项目背景
工业机器人正在逐步取代先前由机械工具或专用过程机械承担的工作。基于该原因,用户迫切需要在机器中集成关于手操系统、功能和通信技术都一致的机器人系统。PROFINET可以帮助其实现该目标。机器人与PROFINET连接并集成在一个系统中,PROFINET解决方案完全集成在机器人解决方案中。
随着机器人越来越频繁的成为大型机器的标准部件,机器人(包括其控制和手操系统)就需要适应越来越多机器原理,并被完全集成到这些原理中。系统集成商要避免因上述类型的适应性所产生的附加工作。终端用户也不愿意处理机器和机器人的2种不同系统。
解决方案
在机器中集成机器人和相关的控制系统并作为一个独立功能的子系统,所有功能仅需使用熟悉的机器操作界面即可操控。这样做的目的就操作员而言使得机器人变成了机器的不可见组件。实现该类型的集成越容易、一致性越高,机器人在机器制造市场的参与度就越大 。
上述集成最重要的需求是在机器或系统中集成统一的通信系统。这意味着该层面很少或没有现场接口。而且,在作为其他制造业和过程自动化任务的通用标准时维持高水平的接受度,通信技术必须满足运动控制任务严格的速率及时钟精度的要求。PROFINET能够针对上述需求提供解决方案。由于PROFINET的可扩展性类别及应用行规,这种工业以太网总线系统已经成为全球领先的自动化总线技术,不仅可用于驱动领域,而且还包括运动控制领域。
机器制造商希望得到供应商的支持,通过预先组态所需的子系统,轻易的集成到机器中。这对于先前更偏向于自行购买和安装机器人部件的公司来说很有意义。机器人制造商Stäubli 研发的uniVAL原理,能够将机器人系统灵活方便的集成到上层控制系统中。上述原理的关键是Stäubli CS8C机器人控制器的特殊操作模式:由上层控制系统控制机器人轴,作为单独的网络节点。控制器通过一个可组态的PCI板卡连接到带有IRT通信网络的PROFINET机器上,构成一个实时通信系统。这样,带有控制器的机器人就被集成到机器中。
最终,机器或机器控制器只有一个操作接口、一种程序语言及环境。在专注于轴线闭环控制算法(例如同步算法、逻辑轴解耦算法)、电机控制及驱动的uniVAL-Drive作为子控制器时,上层机器控制器接管应用、路由计划、设定点位置及移动命令等功能。
该概念获得了PROFIBUS & PROFINET国际及其会员公司的大力支持。来自德国Hilscher的NetX技术可用于研发带IRT功能的PROFINET 接口,实现带PROFIdrive的驱动行规(应用类别4)。
结论
机器制造商和系统集成商能够使用更多的通用机器原理,从而降低了成本并赢得新的客户。与此同时,机器人制造商将逐渐被机器制造商视为极具吸引力的供应商,而且会产生更多的增长。最后,工厂将会收到一个兼具最新控制技术、工业以太网通信(PROFINET)和先进专业机器人共存在同一个单元中的机器。