ארון בקרת הרובוט התעשייתי הוא מרכיב הליבה של מערכת רובוט תעשייתית, האחראית על קבלת פקודות מהמפעיל או ממערכת האוטומציה ולשלוט בתנועת הרובוט ועבודתו. העיצוב והייצור של ארון הבקרה הוא קריטי לביצועים, יציבות ואמינות הרובוט. במאמר זה נציג בפירוט את הרכב ארון בקרת הרובוט התעשייתי, כולל חומרה ותוכנה כאחד.
I. הרכב חומרה
מודול כוח
מודול אספקת החשמל הוא חלק אספקת האנרגיה של ארון הבקרה, האחראי להמרת כוח הכניסה AC לכוח DC הנדרש על ידי הרובוט. מודול אספקת החשמל כולל בדרך כלל מיישר, פילטרים, רגולטורי מתח ומעגלי הגנה. המיישר ממיר את כוח ה- AC לכוח DC פועם, המסנן מבטל את האדווה בכוח ה- DC הפועם, ווסת המתח מבטיח את יציבות מתח הפלט, ומעגל ההגנה מגן על מודול אספקת החשמל במקרה של חריגה.
בַּקָר
הבקר הוא רכיב הליבה בארון הבקרה, האחראי על קבלת פקודות מהמפעיל או ממערכת האוטומציה, חישוב מסלול המהירות והמהירות של הרובוט, ושליטה על המפרקים והמפעילים השונים של הרובוט. הבקר כולל בדרך כלל את הבקר הראשי, בקר התנועה וממשק הקלט/פלט. הבקר הראשי אחראי על עיבוד פקודות ברמה גבוהה ותיאום עבודת מערכות משנה שונות, בקר התנועה אחראי למימוש בקרת התנועה של הרובוט, וממשק ה- I/O אחראי לתקשורת עם מכשירים חיצוניים.
נֶהָג
הנהג הוא חלק תפוקת הכוח של ארון הבקרה, האחראי להמרת פקודות הבקר לכוח המניע של המפרקים והמפעילים השונים של הרובוט. הכוננים כוללים בדרך כלל כונני סרוו, כונני צעד וכונני DC. כונני סרוו מאופיינים ברמת דיוק גבוהה, מהירות תגובה גבוהה ויציבות גבוהה, והם מתאימים ליישומי רובוט במהירות גבוהה ויישומי רובוט במהירות גבוהה; כונני צעד מאופיינים במבנה פשוט, בעלות נמוכה ובקרה קלה, ומתאימים ליישומי רובוט במהירות נמוכה ודיוק נמוך; כונני DC מאופיינים על ידי מומנט גבוה, יעילות גבוהה ואמינות גבוהה, ומתאימים ליישומים רובוטיים כבדים ותושבים גדולים.
חיישנים
חיישנים הם החלק החושני של ארון הבקרה, האחראי לגילוי מצב התנועה, מיקום, מהירות, מומנט ומידע אחר של הרובוט, והזנת מידע זה בחזרה לבקר. חיישנים כוללים בדרך כלל מקודדים, חיישני מומנט, חיישני מישוש, חיישני ראייה וכו '. מקודדים משמשים לגילוי הזווית ומהירותם של מפרקי הרובוט, חיישני מומנט משמשים לאיתור המומנט של מפרקי הרובוט, חיישני מישוש משמשים כדי לאתר את מצב המגע בין הרובוט לבין האובייקט, וחיישנים חזותיים משמשים כדי להשיג את סביבתו של סביבתו של הרובוט.
מודול תקשורת
מודול התקשורת הוא חלק העברת המידע של ארון הבקרה, האחראי להעברת מידע מתוך ארון הבקרה למכשירים חיצוניים או ממכשירים חיצוניים אל ארון הבקרה. מודול התקשורת כולל בדרך כלל מודול אתרנט, מודול תקשורת סדרתי, מודול תקשורת אלחוטית וכן הלאה. מודול Ethernet משמש למימוש החיבור בין ארון הבקרה לאתרנט תעשייתי, מודול תקשורת סדרתי משמש למימוש הקשר בין ארון הבקרה למכשירים סדרתיים, ומודול תקשורת אלחוטית משמש למימוש הקשר בין ארון הבקרה למכשירים אלחוטיים.
ממשק מכונה אנושי
ה- HMI הוא החלק התפעול של ארון הבקרה, האחראי על הזנת פקודות המפעיל לארון הבקרה ולהציג את פרטי המצב של ארון הבקרה למפעיל. ה- HMI מורכב בדרך כלל ממסך מגע, מקלדת, עכבר, אורות מחוון, תצוגה וכן הלאה. מסך המגע והמקלדת משמשים להזנת פקודות המפעיל, העכבר משמש למימוש פעולה מדויקת, נורת המחוון משמשת להצגת מצב העבודה של ארון הבקרה, ומסך התצוגה משמש להצגת מידע מפורט של ארון הבקרה.
מודול בטיחות
מודול הבטיחות הוא החלק המגן של ארון הבקרה, האחראי להגנה על הרובוט והדאגה במקרה של מצבים לא תקינים או מסוכנים. מודול הבטיחות מורכב בדרך כלל מכפתור עצירת חירום, מתג דלת בטיחות, וילון אור בטיחות וכו '. כפתור עצירת החירום משמש להגנה על הרובוט במקרה של מצב לא תקין או מסוכן. כפתור עצירת החירום משמש כדי לעצור את תנועת הרובוט מייד כאשר מתרחשת חריגה, מתג דלת הבטיחות משמש לגילוי האם אזור הבטיחות של הרובוט הופרך או לא, וילון אור הבטיחות משמש לגילוי אם יש אדם או אובייקט באזור הרובוט.
II. הרכב תוכנה
מַעֲרֶכֶת הַפעָלָה
מערכת ההפעלה היא הבסיס לתוכנת ארון הבקרה, האחראית על ניהול משאבי החומרה של ארון הבקרה ומתן סביבה להפעלת תוכנה. מערכות הפעלה נפוצות כוללות מערכת הפעלה בזמן אמת (RTOS), מערכות הפעלה משובצות (כגון לינוקס, VXWorks וכו ') ומערכות הפעלה לשימוש כללי (כגון Windows, MacOS וכו').
שפות תכנות רובוט
שפת תכנות רובוט היא שפת תכנות המשמשת לכתיבת תוכניות בקרת רובוט שקל להבין ולכתוב, קלות לניפוי באגים ולתחזוקה. שפות תכנות רובוט נפוצות כוללות c/c ++, פייתון, ג'אווה וכו '.
ספריית קינמטיקה ודינמיקה של רובוט
ספריות קינמטיקה ודינמיקה של רובוט הן ספריות תוכנה המשמשות לחישוב מסלול המהירות של רובוט, הכוללות קינמטיקה קדימה, קינמטיקה הפוכה, דוגמנות דינמיקה וכן הלאה. ספריות אלה יכולות לפשט את כתיבת תוכניות בקרת הרובוט ולשפר את האמינות והיציבות של התוכניות.
אלגוריתמי בקרת רובוט
אלגוריתמים לבקרת רובוט הם אלגוריתמים המשמשים למימוש בקרת תנועת רובוט, הכוללים בקרת PID, בקרת אדפטיבית, בקרה מטושטשת וכן הלאה. אלגוריתמים אלה יכולים להתאים באופן אוטומטי את פרמטרי הבקרה בהתאם למצב התנועה והסביבה העבודה בפועל של הרובוט כדי לממש בקרה מדויקת ויציבה.
פרוטוקול תקשורת רובוט
פרוטוקולי תקשורת רובוט הם פרוטוקולים המשמשים למימוש התקשורת בין ארון הבקרה למכשירים חיצוניים, הכוללים Modbus, Profibus, Ethercat וכן הלאה. פרוטוקולים אלה יכולים להבטיח את האמינות ואת התקשורת בזמן אמת, ולשפר את התאימות וההרחבה של מערכת הרובוט.