotkarokkal való integrálása az automatizált szerszámcellákhoz nagymértékben javíthatja a termelés hatékonyságát, csökkentheti a munkaerőköltségeket és biztosíthatja a termékminőséget. A blogban bemutatott előkészítési, integrációs lépések, hibakeresési és optimalizálási módszerek követésével sikeresen befejezheti az integrációs munkát. Az integráció kulcsa a követelmények világos megértése, a teljes előkészületek elvégzése, valamint a rendszer gondos hibakeresése és optimalizálása.
A Siemens PLC egy megbízható és nagy teljesítményű vezérlőmag, jó kompatibilitása és gazdag funkciói ideális választássá teszik az ipari automatizálási integrációhoz. Legyen szó kis automatizált szerszámcelláról vagy nagy-léptékű gyártósorról, a Siemens PLC fontos szerepet játszhat. Reméljük, hogy ez a blog segít jobban megérteni és elsajátítani a Siemens PLC és a robotkarok integrációs technológiáját. Ha bármilyen kérdése van a művelet során, forduljon a Siemens hivatalos dokumentációjához, vagy forduljon szakemberhez.
