MODUL 2 · PROGRAMIRLJIVI LOGIČKI KONTROLERI (PLC) U ROBOTICI
Nastavna jedinica 2.4
Povezivanje PLC-a s robotskim sustavom
PLC i kontroler robota dva su upravljačka uređaja u istoj ćeliji i moraju se dogovoriti tko što radi. Dio tog dogovora prenosi se mrežom, dio ostaje izravno ožičen, a granica među njima nije stvar ukusa nego sigurnosti. Ova jedinica pokazuje kako se ta podjela postavlja i kako se zapisuje u tablicu signala koja poslije služi svakome tko dođe na ćeliju.
- razlikovati signale koji se prenose mrežom od signala koji ostaju izravno ožičeni
- objasniti ulogu sigurnosnih signala i zahtjeve na njihovu izvedbu
- opisati digitalne i analogne ulaze i izlaze kontrolera robota
- podijeliti nadležnosti između PLC-a i kontrolera robota u ćeliji
- izraditi tablicu signala s imenom, adresom, smjerom i značenjem
- isplanirati razmjenu podataka za ćeliju posluživanja stroja
Dva puta signala
Između PLC-a i robota postoje dva odvojena puta. Prvi je izravno ožičenje: svaki signal ima svoju žicu, svoj priključak na ulazno-izlaznoj kartici kontrolera robota i svoje mjesto u shemi. Drugi je mrežni prijenos: desetci signala putuju istim kabelom i pojavljuju se u PLC-u kao bitovi u području podataka.
Mreža je jeftinija, preglednija i lakša za proširenje. Ožičenje je sporije za izvedbu, ali ne ovisi ni o kakvom programu: kad žica ima napon, ulaz je aktivan. Zato se izravno ožičuju signali kod kojih se ne smije dogoditi da ih zaustavi kvar mrežnog uređaja, a mrežom se prenosi sve ostalo.
| Vrsta signala | Put | Obrazloženje |
|---|---|---|
| Zaustavljanje u nuždi | izravno ožičeno, dvokanalno | mora djelovati i kada upravljanje otkaže |
| Vrata ograde i svjetlosna zavjesa | izravno ožičeno ili sigurnosni protokol | sigurnosna funkcija s propisanom razinom |
| Dopuštenje gibanja robota | izravno ožičeno | izravna veza sa sigurnosnim krugom |
| Pokretanje i zaustavljanje programa | mrežom | upravljačka, ne sigurnosna funkcija |
| Broj programa i pozicija na paleti | mrežom | podaci, ne pojedinačna stanja |
| Stanje prihvatnice i prisutnost obratka | mrežom | dio redovite razmjene u ciklusu |
| Analogna mjerenja | mrežom ili analognim ulazom | ovisno o brzini i točnosti |
Sigurnosni signali
Sigurnosni signal razlikuje se od običnog po tri stvari. Prvo, izveden je dvokanalno: dva neovisna kruga koji se moraju slagati, pa prekid jedne žice ne ostaje neprimijećen. Drugo, obrađuje ga sigurnosni sklop ili sigurnosni dio PLC-a, odvojen od običnog programa i posebno zaštićen. Treće, njegovo djelovanje je ispitano i dokumentirano, a razina performansi navedena u procjeni rizika.
U ćeliji ZR-1 sigurnosni lanac obuhvaća tipke zaustavljanja u nuždi na ormaru, panelu i privjesku, blokadu vrata u ogradi visine 2000 mm te svjetlosnu zavjesu na mjestu ulaganja. Kada bilo koji od njih djeluje, robot i stroj zaustavljaju se propisanom kategorijom zaustavljanja, neovisno o tome što PLC u tom trenutku izvodi. Nakon otklanjanja uzroka potrebna je potvrda tipkom, jer se ćelija nikada ne smije pokrenuti sama od sebe.
Pažnja
Sigurnosni signal ne smije se prenositi običnim protokolom. Ako se prenosi mrežom, prenosi se sigurnosnim protokolom predviđenim za tu namjenu, a cjelokupno rješenje mora zadovoljiti razinu performansi utvrđenu procjenom rizika.
Ulazi i izlazi kontrolera robota
Kontroler robota ima vlastite ulaze i izlaze, koji se u programu robota vide kao imenovani signali. Digitalni ulaz prima stanje uključeno ili isključeno, tipično pri 24 V istosmjerno. Digitalni izlaz postavlja isto takvo stanje prema drugom uređaju ili prema ventilu prihvatnice. Struja koju izlaz može dati je ograničena, pa se veći trošila uključuju preko relejnog modula.
Analogni ulazi i izlazi rade s vrijednostima u rasponu, najčešće 0–10 V ili 4–20 mA. Upotrebljavaju se za mjerenja i za zadavanje veličina koje nisu dvojne: sile stezanja, brzine dodavanja, tlaka. Raspon 4–20 mA pogodniji je u pogonu jer prekid voda daje 0 mA, što je izvan radnog raspona i odmah se prepoznaje kao kvar.
Kod robota se uz ulaze i izlaze susreću i posebna područja: signali koje kontroler postavlja sam od sebe, poput stanja pogona, načina rada i poruke o pogrešci. Njih program robota ne postavlja, ali ih PLC može čitati, i upravo su oni najkorisniji pri traženju uzroka zastoja.
Prikaz zbraja potrebne priključke, procjenjuje broj modula pri izravnom ožičenju i uspoređuje ga s količinom podataka pri prijenosu mrežom. Sigurnosni signali računaju se dvokanalno.
Podjela nadležnosti
Najveći dio problema u ćelijama ne nastaje zbog pogrešnog kabela nego zbog nejasne podjele posla. Ako i PLC i robot smatraju da oni odlučuju o otvaranju vrata stroja, ćelija će se zaglaviti prvi put kad se nešto dogodi izvan uobičajenog redoslijeda. Zato se nadležnosti zapisuju prije pisanja programa.
Uobičajena podjela je jednostavna: PLC čuva stanje ćelije i odlučuje što se smije dogoditi, a robot izvodi gibanje i javlja je li ga dovršio. PLC zna je li ograda zatvorena, je li stroj spreman, ima li obradaka i koji se proizvod izrađuje. Robot zna gdje su točke, kako se prilazi stroju i kako se hvata obradak. Ni jedan ne ulazi u posao onog drugoga.
| Zadaća | PLC | Kontroler robota |
|---|---|---|
| Stanje ćelije i uvjeti rada | odlučuje | prima kao dopuštenje |
| Izbor programa i broja pozicije | zadaje | izvodi zadano |
| Pokretanje i zaustavljanje programa | zahtijeva | potvrđuje i izvodi |
| Putanja, brzine i točke | ne dira | u potpunosti nadležan |
| Upravljanje prihvatnicom | prati stanje | upravlja izravno |
| Vrata stroja i stezna naprava | nadležan | traži dopuštenje |
| Brojila i podaci o proizvodnji | vodi i prosljeđuje | javlja dovršene komade |
Tablica signala ćelije ZR-1
Tablica signala je dokument koji povezuje ime signala u PLC-u, adresu, smjer i ime istog signala u programu robota. Bez nje se svaki zahvat pretvara u pogađanje, jer isti signal u dva sustava gotovo nikada nema isto ime. Tablica se izrađuje prije programiranja i održava zajedno s programom.
| Ime u PLC-u | Adresa | Smjer | Ime u robotu | Značenje |
|---|---|---|---|---|
| RB_Dopustenje | Q10.0 | PLC → robot | diCellReady | ćelija spremna, sigurnosni uvjeti ispunjeni |
| RB_StartCiklus | Q10.1 | PLC → robot | diStart | zahtjev za pokretanje ciklusa |
| RB_BrojPrograma | QW12 | PLC → robot | giProgNo | redni broj programa za izradu |
| RB_PozicijaPalete | QW14 | PLC → robot | giPalletPos | redni broj pozicije od 1 do 48 |
| RB_VrataOtvorena | Q10.2 | PLC → robot | diDoorOpen | vrata glodalice otvorena i zaustavljena |
| RB_UStanju | I10.0 | robot → PLC | doInAuto | robot u automatskom načinu i bez pogreške |
| RB_CiklusGotov | I10.1 | robot → PLC | doCycleDone | ciklus dovršen, robot na čekanju |
| RB_ZahtjevVrata | I10.2 | robot → PLC | doReqDoor | robot traži otvaranje vrata stroja |
| RB_ObradakUzet | I10.3 | robot → PLC | doPartPicked | obradak potvrđeno u prihvatnici |
| RB_Greska | I10.4 | robot → PLC | doError | pogreška u programu ili gibanju |
| RB_BrojKomada | IW16 | robot → PLC | goPartCount | brojilo dovršenih komada |
Uz tablicu se vodi i popis izravno ožičenih signala, s brojem stezaljke, oznakom kabela i listom sheme na kojem je signal nacrtan. Ta dva popisa zajedno čine potpunu sliku veze između PLC-a i robota.
Primjer razmjene u ciklusu
Ciklus ćelije ZR-1 traje koliko i takt stroja, 96 s. U njemu se signali izmjenjuju uvijek istim redoslijedom. PLC postavlja dopuštenje čim su sigurnosni uvjeti ispunjeni i čim ima obradaka. Zatim upisuje broj programa i redni broj pozicije na paleti, pa postavlja zahtjev za pokretanje. Robot preuzima podatke, potvrđuje pokretanje i kreće po obradak.
Kada treba prići stroju, robot postavlja zahtjev za otvaranje vrata i čeka. PLC provjeri je li obrada gotova i je li stroj zaustavljen, otvori vrata i javi da su otvorena. Robot izmijeni obradak, izađe, a PLC zatvori vrata i pokrene obradu. Robot odloži gotov komad na paletu, poveća brojilo i postavi signal da je ciklus dovršen. PLC tada priprema sljedeću poziciju.
Iz opisa se vidi da nijedan uređaj ne pretpostavlja što je onaj drugi napravio: svaki korak završava potvrdom. Kako se taj redoslijed programira i što se radi kada potvrda izostane, obrađuje sljedeća jedinica.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Izravno ožičenje | Veza u kojoj svaki signal ima vlastitu žicu i priključak. |
| Dvokanalna izvedba | Sigurnosni signal vođen kroz dva neovisna kruga koji se moraju slagati. |
| Digitalni ulaz i izlaz | Priključak za stanje uključeno ili isključeno, tipično pri 24 V. |
| Analogni signal | Veličina u rasponu 0–10 V ili 4–20 mA. |
| Podjela nadležnosti | Dogovor o tome koji uređaj odlučuje, a koji izvodi. |
| Tablica signala | Popis signala s imenom u PLC-u, adresom, smjerom i imenom u robotu. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Koji signal ostaje izravno ožičen i kada se svi ostali prenose mrežom?
Zaustavljanje u nuždi mora djelovati i kada upravljanje otkaže, pa se izvodi izravno i dvokanalno.
Pitanje 2 od 3
Zašto se u pogonu često bira analogni raspon 4–20 mA umjesto 0–10 V?
Pri prekidu voda struja pada na 0 mA, što je izvan raspona i odmah se prepoznaje kao kvar.
Pitanje 3 od 3
U uobičajenoj podjeli nadležnosti u ćeliji, stanje ćelije čuva:
PLC odlučuje što se smije dogoditi, a robot izvodi gibanje i javlja je li ga dovršio.
Odgovoreno 0 od 3.