Ruch Koordynowany Główny: Synchronizacja Wieloosiowych Systemów Serwomechanizmów

W świecie automatyki przemysłowej przesunięcie pojedynczego silnika jest proste. Jednak koordynacja trzech lub więcej osi, aby działały jako jedna całość, wymaga zaawansowanych strategii sterowania. Niezależnie od tego, czy budujesz niestandardowy portal, czy robot przegubowy, ruch skoordynowany upraszcza złożone obliczenia przestrzenne. Ta technologia pozwala wielu stawom dotrzeć do celu jednocześnie, zapewniając płynne i przewidywalne ścieżki maszyny.

Zrozumienie układów współrzędnych stawowych i kartezjańskich

Roboty przemysłowe zwykle opierają się na obrotowych stawach. Każdy silnik przesuwa się do określonej wartości kątowej. Aby znaleźć końcową pozycję narzędzia (X, Y, Z), sterownik wykonuje „kinematykę prostą”. Natomiast „kinematyka odwrotna” oblicza kąty stawów potrzebne do osiągnięcia konkretnego punktu w przestrzeni.

Podczas programowania w środowiskach takich jak Studio 5000, musisz wybrać układ współrzędnych. Liniowe układy kartezjańskie (X, Y, Z) są często łatwiejsze do opanowania dla początkujących. Eliminują potrzebę skomplikowanych przekształceń trygonometrycznych w logice sterownika PLC.

Ustanowienie skoordynowanego układu wieloosiowego

Konfiguracja układu skoordynowanego jest bardziej szczegółowa niż standardowa synchronizacja przekładni czy krzywek. Najpierw musisz pogrupować swoje serwomotory w „Układ Skoordynowany” w ramach grupy ruchu. Ten obiekt programowy służy jako pojemnik dla wszystkich powiązanych osi.

Asystent Układu Skoordynowanego pozwala zdefiniować podstawowe parametry. Możesz określić liczbę osi, geometrię układu oraz mechaniczne przesunięcia. Ponadto musisz ustawić maksymalne prędkości i ograniczenia przyspieszenia dla całej grupy. Zapewnia to, że najwolniejsza oś narzuca ogólny czas trwania ścieżki, zapobiegając przeciążeniom mechanicznym.

Podstawowa logika PLC dla ruchu skoordynowanego

Do sterowania tymi układami inżynierowie używają specjalnych instrukcji Ruchu Skoordynowanego (MC). W przeciwieństwie do standardowych bloków Ruchu Osi (MAM), te instrukcje traktują układ jako jedną całość.

• MCLM (Ruch Liniowy): Przesuwa punkt centralny narzędzia po linii prostej między dwoma współrzędnymi.

• MCCM (Ruch Kołowy): Generuje precyzyjne łuki 2D lub 3D o określonym promieniu lub punkcie środkowym.

• MCPM (Ruch po Ścieżce): Obsługuje złożone trajektorie dla robotów o geometrii SCARA lub Delta.

Jeśli musisz zatrzymać układ, wymagana jest instrukcja Zatrzymania Ruchu Skoordynowanego (MCS). Zapewnia ona, że wszystkie osie zwalniają jednocześnie, zachowując integralność ścieżki nawet podczas zatrzymania.

Porównanie ruchu skoordynowanego i zsynchronizowanego

Wielu inżynierów myli „przekładnię” z „ruchem skoordynowanym”. W przekładni elektronicznej jedna oś podąża za drugą w stałym stosunku. Natomiast w ruchu skoordynowanym osie nie są sztywno zablokowane. Nadal możesz sterować pojedynczą osią za pomocą standardowego bloku ruchu, nie wpływając na pozostałe.

Piękno ruchu skoordynowanego polega na synchronizacji czasowej. Sterownik automatycznie dostosowuje prędkość każdego silnika. W efekcie wszystkie osie zaczynają i zatrzymują się dokładnie w tym samym momencie, niezależnie od odległości, jaką muszą pokonać.

Perspektywa autora: dlaczego koordynacja ma znaczenie

Z mojego doświadczenia wynika, że przejście na ruch skoordynowany to przełom dla robotyki amatorskiej i specjalistycznej automatyki fabrycznej. Historycznie potrzebny był dedykowany sterownik robota, aby uzyskać płynne ścieżki. Dziś nowoczesne sterowniki PLC wykonują te obliczenia wewnętrznie. To zbliżenie sterowania PLC i robota obniża koszty sprzętu i upraszcza architekturę komunikacyjną na hali produkcyjnej.