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Reti di comunicazione Robot e Industry 4.0
PROFINET per i robot
Paolo Ferrari - Consorzio PI Italia
Sommario
Sempre più robot fissi e mobili vengono integrati come sistemi completi per aumentare il grado di automazione e ridurre i costi. Quando la linea è controllata da PLC è necessario controllare e programmare in modo uniforme quelli di diversi produttori direttamente dal tool di programmazione PLC.
In passato l'attività congiunta su OPC UA Safety e OPC Foundation aveva già spinto verso un'integrazione più fluida dei robot mobili in un impianto di produzione.
Ora invece ci si focalizza su PLC che controllano i robot un'interfaccia dati uniforme tra il PLC e i controllori robot programmi robot di essere scritti completamente nel PLC il produttore di robot implementa un singolo interprete funzioni del robot sono chiamate tramite l'interfaccia dati le informazioni sullo stato del robot sono inviate al PLC
In sintesi: rendere la programmazione dei robot più semplice ed efficiente per i programmatori PLC e i fornitori di PLC.
Modello di interfacciamento
- La comunicazione RI tra il PLC e l'RC avviene tramite PROFINET (non è necessaria la modalità isocrona)
- Questa connessione viene utilizzata per scambiare tutti i comandi e le informazioni di stato tra il PLC e l'RC
- I comandi di movimento vengono inviati dal PLC al RC. I movimenti vengono attivati solo dal PLC quando il RI è attivo
Modi di funzionamento
- Local mode
Controllato localmente;
T1/T2 per apprendimento e programmazione (le porte possono essere aperte)
- External mode
Controllato dal PLC;
T1/T2 tramite PLC sono opzionali!
Esempio di T1 External
External mode: il robot è controllato dal PLC
Motivazione: Programmazioni delle traiettorie attraverso un'unica interfaccia (tool di programmazione del PLC)
Le funzioni Safety vengono usate dal PLC
Il Robot Controller rimane responsabile di monitorare i comandi e non eccedere i limiti imposti
La safety è sempre garantita.
Traslazione e orientazione
Gli assi X, Y, Z sono disposti secondo un sistema di coordinate sinistrorse (mano destra).
L'orientamento è costituito da tre elementi: RX, RY, RZ. In accordo con la ISO 9787:2013(E).
La posizione cartesiana del robot sul lato PLC è rappresentata in un formato unificato nel parametro RobotCartesianPosition.
Stati del Robot e dei Comandi
Diversi componenti del concetto presentano stati diversi:
- Stato del Robot Arm (RA)
- Stato della Robot Interface (RI)
- Stati di comando ("Stato effettivo")
Gli stati sono tra loro interdipendenti
Interfaccia tra PLC e Robot Controller
L'interfaccia dati tra PLC e RC si basa su un modello client-server, che implementa meccanismi di remote procedure call (RPC).
Il PLC (client) richiama le funzioni del server inviando messaggi di comando (CMD) (MSG) e i relativi argomenti al robot Controller (server).
L'RC esegue la funzione e invia messaggi di risposta specifici del comando (RSP).
Interfaccia tra PLC e Robot Controller: i task
Interfaccia tra PLC e Robot Controller: i telegrammi
Interfaccia tra PLC e Robot Controller: schema
Negli atti oltre ad interessanti schemi potrete leggere le conclusioni di questo lavoro.
Ora invece ci si focalizza su PLC che controllano i robot un'interfaccia dati uniforme tra il PLC e i controllori robot programmi robot di essere scritti completamente nel PLC il produttore di robot implementa un singolo interprete funzioni del robot sono chiamate tramite l'interfaccia dati le informazioni sullo stato del robot sono inviate al PLC
In sintesi: rendere la programmazione dei robot più semplice ed efficiente per i programmatori PLC e i fornitori di PLC.
Modello di interfacciamento
- La comunicazione RI tra il PLC e l'RC avviene tramite PROFINET (non è necessaria la modalità isocrona)
- Questa connessione viene utilizzata per scambiare tutti i comandi e le informazioni di stato tra il PLC e l'RC
- I comandi di movimento vengono inviati dal PLC al RC. I movimenti vengono attivati solo dal PLC quando il RI è attivo
Modi di funzionamento
- Local mode
Controllato localmente;
T1/T2 per apprendimento e programmazione (le porte possono essere aperte)
- External mode
Controllato dal PLC;
T1/T2 tramite PLC sono opzionali!
Esempio di T1 External
External mode: il robot è controllato dal PLC
Motivazione: Programmazioni delle traiettorie attraverso un'unica interfaccia (tool di programmazione del PLC)
Le funzioni Safety vengono usate dal PLC
Il Robot Controller rimane responsabile di monitorare i comandi e non eccedere i limiti imposti
La safety è sempre garantita.
Traslazione e orientazione
Gli assi X, Y, Z sono disposti secondo un sistema di coordinate sinistrorse (mano destra).
L'orientamento è costituito da tre elementi: RX, RY, RZ. In accordo con la ISO 9787:2013(E).
La posizione cartesiana del robot sul lato PLC è rappresentata in un formato unificato nel parametro RobotCartesianPosition.
Stati del Robot e dei Comandi
Diversi componenti del concetto presentano stati diversi:
- Stato del Robot Arm (RA)
- Stato della Robot Interface (RI)
- Stati di comando ("Stato effettivo")
Gli stati sono tra loro interdipendenti
Interfaccia tra PLC e Robot Controller
L'interfaccia dati tra PLC e RC si basa su un modello client-server, che implementa meccanismi di remote procedure call (RPC).
Il PLC (client) richiama le funzioni del server inviando messaggi di comando (CMD) (MSG) e i relativi argomenti al robot Controller (server).
L'RC esegue la funzione e invia messaggi di risposta specifici del comando (RSP).
Interfaccia tra PLC e Robot Controller: i task
Interfaccia tra PLC e Robot Controller: i telegrammi
Interfaccia tra PLC e Robot Controller: schema
Negli atti oltre ad interessanti schemi potrete leggere le conclusioni di questo lavoro.
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Fonte: SAVE Cobot Web Edition maggio 2022 I PLC e la robotica collaborativa
Settori: Automazione industriale, HMI, Industria 4.0, Informatica, Meccanica, PLC, Reti di comunicazione, Robot, Sistemi di controllo, Smart manufacturing
Mercati: Industria manifatturiera
Parole chiave: Bus di campo, Cobot, Industria 4.0, PLC, Profinet, Reti di comunicazione, Robot, Robotica
