Управление промышленной робототехникой

Модуль безопасного управления, разработанный компанией Fujitsu, был интегрирован в платформу пульта управления Kuka KR C4, основанную на системе Microsoft Windows и имеющую выход в Ethernet. Это позволило на 35 % уменьшить количество оборудования, а кабелей и разъемоввдвое. Было также снижено энергопотребление.

После того, как в 1996 году Кука представила первый пульт управления, основанный на программном обеспечении Microsoft Windows, многие функции системы KR C4 были реализованы на основе интеллектуального программного обеспечения, гарантирующего безопасность и экономию энергии. По сравнению со своей предшественницей, новая система использует на 35 % меньше оборудования и на 50 % меньше кабелей и разъемов.

Заменяя традиционные системы безопасности новыми, основанными на программных  технологиях, открывающих почти неограниченные возможности для гибкости, можно реализовать совершенно новые идеи, – поясняет Манфред Гундель, генеральный директор компании Kuka Robother GmbH. – Архитектура системы KR C4 позволяет свободно интегрировать датчики, повышающие уровень взаимодействия между человеком и роботом.

Интеллектуальное управление потоком данных приходит на смену традиционным интерфейсам, делая возможной непосредственную коммуникацию с отдельными модулями KR C4, тем самым снижая расходы и увеличивая производительность. Используемые системой управления открытые стандартыэто, в частности, Ethernet и доступ к нескольким ядрам процессора. Предыдущее поколение, KR C2, использовало семь различных протоколов связи, в настоящее время используется только Ethernet в режиме реального времени.

Высокотемпературные материнские платы

В новой системе управления Kuka попрежнему используются материнские платы Fujitsu Technology Solutions. Этот поставщик был выбран в 2005 году по результатам многомесячных испытаний его продукции на качество, доступность и долговечность.

Наши системы управления должны выдерживать использование в режиме 24/7 в температуре до 45° C, – комментирует Генрих Мунц, старший специалист по программному обеспечению компании Kuka.

Отдел развития и производства Fujitsu находится в Германии, в Аугсбурге, ? и там же размещается Kuka. Это облегчает контакты с нашим поставщиком материнских плат, когда мы готовим к выпуску очередную версию системы управления, – отмечает Мунц.

Центром предыдущей версии системы был одноядерный процессор. В новом поколении систем управления многоядерное звено обеспечивает не только большую вычислительную мощность, но и разделение процессов, ключевых для работы системы и обеспечения безопасности.

Материнская плата D2608-K, примененная в KR C4, создана на базе платы D2608-A, используемой Fujitsu в компьютерных системах  CELSIUS. – Kuka использует популярную плату, поэтому она получает преимущества, связанные с использованием массовой продукциицена ниже, а доступность деталей гарантирована надолго,. – говорит Петер Госер, директор аугсбургского отдела продаж продуктов OEM в Fujitsu Technology Solutions, ответственный за продажу промышленных материнских плат.

Компьютеры, основанные на плате D2608-A снабжены чипсетом Intel X3 Express, обслуживающим процессоры Intel Core2 Duo и Intel Core2 Quad. Шестиуровневая технология производства материнской платы обеспечивает, по мнению Госера, высочайшее качество сигнала и стабильность работы. В начальной фазе проектирования новой системы управления роботами Kuka, компания Fujitsu расширила плату за счет дополнительных функций: были встроены мониторинг напряжения и миниконтроллер, управляющий ресурсами платы, а также добавлены специальные функции в BIOS.

Другие модификации платы были связаны с необходимостью обеспечить безопасность и функциональность аварийного отключения (в виде безопасного контроллера ПЛК) и „Safety over Ethernet” (безопасность в Ethernet). За время трехлетнего этапа проектирования KR C4 инструкции по безопасности были внедрены две независимые программы, работающие на двух самостоятельных ядрах. Все устройство в целом получило сертификат качества T?V.

Встроенный контроллер безопасности

По словам Госера, результатом дополнительного усилия проектировщиков стало «технологическое преимущество, достигнутое компанией Kuka за счет безопасной и экономичной системы управления роботом, которая фактически совершила революцию в коммуникации между человеком и роботом.

Технология Kuka Safe Handling позволяет оператору войти в рабочее пространство робота и работать плечом к плечу с ним без перехода в тестовый режим во время производственного процесса.

Многоядерная технология позволяет применять встроенные функции безопасности SIL2 в соответствии с требованиями IEC 61508 – на двух отдельных каналах с двумя независимыми ядрами. Контроль за положением робота осуществляется в цепи 8 кГц. Время цикла сети Ethernet составляет 125 микросекунд.

Компания Fujitsu разработала для Кука также устойчивую карту Dual Gigabit Ethernet. Эта карта и интегрированный в плату D2608-K контроллер Gigabit Ethernet образуют интерфейс, соединяющий систему управления с внешним миром.

Зеленая автоматика

Ethernet обеспечивает доступ к еще одному ряду функций, связанных с экономией энергии. Даже если производственный процесс прерывается на выходные, роботов выключают очень редко изза того, что на конфигурацию и загрузку всей системы в понедельник утром необходимо большое количество времени, что приводит к потерям энергии.

Контроллер сети Ethernet в KR C4 снабжен функцией „Wake on LAN” (пробуждение от сигнала сети LAN), которая позволяет в пятницу после полудня дистанционно остановить работу системы. В понедельник утром достаточно отправить через сеть LAN команду пробуждения, и система через мгновение придет в то состояние, в котором она была остановлена в пятницу. Это дает значительную экономию энергии и времени.

Драйверы Servo

В обоих поколениях роботов Кука используются сервоприводы Lenze. Новый пакет Kuka Power Pack, использованный в KR C4, – это один питающий модуль и до двух сервоприводов. Lenze и Kuka разработали Kuka Servo Pack также для других целей, стремясь получить максимальную мощность на выходе. Специальная конструкция тройного сервопривода позволяет генерировать выходной ток напряжением 64 А для каждой оси. В новом распределительном шкафу (изображен в левой части снимка на предыдущей странице) может, по утверждению компании Lenze, разместиться до трех устройств, приводящих в движение в общей сложности восемь осей.

Статья под редакцией магистра инженера Лукаша Урбаньского, докторанта кафедры промышленной автоматики и робототехники электротехнического факультета ЗападноПоморского технологического университета в Щецине.

CE

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *