I. מושג מערכת בקרת רובוט
מערכת בקרה רובוטית היא מערכת ניהול עם יעדים ופונקציות משלה המורכבים מנושא בקרה, אובייקט בקרה ומדיום בקרה. מערכת בקרה מרמזת דרכה ניתן לשמור ולשנות כל כמות מעוניינת או משתנה בתוך מכונה, מנגנון או מכשיר אחר באופן רצוי. מערכת בקרה מיושמת גם כדי להביא את האובייקט הנשלט למצב רצוי שנקבע מראש. מערכת הבקרה גורמת לאובייקט הנשלט להיות נוטה למצב יציב רצוי מסוים.
II. דרישות פונקציונליות של מערכת בקרת הרובוט
1, פונקציית זיכרון: אחסן את סדר הפעולה, נתיב התנועה, מצב התנועה, מהירות התנועה ומידע הקשור לתהליך הייצור.
2, פונקציית הוראה: תכנות לא מקוונות, הוראה מקוונת, הוראה עקיפה. הפגנה מקוונת כוללת שני סוגים של תיבת הדגמה והפגנת מדריך.
3, פונקציה צור קשר עם ציוד היקפי: ממשק קלט ופלט, ממשק תקשורת, ממשק רשת, ממשק סנכרון.
4, תיאום פונקציית הגדרת: משותף, מוחלט, כלי, מוגדר על ידי המשתמש ארבעה סוגים של מערכת קואורדינטות.
5, ממשק אנושי-מכונה: תיבת הדגמה, לוח פעולה, תצוגה.
6, ממשק חיישן: איתור מיקום, חזון, מגע, כוח וכו '.
7, פונקציית סרוו מיקום: הצמדה רב-צירונית של רובוט, בקרת תנועה, בקרת מהירות ותאוצה, פיצוי דינמי.
8, אבחון כישלון ותפקוד הגנת בטיחות: ניטור מצב המערכת במהלך הפעולה, הגנת הבטיחות ואבחון עצמי של תקלות בתנאי תקלה.
III, הסוגים העיקריים של מערכת בקרת הרובוט
משימת מערכת הבקרה היא לשלוט על מפעיל הרובוט להשלמת התנועה והתפקוד על פי תוכנית ההוראות של הרובוט, והאותות חזרו מהמשוב של החיישן. אם לרובוט אין מאפייני משוב של מידע, זוהי מערכת בקרת לולאה פתוחה; אם יש לו מאפייני משוב של מידע, זוהי מערכת בקרת לולאה סגורה.
על פי עקרון הבקרה ניתן לחלק למערכת בקרת התוכנית, מערכת בקרה אדפטיבית ומערכת בקרת בינה מלאכותית.
על פי צורת תנועת הבקרה ניתן לחלק לבקרת נקודות ולבקרת מסלול.
IV, הרכב מערכת בקרת רובוט תעשייתי
1, מחשב בקרה: המרכז המשלוח והפיקוד של מערכת הבקרה.
2, תיבת הוראה: הוראת מסלול הרובוט והגדרת פרמטרים, כמו גם כל פעולות האינטראקציה בין מחשב אנושי, עם יחידת מעבד ויחידת אחסון עצמאית משלו, והמחשב הראשי לתקשורת סדרתית להשגת אינטראקציה של מידע.
3, לוח הפעלה: הוא מורכב מכפתורי פעולה שונים ואורות מחוון סטטוס, והוא רק משיג את פעולת הפונקציה הבסיסית.
4, דיסק קשיח ואחסון דיסק תקליטונים: הזיכרון ההיקפי לאחסון תוכנית העבודה של הרובוט.
5, קלט ופלט דיגיטלי ואנלוגי: מגוון קלט או פלט של פקודת מצב ובקרה.
6, ממשק מדפסת: רשום את הצורך להוציא מגוון מידע.
7, ממשק החיישן: לגילוי אוטומטי של מידע להשגת שליטה חלקה של הרובוט, בדרך כלל עבור חיישני הכוח, המגע והראייה.
8, בקר ציר: השלם את מיקום מפרקי הרובוט, מהירות ובקרת תאוצה.
9, בקרת ציוד עזר: משמש עם הרובוט עם שליטת ציוד עזר, כמו משתני טופר יד וכן הלאה.
10 ממשק תקשורת: להגשים את הרובוט וחילופי מידע אחרים על ציוד, בדרך כלל ממשק סדרתי, ממשק מקביל וכו '.
11, ממשק רשת
(1) ממשק Ethernet: דרך ה- Ethernet להשגת מספר תקשורת מחשב ישיר ברובוט או יחיד, קצב העברת נתונים של עד 10Mbit / s, יכול להיות ישירות במחשב עם פונקציית ספריית Windows לתכנות יישומים, תמיכה ב- TCP / IP פרוטוקולי תקשורת, באמצעות ממשק Ethernet, יועברו בנתונים ותוכניות לכל בקר רובוט.
(2) ממשק FieldBus: תמיכה במגוון מפרטי FieldBus פופולריים, כמו Devicenet, Abremotei/O, Interbus-S, Profibus-DP, M-Net וכן הלאה.
V. מבנה מערכת בקרת רובוט
מערכת בקרה ריכוזית
להבין את כל פונקציות הבקרה עם מחשב אחד, מבנה פשוט, עלות נמוכה, אך בזמן אמת לקוי, קשה להרחבה.
מערכת הבקרה הריכוזית המבוססת על מחשב עושה שימוש מלאה בפתיחות של משאבי מחשב, ויכולה להשיג פתיחות טובה: ניתן לשלב מגוון כרטיסי בקרה, מכשירי חיישנים וכו 'במערכת הבקרה דרך חריץ ה- PCI הרגיל או דרך ה- יציאה סדרתית סטנדרטית, יציאה מקבילה.
היתרונות של מערכת הבקרה הריכוזית הם: עלויות חומרה נמוכות יותר, קל לאיסוף וניתוח מידע, קל למימוש השליטה האופטימלית של המערכת, יושרה ותיאום טובים יותר, הרחבת חומרת מערכת מבוססת מחשב נוחה יותר.
החסרונות ברורים גם הם: חוסר הגמישות בבקרת המערכת, קל לרכוש את סכנות הבקרה, ברגע שהכישלון מתרחש, השפעתו על מגוון רחב של השלכות חמורות; בשל הדרישות הגבוהות בזמן אמת של הרובוט, כאשר המערכת מבצעת מספר גדול של חישובי נתונים, היא תפחית את המערכת בזמן אמת, ההיענות של המערכת לרב משימות תתנגש גם היא עם המערכת אמיתית זְמַן; בנוסף, המערכת מתחברת למורכבות, שתפחית את אמינות המערכת.
מצב בקרת עבדים מאסטר
מעבדי אדון ועבדים משמשים למימוש כל פונקציות הבקרה של המערכת. מעבד האב מבין ניהול, מתאם טרנספורמציה, ייצור מסלול ואבחון עצמי של המערכת וכו ': מעבד העבדים מבין את בקרת התנועה של כל המפרקים. תרשים חסימת ההרכב שלו, כפי שמוצג באיור.
מערכת מצב בקרת עבדים בזמן אמת זמן אמת, מתאימה לבקרה גבוהה, בקרה גבוהה במהירות גבוהה, אך מדרגיות המערכת שלה היא לקשיי תחזוקה גרועים.
מצב בקרה מבוזר
על פי אופי המערכת והאופן שבו בקרת המערכת מחולקת למספר מודולים, לכל מודול יש משימת בקרה ואסטרטגיית בקרה שונה, והקשר בין המצבים יכול להיות עבד אמן או שווה. דרך זו של זמן אמת היא טובה, קלה למימוש בקרה מהירה, דיוק גבוה, ניתן לממש בקרה נטולת, קל להרחבה, היא הדרך הפופולרית הנוכחית.
הרעיון המרכזי הוא "בקרה מבוזרת, ניהול ריכוזי", כלומר מערכת היעדים והמשימות הכוללים שלה ניתן לשלב תיאום והפצה, ובאמצעות תיאום מערכות משנה להשלמת משימת הבקרה, המערכת כולה בפונקציונלית , היבטים הגיוניים ופיזיים הם מבוזרים, כך שהוא ידוע גם כמערכת בקרה ריכוזית או מערכת בקרה מבוזרת.
במבנה זה, מערכות המשנה מורכבות מבקרים ואובייקטים או מכשירים מבוקרים שונים, ומערכות המשנה מתקשרות זו עם זו דרך רשתות וכן הלאה. מבנה הבקרה המופץ מספק מערכת בקרת רובוט פתוחה, בזמן אמת ומדויקת. לרוב משתמשים בשתי רמות שליטה במערכות מבוזרות.
מערכת בקרה מבוזרת דו-רמתית
בדרך כלל מורכב ממכונה עליונה, מכונה תחתונה ורשת. המכונה העליונה יכולה לבצע אלגוריתמי תכנון ובקרה שונים של מסלול מסלול, ואילו המכונה התחתונה מבצעת את המחקר והיישום של חלוקת משנה ואופטימיזציה של אינטרפולציה. המכונות העליונות והתחתונות פועלות בתיאום זו עם זו באמצעות אוטובוס תקשורת, אשר כאן יכול להיות בצורה של Rs -232, RS -485, EEE -488 ואוטובוסים USB.
בימינו, פיתוח טכנולוגיית Ethernet ו- Fieldbus מספק שירותי תקשורת מהירים, יציבים ויעילים לרובוטים. במיוחד Fieldbus, המיושם על אתר הייצור, במחשבים מיקרו-מחשוב של ציוד מדידה ובקרה בין מימוש התקשורת הדיגיטלית הדו-כיוונית רב-צומתית, ובכך יוצר סוג חדש של מערכת בקרה משולבת ברשת-מערכת בקרת FieldBus.
היתרונות של מערכת הבקרה המופצת הם: גמישות מערכת טובה, סיכון מופחת של מערכת הבקרה, השימוש בבקרה מבוזרת רב-מעבדתית, שתורמת לביצוע המקביל של פונקציות המערכת, משפרות את יעילות העיבוד של המערכת, קיצור זמן התגובה.
סיווג מערכת בקרת רובוט
1, מערכת בקרת התוכנית: לכל מידת חופש להטיל סדירות מסוימת של תפקיד הבקרה, הרובוט יכול להשיג את המסלול המרחבי הנדרש.
2, מערכת בקרה אדפטיבית: כאשר התנאים החיצוניים משתנים, על מנת להבטיח כי האיכות הנדרשת או על מנת לשפר את איכות השליטה עם הצטברות הניסיון בעצמם, התהליך מבוסס על מצב מכונת ההפעלה ו- תצפית על שגיאת סרוו ואז התאם את הפרמטרים של המודל הלא לינארי, עד שהשגיאה תיעלם. המבנה והפרמטרים של מערכת כזו יכולים להשתנות אוטומטית עם זמן ותנאים.
3, מערכת בינה מלאכותית: אי אפשר להכין את תוכנית ההצעה לפני כן, אך מחייבת את תפקיד הבקרה שנקבע בזמן אמת בהתאם למידע המתקבל על המדינה הסובבת במהלך ההצעה.
4, מערכת בקרה מבוססת נקודה: הרובוט נדרש לשלוט במדויק על מיקום האפקטור הקצה, ואינו קשור לנתיב.
5, מערכת בקרת מסלול רציפה: מחייבת את הרובוט לנוע בהתאם למסלול ומהירות הנלמדת.
6. אוטובוס בקרה: מערכת בקרת אוטובוס סטנדרטית בינלאומית. השתמש באוטובוס סטנדרטי בינלאומי כאוטובוס בקרת מערכת הבקרה, כגון VME, Multi-Bus, STD-Bus, PC-Bus.
7, מערכת בקרת אוטובוס מותאמת אישית: היצרן מגדיר את השימוש שלו באוטובוס כאוטובוס מערכת הבקרה.
8, שיטת תכנות: מערכת תכנות הגדרה פיזית. הגדרת מתגי הגבלה קבועים על ידי המפעיל כדי לממש את פעולת התוכנית של התחלה ועצירה, שניתן להשתמש בה רק לצורך איסוף פשוט והצבת פעולות.
9, תכנות מקוונת: באמצעות ההוראה האנושית להשלמת פעולת שיטות התכנות לתהליך זיכרון המידע, כולל הוראה ישירה להוראה והוראה להוראה.
10, תכנות לא מקוונות: לא על פעולת ההוראה הישירה של הרובוט, אלא הרחק מסביבת ההפעלה בפועל, תוכנית ההוראה, באמצעות שימוש ברובוטיקה מתקדמת, שפת תכנות, ייצור לא מקוון מרוחק של מסלול ההפעלה של הרובוט.