全新控制系统实现机械手升级

作者:文/宁波伟立机器人科技有限公司 黄焕校 裘泉军 文章来源:PT《现代塑料》2014年8月刊 发布时间:2014-08-25
为满足注塑企业对生产自动化和各种信息集成越来越高的要求,宁波伟立机器人科技有限公司成功开发出了更高效,更智能,更便捷的控制系统,从而使其MAX系列机械手产品得到了全面升级.

为满足注塑企业对生产自动化和各种信息集成越来越高的要求,宁波伟立机器人科技有限公司成功开发出了更高效、更智能、更便捷的控制系统,从而使其MAX系列机械手产品得到了全面升级。

随着注塑工业的飞速发展和生产规模不断扩大,生产过程日趋复杂,对注塑企业的生产自动化和各种信息的集成要求越来越高。也就是说,注塑企业所采用的机械手需要拥有一套具有高速通信速率、及时反馈信息、更短通信周期及更精密的控制系统。宁波伟立机器人科技有限公司结合多年的行业应用经验和国际先进的控制技术,成功研发了具备上述特性的高效机械手控制系统。因装备此系统而得到升级的伟立MAX系列机械手现已正式投入市场。

伟立机械手新型控制系统的结构主要分为控制层、控制设备层和软件,下面将分别从这三方面进行介绍。

控制层

该系统的控制层为CAN总线控制系统,CAN即是遵从ISO国际标准化的串行通信协议的控制器局域网络(Controller Area Network)。CAN总线采用了多主竞争式总线结构,具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主次,因此可在各个节点之间实现自由通信。

CAN总线采用非破坏性仲裁技术,当两个节点同时向网络上传送数据时,优先级低的节点主动停止数据发送,而优先级高的节点则不受影响继续传输数据,有效避免了总线冲突。

CAN控制器工作于多种方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。

CAN总线的特点可以总结为:数据通信没有主从之分,任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信,靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序,高优先级节点信息在134μs通信;多个节点同时发起通信时,优先级低的避让优先级高的,不会对通信线路造成拥塞;通信距离最远可达10km(速率低于5kbps),速率可达到1Mbps(通信距离小于40m); CAN总线传输介质可以是双绞线和同轴电缆,抗干扰性强。

CAN控制器遵从CanOpen通信协议。CANopen是基于CAN的高层协议,也是由CAN-in-Automation(CiA)定义的标准之一,并且在发布后不久就获得了广泛的承认。尤其是在欧洲,CANopen协议被认为是在基于CAN的工业系统中占领导地位的标准。

基于CAN的CANopen分布式工业自动化系统,保证网络节点互用性的同时允许节点的功能随意扩展。

CANopen协议是一个开放性的协议,作为欧洲的嵌入式网络标准,它符合欧洲最重要的工业现场总线标准EN-50325-4。CANopen网络可实现远距离传输(≤10km),工作速率可调(1Mb/s≥通讯速率≥5kb/s) 。

CANopen协议的优势包括:实时性,可实时数据交换;抗干扰性,可靠性高;开放性协议、兼容性强;网络结构简单,接线方便,便于维护;通过手持操作器可读取伺服设备信息(参数、报警信息),并可直接调整参数。

控制设备层

该系统的控制设备层为全新的台达A2系列伺服系统(台达是国际知名品牌,在全球有106个营运分支机构,服务快捷)。该系列全系通过了CE和UL认证、伺服IP20(国际标准)防护等级认证,以及电动机IP65(美国国家标准)防护等级认证。现在伟立升级后的所有标准型MAX机械手都配备了此系列伺服系统(功率范围覆盖100W-7.5kW)。它们支持CANopen总线及台达自己的总线DMCNET,且具有全闭环、电子凸轮等运动控制功能;其编码器的分辨率高达1280000PPR(20Bit),能够使伺服电动机定位更精准、运行更平稳,而通信型编码器信号能够使通信更加稳定,不易受干扰,且省配线,维护方便;具有自动共振抑制(自动消除长皮带等机构的共振)及自动摆振抑制(自动消除长摆臂机构的摆振)的功能。

作为台达高性能伺服系统产品,A2系列伺服系统是高解析型网络伺服,功率范围100W~15kW;实施第二路编码器反馈,支持光学尺及辅助编码器通讯,实现全闭环控制;采用通信型高解析度编码器(20bit),目前是增量型;实施高速网络通信控制,支持CANopen(1Mbps);具有高速的反应频宽及卓越的抑振能力;采用64组内部位置Pr模式控制;采用多种方式实现同步传动;速度环相应频宽达到1000Hz;脉波输入频率最高至4Mpps。

软件

该系统软件的架构分为开发与应用层、实时调度层和实时控制层,实现对运动轴及IO的实时控制,不受windows系统的速度影响;软件支持直线插补、圆弧插补以及PT功能,满足高速、复杂运动轨迹控制要求;采用工业标准软件开发平台,符合国际公认的IEC6113-3工业控制语言标准编程环境;支持网络通讯、WIFI等远程诊断,可满足客户未来网络化、实时监控及远程维护等要求;可辅助实现防撞、随动、抑制抖动、WIFI控制及轨迹优化功能。

具体到软件系统的应用功能模块,可实现如下功能:支持各个轴位置的实时反馈,精确定位轴的当前位置;简易的动作教导方式,使操作者根据说明书,能快速熟悉教导方式;快捷的修改动作行功能,支持在运动中进行位置微调、速度调整和弧度调整等;实时监视所有IO信号的轴状态,支持轴信号、注塑机信号及其他备用信号等所有信号的实时状态监控;详细的报警信息日志,完美结合伺服驱动的报警状态及报警编号,实现各种报警的快速查询与解决;支持可选式信号检测,如运动中可选式全程检测信号;支持模内移动、模内旋转、模内埋入等模内功能,满足一切模内多维度动作要求;锁定IO状态、横出保护和下降保护,有效保障安全生产;支持多轴同步动作、下降待机及自动交换治具等特殊要求功能,从而更智能、更高效地实现自动化生产;支持多个子程序运行,实现无障碍式运行,让动作更快捷、生产更高效;支持注塑机BCD码通信,实现不同模具自动调用模组动作;支持高效堆叠、抽样和试模,充分满足生产要求;支持各种时间设定。

新型控制系统结构图

CAN控制器

CANopen控制示意图(上);台达A2系列伺服系统(下)

软件模块层次(左);软件选择语言界面(右)

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…