hirdetés
hirdetés

Automatizálás

21 KUKA robot vezérlése egyetlen panel PC-vel

A gyártástechnikai rendszerszállító és alkatrészgyártó Sodecia vállalat az ontariói Londonban található nemzetközi műszaki és automatizálási központjában (Global Tech & Automation Center, GTAC) magas szinten automatizált alkatrészgyártó és -összeszerelő gépsorokat fejleszt a járműipar számára. A Sodecia GTAC összeszerelő gépsorainak vezérlése PC-alapú, így a vállalat kedvező áron tud kiemelkedő minőséget nyújtani. 

hirdetés

„Jelenlegi legjövedelmezőbb termékünk a sikeres, kulcsrakész, robotokra épülő hegesztőcella-rendszerünk” – nyilatkozta Brent Lekx-Toniolo, a világszerte 32 gyártóüzemet működtető Sodecia GTAC vezérlőrendszer-architektúrákat fejlesztő munkatársa. „A 2015 tavaszán befejezett eddigi legnagyobb projektünk 21 darab, különböző méretű (KR 210, KR 30 és KR 6) KUKA robotot magában foglaló gyártósor, amely a karosszéria és az alváz (karosszéria-alapváz) elemeinek hegesztését, anyagkezelését és tömítését végzi” – tájékoztatott Jon Bysma, a Sodecia GTAC vezérlési szakértője. „Első lépésben a robotok kis méretű, sajtolt elemeket hegesztenek össze résszerelvényekké. A kész darabokat automatikusan leveszik a gyártósorról, és továbbítják a következő munkafázisokhoz, ahol összeszerelés után végül előáll az alapváz. A folyamat itt két azonos gyártási útvonalra válik szét, ami tartalékolást tesz lehetővé, és egyúttal növeli az átadást is. Számos különféle érzékelő átfogó elemzést végez – például ellenőrzi, hogy minden rögzítő helyesen van-e felhelyezve a szerelvényekre –, majd az adatokat elküldi a vezérlőnek. További összeszerelési lépések után a két gyártási útvonal újra egyesül, és a szerelvények továbbhaladnak az utolsó munkafázisba.

PC-alapú vezérlés minden szinten

A Sodecia GTAC alapvázszerelő sorai már 2008 óta a Beckhoff PC-alapú vezérlőire épülnek. „A Sodecia GTAC eddig 49 olyan gyártósort épített, amely a Beckhoff PC-alapú vezérlését alkalmazza. Méretük sokféle, az egyetlen robotot használó géptől a több mint 20 csuklós robottal működő sorokig terjed. A most megvalósított, 21 robottal működő hegesztőcella egy CP6202 típusú panel-PC-t, egy 15 colos monitort és egy Intel Celeron ULV processzort tartalmaz. A panel-PC felelős a robotok közötti zavarok észleléséért és a berendezés egészének hatékonyságáért, továbbá a gép kezelőfelületeként a teljes folyamat hibáinak észleléséért és megjelenítéséért, a gépsor összes munkabiztonsági vonatkozásával együtt. A robotok vezérlése KUKA KR C4 típusú vezérlőkkel történik.

Az alapváz elemeinek magas szinten automatizált összeszerelésénél a robotoké a főszerep: ezek hegesztik össze a karosszériát az egyes sajtolt alkatrészekből és szerelvényekből
Az alapváz elemeinek magas szinten automatizált összeszerelésénél a robotoké a főszerep: ezek hegesztik össze a karosszériát az egyes sajtolt alkatrészekből és szerelvényekből

„A TwinCAT fejlesztőkörnyezete és a különböző szoftverkönyvtárak révén jelentősen sikerült csökkenteni a robotcellák programozásának időigényét” – emelte ki Rob Remillard, a Sodecia GTAC vezérlésekkel foglalkozó vezető mérnöke. „A TwinCAT-környezetben gyorsan fejleszthetünk kódrészleteket az IEC 61131-3 norma szerinti bármely nyelven, majd a programokat több példányban telepíthetjük. Más platformoknál ez nem ennyire egyszerű.”

Beépített munkabiztonsági megoldás

Az alkalmazás súlyponti része az EtherCAT is. A gyors adatátviteli rendszer kezeli a robotokkal folyó összes kommunikációt, a be-ki meneti adatforgalmat, valamint a TwinSAFE be-ki meneti terminálokon keresztül a munkabiztonsági funkciókat is. „Ebbe a gyártósorba a TwinSAFE terminálokon keresztül összesen 228 munkabiztonsági eszköz van beépítve” – magyarázta Calvin Wallace, a Beckhoff Kanada regionális értékesítési igazgatója. „A moduláris és bővíthető munkabiztonsági kialakítás rendkívül előnyös a Sodecia GTAC számára – tette hozzá Brent Lekx-Toniolo. ‒ A munkabiztonsági elrendezésünk nem sokat változik, függetlenül attól, hogy egyrobotos rendszert vagy – mint ebben az esetben – 21 robotot tartalmazó összeállítást tervezünk. Az előre megépített keretrendszerből egyszerűen kivesszük a szükségtelen részeket, de az alapfunkcionalitás változatlan marad.”

A Sodecia még a robotok programozásánál is használja a TwinSAFE-technológiát. „A betanítás és a programellenőrzés során a TwinSAFE kezeli a robotok kizárását” – magyarázta Jon Bysma vezérlési szakértő. „Amikor egy technikus betanít egy robotot, egy e-stop jellel kiiktatunk minden olyan más robotot, amely be tudna lépni az adott üzemtérbe. A TwinSAFE figyel minden engedélyező kapcsolót.”

Calvin Wallace, a Beckhoff Automation regionális értékesítési igazgatója, valamint a Sodecia GTAC részéről Jon Bysma vezérlési szakértő, Rob Remillard vezérlésekkel foglalkozó vezető mérnök és Brent Lekx-Toniolo vezérlőrendszer-architektúrákat fejlesztő mérnök (balról jobbra)
Calvin Wallace, a Beckhoff Automation regionális értékesítési igazgatója, valamint a Sodecia GTAC részéről Jon Bysma vezérlési szakértő, Rob Remillard vezérlésekkel foglalkozó vezető mérnök és Brent Lekx-Toniolo vezérlőrendszer-architektúrákat fejlesztő mérnök (balról jobbra)

A Sodecia GTAC robotokkal üzemeltetett szerelősorán minden lényeges automatizált elem egy EL6900 típusú TwinSAFE logikai terminálhoz, valamint egy sor RL1904 és EL 2904 típusú digitális be- és kimenethez csatlakozik, a munkabiztonsági be-ki menetek jeleinek feldolgozását, illetve más biztonsági berendezésekkel folytatott adatátvitelt biztosítva. Az EL6900 irányítja az adatátvitelt és értékeli ki a biztonsági be-ki menetek adatait. A beépített munkavédelmi funkciók a következők: az e-stop jelek, a gépfigyelés, az „ÉS” és „VAGY” funkciók, valamint a leválasztók kezelése. Az AX5103 típusú EtherCAT-szervohajtásokba beépített TwinSAFE opciókártya mozgásbiztonsági funkciói – például a nyomaték kikapcsolása (Safe Torque Off, STO) és az SS2 (Safe Stop 2) – biztosítják a hegesztőberendezés balesetmentes működését, amit a gép kétkezes indítása is elősegít.

EtherCAT Box modulok – nulla helyigény a vezérlőszekrényben

Az IP20 védettséggel rendelkező EtherCAT-terminálokon kívül az összeszerelő soron végig megtalálhatók a gépre szerelhető, IP67-es védettséggel ellátott be-ki meneti EtherCAT Box-modulok is. Például, az EP1908 típusú TwinSAFE boxmodul további, biztonsági kapuknál elhelyezett kapcsolótáblák bekötésére szolgáló munkavédelmi csatlakozással is rendelkezik. A különböző EtherCAT Box-modulok nemcsak biztonsági célokra használhatók, hanem például érzékelők, hengerek, sűrített levegővel működő kapcsolók, mágnesszelepek és mérőeszközök csatlakoztatására is. „Az IP67-es védettségű boxmodulok előnye, hogy kevesebb helyet igényelnek a vezérlőszekrényben, könnyebb őket szerelni és kábelezni, továbbá rendkívül masszívak” – tette hozzá Toniolo. Az EtherCAT Box-modulok adatátviteli állapota is könnyen diagnosztizálható terepen, mivel minden állapotjelzője rendkívül jól látható.

 Az összeszerelő cellát a Beckhoff CP6202 típusú, 15 colos képernyővel ellátott panel-PC vezérli
Az összeszerelő cellát a Beckhoff CP6202 típusú, 15 colos képernyővel ellátott panel-PC vezérli

Optimális diagnosztikai funkciók

„Az EtherCAT segítségével sikerült megvalósítani minden fontos diagnosztikai funkciót is – magyarázza Toniolo. ‒ Például, a kezelőfelületen villogó jelzőfények alapján pontosan be tudjuk határolni, hogy a szerelősor melyik kábele szakadt meg. A TwinSAFE is bőséges mennyiségű diagnosztikai adatot szolgáltat, ezeket is felhasználtuk a projektben. Az EtherCAT nyílt jellegének és kompatibilitásának köszönhetően könnyen be tudjuk építeni és felügyelet alá vonni más gyártók ugyanilyen diagnosztikai funkciókkal rendelkező EtherCAT-slave egységeit. A diagnosztikai lehetőségek óriási tárházának kiaknázását éppen csak elkezdtük, de erre a jövőben építhetünk.”

Nagy áteresztőképesség – gyorsabb üzembe helyezés

Bár a nem tervezett állásidőt sehol sem szeretik, ez a járműiparban különösen költséges veszteséget jelent. „A PC-alapú új gyártósor átlagos ciklusideje kevéssel 50 másodperc alatti, és óránként 72, évente akár 355 000 bonyolult alkatrészt képes legyártani” – állítja Toniolo. A PC-alapú vezérlés és az EtherCAT funkcionalitásának köszönhetően a Sodecia GTAC jelentősen csökkenteni tudta a piacra jutási időt is. „Hagyományos vezérlővel, PLC-konfigurálással és -programozással egy vagy két robotot működtető rendszer felépítése akár két hónapig is eltarthat. A TwinCAT-platformmal ez az idő két hétre csökkent, és a vezérlés üzembe helyezése is legalább 50%-kal gyorsabbá vált: a mostani 21 robotos projektnél mintegy két hét telt el a gyártósorok felállításától, a robotok betanításától és a PLC-programozástól az üzembe helyezésig, illetve a végfelhasználó első próbaalkatrészeinek legyártásáig” – nyilatkozta Toniolo.

„A Sodecia folytonosságát és megbízhatóságát bizonyítja, hogy 2008 óta ugyanazt a CP6202 típusú panel-PC-t tartalmazza – fejtette ki Toniolo. ‒ Nagyon robusztus, és árkategóriájában kiemelkedően jó.” A Sodecia GTAC a közeljövőben át fog állni a Beckhoff új, többérintéses panel-PC-jére, amellyel továbbfejlesztett kezelőfelületi technológiákat és funkciókat építhet be gyártósoraiba. „A vezérlők programozásában is előrelépünk: bevezetjük a TwinCAT 3 verziót, amellyel az automatizálás és az informatika konvergenciáját jobban ki tudjuk aknázni.”

A megoldás főbb jellemzői

Autóipari megoldások

Autóipari szerelvények robotokkal támogatott összeszerelése (alapvázelemek)

Alkalmazott PC-alapú vezérlés

– 21 darab KUKA robotot működtető összeszerelő cella integrált vezérlése

– 228 darab integrált TwinSAFE be-ki menet több száz biztonsági eszköz kezeléséhez

Előnyök

– Nagy áteresztőképességű rendszer

– Gyorsabb üzembe helyezés

– Kis helyigény a vezérlőszekrényekben az IP67-es védettségű EtherCAT Box-moduloknak köszönhetően

– Az EtherCAT és a TwinSAFE sokrétű diagnosztikai funkciókat nyújt

(forrás: Beckhoff/GyártásTrend)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés