P1080246

5. Sterowanie robotów przemysłowych

Ważną cechą architektury układów mikroprocesorowych jest otwartość i łatwość konfigurowania systemów o wymaganych własnościach. W zależności od wymaganej niezawodności czy mocy obliczeniowej systemu można zwiększyć liczbę mikroprocesorów lub stosować mikroprocesory o odpowiednio dużej mocy obliczeniowej. Wobec rosnącej mocy procesorów, współcześnie powstają układy jednoprocesorowe z dodatkowymi modułami aktywnymi i biernymi.

5.5.2. Struktura sprzętowa układów komputerowych CN

W skład układu sterowania wchodzą:

—    zasilacz,

—    jednostka centralna,

—    układ odpowiedzialny za poruszanie robotem,

—    obwody wejścia/wyjścia,

—    interfejs użytkownika, i| rr- programator ręczny.

Scharakteryzowano przede wszystkim moduły istotne dla sterowania robotem pokazane na rys. 5.7 (numeracja omawianych modułów będzie zgodna z rysunkiem).

Jednostka centralna

Procesor centralny, interpolator, pamięć RAM, procesor PLC, dysk twardy, moduły graficzne i moduły komunikacyjne połączone ze sobą i zamknięte w jednej obudowie tworzą jednostkę centralną, serce każdego współczesnego układu sterowania CNC - rys. 5.8.

Rysunek 5.8_

Jednostki centralne

Producenci robotów oferują własne konfiguracje jednostek centralnych budowane z dostępnych typów procesorów, pamięci RAM i dysków twardych. Zmienia się także liczba i typ portów komunikacyjnych.

Procesor centralny (i). Jest podstawowym modułem, mającym własną pamięć operacyjną (pamięć danych i pamięć programu), podstawowe układy wejścia/wyjścia (interfejs szeregowy V24) oraz system przerwań pełniący funkcję komputera centralnego. W nowoczesnych układach sterujących są instalowane procesory 32- lub 64-bitowe klasy Pentium III i Pentium IV o częstotliwości taktowania od 500 MHz do 1,5 GHz na płycie głównej komputera PC, działające w systemie operacyjnym Windows. Mają one bardzo duże moce obliczeniowe i krótkie czasy egzekucji programu, co stwarza możliwość sterowania kilkunastoma lub więcej osiami jednocześnie. Szybszy procesor to również większa liczba programów wykonywanych jednocześnie.

Pakiet RAM + EPROM (2) zawiera pamięć danych służącą do przechowywania programu sterującego oraz programu użytkownika, który jest ułożony i zapisany w trakcie programowania robota. Stosowane są szybkie pamięci SDRAM 128 MB i 256 MB, co zapewnia bezproblemową, szybką pracę podczas sterowania robotami 6-osiowymi. W większych układach pamięć ta może zostać powiększona do 512 MB.

Pamięć dyskowa i FLASH (4). Stosowane w ostatnich latach dyski twarde są coraz częściej zastępowane przez kartę pamięci FLASH. Dyski i karty o pojemności 40 GB i większej umożliwiają przechowywanie ogromnej liczby programów. Jest to bardzo wygodne i pomocne w przypadku pracy robota na stanowisku produkcji elastycznej przy małych seriach, gdy są manipulowane różne przedmioty, co wymaga częstych zmian programu.

Sterownik PLC (6) służy do dopasowania, sterowania i nadzoru. Obecnie jest integralną częścią każdego nowoczesnego układu sterowania. Procesor sterownika jest umieszczany bezpośrednio w jednostce centralnej, choć nie jest to regułą. Poza procesorem niezbędne są dodatkowe moduły wejść i wyjść pozwalające na wprowadzanie i wyprowadzanie sygnałów ze sterownika. Producenci zaopatrują systemy zarówno w moduły wejść i wyjść binarnych oraz moduły wejść i wyjść analogowych omówione w p. 5.4. Program sterownika jest zapisany w pewnym wydzielonym obszarze dysku twardego. Pamięć programu jest różna; maksymalne wynosi 512 KB. Sterowniki PLC przez monitorowanie zmiennych wejściowych i procesowych umożliwiają wyświetlanie informacji o przebiegu działania robota.

Układ odpowiedzialny za poruszanie robotem

Procesor interpolatora (12). Procesor interpolatora, czyli sterownika ruchami w osiach serwonapędowych, przyjmuje od procesora centralnego (/) współrzędne docelowego położenia przegubów robota oraz dane określające rodzaj trajektorii i prędkość ruchu. Po przeliczeniu tych danych według algorytmów interpolujących przesyła je do sterowników położenia osi (13, 14) jako składowe