Dan l-artikolu jqabbel is-soluzzjonijiet tas-sistema ta 'kontroll ta' żewġ robots industrijali, il-manipulatur u r-robot mobbli, u jintroduċi l-karatteristiċi tagħhom.
Il-klassifikazzjoni ta 'hawn fuq hija bbażata fuq l-oġġett tal-applikazzjoni. Barra minn hekk, hemm kontrolluri tal-moviment aktar ġenerali fis-suq, jiġifieri, dawk li jikkontrollaw tagħmir mhux standard.
1 Soluzzjoni tal-livell tal-qiegħ tal-kontrollur 1.1 Tip ta 'manipulatur Il-kontrollur tat-tip ta' manipulatur żviluppat qabel u huwa relattivament matur. Ejja nagħtu ħarsa lejn is-soluzzjoni tal-qiegħ tas-sistema ta 'kontroll eżistenti. 1.2 Tip ta 'robot mobbli Il-kontrollur tar-robot mobbli jappartjeni għal direzzjoni relattivament ġdida. Robots mobbli industrijali huma fil-forma ta 'AGV, makkinarju ta' inġinerija bla ekwipaġġ, eċċ. Is-soluzzjoni tal-qiegħ tas-sistema ta 'kontroll hija kif ġej:
1.3 Tqabbil
Il-manipulatur għandu rekwiżiti għoljin għall-eżattezza u l-istabbiltà tal-moviment, għalhekk l-ammont tal-kalkolu huwa kbir u ċ-ċiklu huwa qasir, li ġeneralment huwa 1 sa 2 ordnijiet ta 'kobor ogħla minn dak ta' robots mobbli. Ir-robots mobbli ġeneralment m'għandhomx rekwiżiti għoljin għall-eżattezza tas-sinkronizzazzjoni, u l-konfigurazzjoni tagħhom hija relattivament baxxa.
Il-manipulatur ġeneralment jaħdem f'żona fissa, u l-kontrollur tiegħu ġeneralment jitqiegħed fix-chassis, għalhekk il-livell ta 'protezzjoni mhuwiex għoli, ġeneralment IP20. Ir-robots mobbli jeħtieġ li jkunu reżistenti għall-ilma u kontra t-trab minħabba li jeħtieġ li jiċċaqilqu ta 'spiss, speċjalment makkinarju ta' inġinerija ta 'barra, għalhekk jeħtieġ li jqisu l-waterproofing u t-trab. Il-livell ta 'protezzjoni tagħhom huwa ogħla, ġeneralment IP67.
2 Introduzzjoni għal CoDeSys 2.1 Kompożizzjoni ta' CoDeSys
Issib li ħafna softwer tal-kontroll tar-robot huma implimentati bl-għajnuna ta 'CoDeSys, allura x'inhu CoDeSys?
CoDeSys huwa softwer ta 'żvilupp PLC artab imħallas. Fi kliem sempliċi, tikkonsisti f'żewġ partijiet: Sistema ta 'żvilupp u Sistema ta' Runtime. Sistema ta 'żvilupp hija l-interface tas-softwer użat għall-ipprogrammar (bħal Visual Studio, Eclipse u softwer ieħor, li jista' jissejjaħ ukoll IDE). Id-disinn, id-debugging, u l-kompilazzjoni tal-programmi PLC huma kollha mwettqa fl-IDE, li hija l-parti li l-utenti spiss jittrattaw;
Wara li jinkiteb il-programm PLC, għandu jiġi trasferit għall-apparat tal-ħardwer għat-tħaddim. Madankollu, il-programm PLC iġġenerat ma jistax jaħdem waħdu f'dan il-ħin. Għandu jaħdem f'ċertu ambjent tas-softwer. Dan l-ambjent huwa s-Sistema Runtime, li hija inviżibbli għall-utenti.
Il-postijiet ta 'installazzjoni tat-tnejn huma ġeneralment differenti. IDE huwa ġeneralment installat fuq il-kompjuter ta 'żvilupp, u Runtime System tinsab fuq l-apparat tal-ħardwer li għandu rwol ta' kontroll. It-tnejn huma ġeneralment konnessi minn kejbils tan-netwerk, u l-programm jitniżżel fuq Runtime permezz tal-kejbil tan-netwerk għall-operazzjoni.
CoDeSys mhix magħrufa sew fiċ-Ċina, iżda għandha reputazzjoni fit-tul fl-Ewropa, speċjalment fil-qasam tal-kontroll industrijali. Ħafna kumpaniji tar-robot li semmejna hawn fuq jużaw il-prodotti tagħha, bħal KEBA, Beckhoff, Googol, u kważi l-manifatturi kollha tal-kontrolluri tar-robot mobbli.
3S, il-kumpanija li fasslet CoDeSys, tbigħ biss softwer, mhux hardware. Iċ-ċirkwit tal-ħardwer jeħtieġ li jkun iddisinjat mill-utent, u 3S huwa responsabbli għall-porting tas-Sistema Runtime għall-ħardwer tal-klijent. Is-Sistema Runtime tista 'taħdem mikxufa fuq il-ħardwer, iżda ġeneralment taħdem fuq is-sistema operattiva, u l-konfigurazzjoni tas-sistema operattiva hija wkoll ix-xogħol tal-klijent.
Jekk il-klijent jeħtieġ, l-IDE ta 'CoDeSys jista' jiġi personalizzat biex ibiddel il-logo u d-dehra tal-klijent, u huwa għalhekk li ssib li l-pjattaformi ta 'żvilupp ta' manifatturi differenti jidhru differenti, iżda l-istili huma relattivament simili.
Naturalment, l-utenti jistgħu wkoll jużaw IDEs oħra. Pereżempju, Beckhoff juża Visual Studio ta 'Microsoft, filwaqt li l-kernel u l-librerija tal-funzjonijiet wara l-kompilatur għadhom jużaw is-soluzzjoni ta' CoDeSys.
Ir-Runtime ta 'CoDeSys għandu adattabilità qawwija u jappoġġja l-biċċa l-kbira tas-sistemi operattivi u l-arkitetturi taċ-ċippijiet tal-ħardwer.
2.2 Prinċipju tal-CoDeSys Runtime
Il-parti IDE ta 'CoDeSys hija b'xejn, u tista' tniżżelha mill-websajt uffiċjali tagħha biex tesperjenzaha. Il-ħlas reali huwa s-sistema runtime Runtime System.
Fil-bidu tad-disinn tiegħu, CoDeSys qasmet il-funzjonijiet f'diversi moduli ta 'komponenti, bħal munzell ta' protokoll tax-xarabank, interface viżwali, kontroll tal-moviment, kontroll tas-sigurtà, eċċ. L-utenti jistgħu jagħżlu l-moduli meħtieġa biex jibnu s-sistema tagħhom stess bħal blokki tal-bini, u finalment jiffurmaw pjattaforma ta 'softwer ta' kontroll apposta.
Xi utenti li huma ġodda għal PLC artab jistgħu jħossuhom mhux familjari ma 'din il-parti, iżda fil-fatt dan il-metodu ta' disinn huwa komuni ħafna. Pereżempju, il-kaxxa tal-għodda f'ħin reali (Real-Time) ta 'MATLAB Simulink taħdem b'dan il-mod. L-utenti jiddisinjaw programmi ta 'kontroll billi jkaxkru u jwaqqgħu fl-interface grafika ta' Simulink, u mbagħad tniżżilhom fil-ħardwer reali biex imexxu. Tista' titgħallem dwarha hawn.
Hemm ukoll tali mod ta 'użu bħal Beckhoff. L-utenti jipprogrammaw fit-TwinCAT IDE u mbagħad niżżilhom lill-kontrollur ta' Beckhoff. Fil-fatt, runtime huwa installat minn qabel fil-kontrollur. Siemens STEP7 huwa wkoll IDE, u l-PLC tiegħu għandu wkoll runtime li jaqbel.
Il-programm PLC miktub mill-utent huwa bħall-applikazzjoni fil-kompjuter tagħna. Hija taħdem fuq is-sistema runtime, u s-sistema runtime timxi fuq is-sistema operattiva.
Is-sistema runtime tinsab bejn l-applikazzjoni u s-sistema operattiva. Allura jista 'jissejjaħ middleware. Fis-softwer tar-robot, ROS, OROCOS (Real-Time Toolkit), eċċ huma fl-istess pożizzjoni.
Il-kontroll tar-robot, bħall-għodod tal-magni CNC, jeħtieġ prestazzjoni f'ħin reali, għalhekk is-sistema operattiva li nagħżlu hija preferibbilment sistema operattiva f'ħin reali (RTOS). Sfortunatament, is-sistemi operattivi li ħafna drabi nużaw mhumiex f'ħin reali, bħal Windows u Linux. Iżda fortunatament, xi ħadd immodifikahom, jiġifieri, żied irqajja f'ħin reali.
Sistemi operattivi f'ħin reali użati b'mod komuni jinkludu: VxWorks, QNX, Windows RTX, Xenomai, RT Linux, Linux RTAI, WinCE, μC/OS, SylixOs, eċċ. Meta wieħed iqis li hemm ħafna utenti tas-sistemi operattivi Windows u Linux, CoDeSys nediet garża korrispondenti fil-ħin reali (RTE) biex tiffranka lill-utenti l-inkwiet tal-modifika.
Għal aktar informazzjoni dwar CoDeSys Runtime, tista’ taqra d-dokument uffiċjali [Żball ta’ l-Ipproċessar tal-Matematika] [1][2][1][2].
2.3 Żvantaġġi ta 'CoDeSys
CoDeSys iġib konvenjenza għall-iżvilupp tal-kontrollur tagħna u jiffranka l-inkwiet biex nibdew mill-bidu. Madankollu, hemm ukoll ħafna żvantaġġi fl-iżvilupp tal-prodotti tal-kontrolluri tagħna stess ibbażati fuq softwer kummerċjali bħal CoDeSys:
(1) L-algoritmu sottostanti mhuwiex miftuħ
Il-komponenti tal-kontroll tal-moviment u l-munzelli tal-protokoll tax-xarabank integrati minn CoDeSys huma kollha inkapsulati. L-utenti ma jistgħux jifhmu d-dettalji interni tagħhom, u lanqas ma jistgħu jippersonalizzawhom u jottimizzawhom skont il-ħtiġijiet speċifiċi tagħhom. Jistgħu biss isejħulhom sempliċiment. L-utenti jistgħu jistrieħu biss fuq il-pjattaforma CoDeSys u jsibuha diffiċli biex jiffurmaw it-teknoloġija ewlenija tagħhom stess.
(2) Funzjonijiet limitati u diffiċli biex tespandi
Teknoloġiji ġodda rappreżentati minn viżjoni bil-magna, intelliġenza artifiċjali u sewqan awtonomu issa qed javvanzaw b'mod leaps u limiti, filwaqt li ħafna teknoloġiji fil-kontroll industrijali għadhom 20 sena. Meta tieħu x-xena tan-navigazzjoni f'robot mobbli bħala eżempju, il-metodu ta 'navigazzjoni bbażat fuq il-viżjoni jew il-lejżer jeħtieġ li jiġbor ammont kbir ta' data u jipproċessaha, li jinvolvi ħafna kalkoli matriċi.
Issa PLC jista 'jwettaq biss kalkoli diġitali b'dimensjoni waħda b'lura, li jagħmilha diffiċli biex jiġu implimentati algoritmi kumplessi. B'kuntrast mal-istil ta 'sors miftuħ tal-komunità tal-intelliġenza artifiċjali, il-komunità tal-kontroll industrijali hija magħluqa għal xulxin. Ħadd mhu lest li jiftaħ il-libreriji tal-funzjonijiet tiegħu stess. Hemm ftit libreriji ta' funzjonijiet ta' sors miftuħ (OSCAT). Anke l-algoritmi ta' filtrazzjoni l-aktar bażiċi u l-kalkoli tal-matriċi jridu jinkitbu mill-bidu. Barra minn hekk, il-funzjonijiet bażiċi pprovduti mill-istandards internazzjonali huma limitati wisq u ma jistgħux jadattaw għal xenarji ġodda. Huma fil-bżonn urġenti ta 'espansjoni.
(3) Diffiċli biex taġġorna
Minħabba d-dipendenza sħiħa fuq CoDeSys, l-aġġornament tal-ħardwer tal-prodott tal-klijenti stess jeħtieġ li jiġi personalizzat u trapjantat, li jirriżulta fi spejjeż miżjuda.
3 Soluzzjonijiet ta' sors miftuħ
Bħalissa, hemm xi soluzzjonijiet ta 'sistema ta' kontroll ta 'sors miftuħ, bħal Beremiz, Orocos, OpenPLC, OpenRTM, u ORCA.
L-iżvilupp ta 'kontrolluri tar-robot huwa kompitu tqil. Għandhom jiġu ċċarati serje ta 'rekwiżiti ta' prestazzjoni, li l-ewwel waħda hija prestazzjoni f'ħin reali.
Il-prestazzjoni f'ħin reali hija ġeneralment meħtieġa għal robots industrijali, iżda mhux neċessarjament għal robots ta 'servizz jew divertiment. Huwa faċli għan-nies ordinarji li jiżbaljaw "prestazzjoni f'ħin reali" bħala proċessar mgħaġġel jew veloċità ta 'rispons, iżda fil-fatt "prestazzjoni f'ħin reali" tfisser "determiniżmu" fil-ħin. Pereżempju, il-ħin tad-dewmien tar-rispons tal-interruzzjoni jew il-bidla tal-proċess fis-sistema operattiva f'ħin reali (RTOS) għandu jkun f'medda ta' żmien.
Is-sistemi operattivi li nużaw b'mod komuni (Windows, Linux) mhumiex sistemi operattivi f'ħin reali, għaliex huma ddisinjati għal throughput u ma jistgħux jiggarantixxu li kull avveniment jiġi pproċessat f'ċertu firxa. Pereżempju, il-veloċità tat-trażmissjoni tal-Ethernet standard hija ħafna aktar mgħaġġla minn dik tal-Ethernet industrijali f'ħin reali, iżda lanqas hija f'ħin reali, għaliex ukoll ma tistax tiggarantixxi li d-dejta tiġi trażmessa fi żmien partikolari.
Mhuwiex diffiċli li tifhem f'ħin reali, iżda liema kompiti tar-robot jeħtieġ li jaħdmu f'ħin reali? Kif tiddetermina l-intervall tal-ħin għat-tħaddim tal-programm skont ir-rekwiżiti tal-prestazzjoni tar-robot (1ms jew 10ms)? Il-ħin reali jiddependi fuq hardware jew software?
Kif tagħżel ħardwer u softwer speċifiċi bbażati fuq ħin reali (ARM jew X86, Linux RTAI jew VxWorks)? Hemm nuqqas ta 'diskussjoni fil-fond dwar dan l-aspett fuq l-Internet, u l-manifatturi ewlenin tar-robot mhux se jiżvelaw ir-riżultati tat-test u sperimentali tagħhom. Jidher li dan l-aspett jiddependi prinċipalment fuq l-esperjenza u prova u żball.
Hawnhekk nista' nipprovdi biss ftit indikaturi. Fil-preżent, iċ-ċiklu ta 'kontroll ta' l-armi tar-robot industrijali huwa ta 'madwar 1ms, u ċ-ċiklu ta' kontroll tal-linja tal-pożizzjoni ta 'servo drive ta' prestazzjoni għolja jista 'jilħaq 125 [Math Processing Error] mu sμs. PLCopen jiddefinixxi xi standards għas-servo u l-kontroll tal-moviment, inkluż il-lingwa tal-ipprogrammar, blokki bażiċi tal-funzjoni tal-kontroll tal-moviment, parametri ta' interfaces ta' input u output, eċċ.
[3] Id-dettalji tal-kodiċi ta' implimentazzjoni speċifiċi huma pprovduti minn diversi manifatturi.
