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集成PLC、机器人和运动控制 [复制链接]

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发表于 2017-1-21 10:17:40 |显示全部楼层
  传统上,工业机器人使用复杂的专有语言编程,对外人来说是很难的,只有机器人程序员才能理解。运动控制器现在应用广泛多样,通常使用PC库或其他专有语言来编程,而PLC倾向用梯形逻辑来编程。在今天的自动化环境中,PLC、运动控制器和机器人需要紧密集成。许多不同的组件集成到机器的设计中,而每种组件需要通过他们的专用语言才能呈现自己的特长。越来越多的最终用户要求把机器人、运动控制器和可编程控制器都用熟悉的PLC语言进行编程。这些语言对机器制造商的程序员更容易理解,也使最终用户的服务人员更容易维护。为了减少复杂性,协调这三个不同的平台的外观、感觉和功能,PLCopen工作组为运动控制已经拿出了一套标准化工具,能在PLC编程环境下直接对运动控制编程。

  PLC

  自从1968年在通用汽车公司使用开始(用来代替硬连线继电器),PLC就使用梯形逻辑编程。它们可容易地控制数字和模拟设备的过程,但对更复杂、连续性质过程的编程要比用高级编程语言,如BASIC、C或C#更加困难。多年来,PLC已经进化到可以用BASIC或C语言编程的水平,但大部分仍然依赖于梯形逻辑。很多低端PLC通过步进和方向输出支持运动控制。一些更高水平的运动控制可以通过昂贵的专用模块来实现,但必须添加到基本系统。尽管这样,大多数设备用梯形逻辑编程,需要熟悉编程环境,制造工艺,以及专门的功能块才能实现需要的功能。

  运动控制器

  一般市场中的运动控制器通常包括插补功能(直线插补或圆弧插补),协同运动、齿轮、凸轮和事件触发动作(使用传感器和位置锁存)。在老控制器中,每轴使用专用的输入和输出。运动输入,如使能、超程限位和编码器输入(每轴一个或两个)和类似伺服命令的运动输出(通常为+/-10V模拟量)和/或步进指令(步进和方向)。多数控制器还具有一些通用的I/ O。新控制器依靠数字网络,如EtherCAT或SERCOS用来传递控制信号至驱动器,接收和发送直接连接到驱动器的数字IO。

  在处理联动的运动时,典型的运动控制器无法与机器人控制器竞争。典型的运动控制器,如果你想把末端执行器移动到一个特定点,你必须为每个轴找出正确的位置。你需要对机器人和有机械连接机制的其他机器做的事情是使用反向运动学的方法来编程。使用时需要公式,在物理空间中,需要把特定点转换为各自的位置,描述每个关节(或轴)需要移动至所述机械连接机构的终点。同样,这些系统应用广泛多样,需要熟悉他们的特定编程环境。

  机器人控制器

  机器人控制器已经设计为实现特定复杂机制的最佳控制。多数控制器为特定设备。制造商创建一种专门的语言编程,从平台到平台的变化很大。当控制设备使用为他们设计的控制库时,非常高效;然而,大多数都不能很好地进行通信、集成或编程。在过去,几乎专用的机器人控制器只支持的运动学和反向运动学。现在,很多常见的运动控制器提供机器人类型命令的某些子集,尤其在针对包装自动化的控制器。机器人控制器和运动控制器之间的界限正变得模糊,但仍然用不同的系统和不同的语言编程,需要程序员进行协调,设计通常用于特定目的。

  合并成一台机器控制器

  PLCopen工作组为运动控制进行了标准化,逻辑定义了机器控制编程的所有内容。这是一种集成PLC、机器人和运动控制的最佳尝试,用一种容易理解的、多数制造商都常用的语言。许多功能块是基本的,例如,相对或绝对移动的功能块,这在任何运动控制系统中都很容易理解。当需要增加运动的难度时,多个控制系统的标准化和通用性外观和感觉确是一个优势。例如,在每个各自运动停止下个运动开始前,很容易把相对或绝对运动串在一起。可以想象一下一组复杂的运动,一个轴需要在非零速度的情况下转换到下个运动,在轴的整个路径混合各个运动到一个顺序的运动。 PLCopen运动控制定义了标准的混合操作,允许程序员用公共混合和转换模式实现这个顺序运动。

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