integracija stanice za montaŽu i robota...

Sveučilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje

INTEGRACIJA STANICE ZA MONTAŽU I ROBOTA

DIPLOMSKI RAD

Mentor

Doc. dr.sc. Zoran Kunica Davor Josipović

Zagreb, 2004.

Sažetak

U okviru ovoga diplomskog rada opisana je problematika integracije automatskih sustava - automatske didaktičke montažne stanice Festo i robota AdeptSix 300, koji se nalaze u sklopu Laboratorija za inteligentne proizvodne sustave, Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu.

Integracijom navedene opreme željelo se omogućiti robotsko posluživanje montažne stanice: robotsko punjenje gnijezda okrećućeg stola montažne stanice baznim dijelovima (s transportne trake), te skidanje montiranih sklopova s okrećućeg stola i njihovo odlaganje u spremnik gotovih sklopova

U uvodu su dani sadržaji vezani uz oblikovanje i programiranje automatskih montažnih sustava.

Montažna stanica Festo i robot AdeptSix 300, kao objekti integracije, opisani su detaljno u dvama posebnim poglavljima.

Slijede zatim razmatranja i opisi različitih mogućnosti (načina) integracije navedenih dvaju sustava, od kojih je usvojeni način detaljno razrađen i realiziran.

Integracija je ostvarena povezivanjem ulazno/izlaznih jedinica opće namjene te pisanjem odgovarajućeg upravljačkog programa robota. U svrhu ostvarenja integracije, tijekom diplomskoga rada, konstruirana je i načinjena posebna ploča – modul, s ulazima i izlazima.

Ova izvedba svodi se na električno povezivanje odgovarajućih ulaznih odnosno izlaznih signala Festo stanice s jedne strane te robotskog sustava AdeptSix 300 s druge strane, koji uz pomoć svojih upravljačkih programa ostvaruju potrebnu komunikaciju u cilju izvršavanja sklapanja proizvoda.

Spomenutom, posebno izrađenom pločom (modulom s ulazima i izlazima), omogućeno je spajanje i većeg broja ulaza i izlaza, no što je zahtijevano postavljenim montažnim zadatkom. Na taj je način dopušteno lako naknadno uključenje dodatne opreme u, sada jedinstveni, sustav.

Daljnji rad na unapređenju rada sustava mogao bi sadržavati rješavanje posluživanja sustava mobilnim robotom/robotima: "hranjenje" magazina i vibracijskih dodavača dijelovima, odnosno pražnjenje spremnika gotovih sklopova.

Osim toga, programabilni logički kontroler Festo montažne stanice, mogao bi biti zamijenjen nekim novije izvedbe, što bi omogućavalo realizaciju i drugih načina integracije opreme (naprimjer bežični ethernet).

Slika 1. LIPS – Laboratorij za Inteligentne Proizvodne Sustave, Zavoda za robotiku i

automatizaciju proizvodnih sustava, Fakulteta strojarstva i brodogradnje

2

utičnica 4 mm

matica utičnice

uzdužni nosač poklopac

pločica DSUB konektora

50-pinski DSUB konektor

37-pinski DSUB konektor

vijci

prednja stranica

Slika 2. Sastavni dijelovi ulazno/izlazne ploče

3

a)

b)

Slika 3. Realizacija integracije – montirana ulazno/izlazna ploča: a) prednja strana, b)

stražnja strana

4

Input Group 1Signals 1033 - 1040


Signal 1033 15

Adept oprema Korisnicka oprema

DIO Module

Inpu

t gro

up 1

P1

Con

nect

or -

26-P

in F

emal

e D

-Sub

Inpu

t Gro

up 2

Adept Digital Outputkabel

(equivalentcircuit)

26

6

16

7

17

8

18

9

25

20

3

19

4

13

2

12

11

1

10

Signal 1034

Signal 1035

Signal 1036

signal 1037

Signal 1038

Signal 1039

Signal 1040

Group 1 Return

Group 1 Return

Group 2 Return

Signal 1042

Group 2 Return

Signal 1048

signal 1047

Signal 1046

Signal 1045

Signal 1044

Signal 1043

Signal 1041

ZAHTJEV 1

ZAHTJEV 2

P2

Con

nect

or -

26-P

in F

emal

e D

-Sub

ULAZNO/IZLAZNA PLOCA

ZAH

TJEV

PR

EM

A R

OBO

TU

OK

RE

TNI S

TOL

-A1

.14

A1.

15

9x10

TTR

5X15

5X14

I-

C3611

9

4

5

9X11

4

9X12

4Y10

DC24V-

BIR

AN

JE Z

AH

TJEV

A

ZAH

TJEV

1

ZAH

TJEV

2

5X+

5X-

NO

T S

TOP

SN

B6

DC24V+ (Festo napajanje)

Slika 4. Shema integracije Adeptovih ulaza i Festo izlaza

5

Group 1 Return

Group 1 Test

Signal 0033

Signal 0034

Signal 0035

Signal 0036

Signal 0037

Signal 0038

Signal 0039

Signal 0040

Group 2 Return

Group 2 Test

Signal 0041

Signal 0042

Signal 0043

Signal 0044

Signal 0045

Signal 0046

Signal 0047

Signal 0048

252638394041424344

28

29

30

15

14

13

12

11

10

9

34

5

2

16

1

3

4

7

6

22

21

3635

3233

31191817

+-

(equivalentcircuit)

Group 1Power Pins

Group 2Power Pins

Out

put G

roup

1V

olta

ge ra

nge

jum

per J

4O

utpu

t Gro

up 1

Vol

tage

rang

e ju

mpe

r J3

ULAZNO/IZLAZNA PLOCA

Adept napajanje24 V DC

DIO Module

Adept oprema Korisnicka oprema

Adept Digital OutputCable (optional)

P3

Con

nect

or -

44-P

in F

emal

e D

-Sub



P4

Con

nect

or -

44-P

in F

emal

e D

-Sub

Hvataljka robota

E.FEA-88-R

RO

BO

T - P

OTV

RD

A 2

RO

BO

T - P

OTV

RD

A 1

E2.

149X

69X

-6

E2.

159X

7

9X+

9X-6

9X-

DC24V-

DC24V+ (Festo napajanje)

Potvrda E_R_ACK1

Slika 5. Shema integracije Adeptovih izlaza i Festovih ulaza

6

Upravljački program robota

Upravljački program "integracija" (Program 1) za AdeptSix 300 robot napisan je u V+ programskom jeziku.

Razrađenu strukturu upravljačkog programa prikazuje blok dijagram (Slika 31).

Upravljački program nadgleda dva signala koje šalje Festo montažna stanica, te u ovisnosti o njihovim stanjima izvršava određene operacije.

Radi se o signalima koje Adept sustav prepoznaje kao signale 1033 i 1034. Ova dva ulazna Adeptova signala su zapravo izlazi sa Festo PLC-a (Slika 40) kojima se odvija komunikacija od Festo stanice prema Adept robotu tj. kojima Festo montažni sustav "traži" operaciju ulaganja baznog dijela na stol (ZAHTJEV 1-signal 1033) ili operaciju izuzimanja sklopa sa stola (ZAHTJEV 2 – signal 1034).

Robot na postavljeni zahtjev odmah odgovara potvrdom aktiviranjem svojega izlaznog signala broj 41 koji za Festov montažni sustav predstavlja ulazni signal E_R_ACK1 (ulaz E2.14). Dakle ovdje je riječ o komunikaciji od robota prema montažnom sustavu (Slika 41).

Nakon izvršenja operacije ulaganja ili izuzimanja robot potvrđuje da je izvršio traženi zahtjev isključivanjem signala broj 41. Ova sekvenca isključivanja je važna iz tog razloga što program Festo sustava čeka sa nastavkom izvođenjenja svog upravljačkog programa dok se na spomenutom signalu ne dogodi stanje "0" tj. isključenje. Isključenje signala broj 41 nastupa u trenutku kada su prsti robota na sigurnoj udaljenosti od gnjezda okrećućeg stola te stoga ne može doći do njihove međusobne kolizije u trenutku kada okretni stol napravi svoj pomak za jedno mjesto

Kako robot u svom postavljenom položaju može dosegnuti prihvatnicom samo određeni broj mjesta na paleti to se programom ograničio broj izvođenja operacije izuzimanja upravo na tu vrijednost. Ukoliko nakon što ispuni najudaljenije mjesto na paleti ponovno dobije zahtijev za izuzimanje program prekida sa radom te je potrebno paletu isprazniti, a upravljački program robota ponovno pokrenuti.

7

Program 1. Upravljački program "integracija" .PROGRAM integracija() SPEED 20 ALWAYS ;Postavljena brzina je 20% sistemske brzine i = -1 ;iniciranje parametra brojača i SIGNAL (33) ;Otvaranje hvataljke 20 IF SIG(1033) THEN ; operacija umetanja u gnjezdo SIGNAL (41) ;ukljucuje odgovor E_R_ACK1 prema Festo stanici SET pocetna_tocka = TRANS(-20,-400,180,0,180,0) MOVES pocetna_tocka ;pravocrtno gibanje na lokaciju pocetna_tocka BREAK SET uhvati = TRANS(-62.8,-436.9,-40.7,0,180,0) APPRO uhvati, 50 ;robot 50 milimetara iznad mjesta hvatanja na traci BREAK MOVES uhvati DELAY 1 SIGNAL (-33) ;zatvaranje hvataljke DELAY 1 ;cekanje 1 sekundu MOVES uhvati:TRANS(0,0,-40) ;odmicanje pravocrtno za 50 milimetara od mjesta hvatanja BREAK MOVES pocetna_tocka ;pravocrtno gibanje na lokaciju pocetna tocka BREAK SET iznad = TRANS(55.3,-657,35,0,180,90) MOVES iznad BREAK SET gnjezdo = TRANS(55.3,-657,-2,0,180,90) MOVES gnjezdo DELAY 1 SIGNAL 33 ;otvaranje hvataljke MOVES gnjezdo:TRANS(0,0,-35) ;odmicanje pravocrtno roge 35 mm BREAK MOVE pocetna_tocka ;gibanje na lokaciju pocetna_tocka BREAK SIGNAL (-41) DELAY 2 GOTO 20 ;skok na ispitivanje signala END ;Kraj IF strukture IF SIG(1034) THEN ;operacija odlaganja na paletu gotovog sklopa i = i+1 IF i <= 7 THEN ; provjera uvjeta za izvršenje izuzimanja sklopa sa stola SIGNAL (33);otvaranje hvataljke SIGNAL (41) ;ukljucuje odgovor E_R_ACK1 prema festo stanici SET pocetna_tocka = TRANS(-20,-400,180,0,180,0) MOVES pocetna_tocka ;pravocrtno gibanje na lokaciju pocetna_tocka BREAK SET iznad = TRANS(55.3,-657,35,0,180,90) MOVE iznad ;gibanje na lokaciju iznad BREAK SET gnjezdo = TRANS(55.3,-657,-2,0,180,90) MOVES gnjezdo; pravocrtno gibanje na lokaciju gnjezdo BREAK SIGNAL (-33) ;zatvaranje hvataljke DELAY 1 BREAK MOVES gnjezdo:TRANS(0,0,-40) ;odmicanje gore 40 mm BREAK MOVE pocetna_tocka ;gibanje na lokaciju pocetna_tocka BREAK SIGNAL (-41) ;iskljucuje odgovor E_R_ACK1 prema festo stanici DELAY 1 SET medjupozicija1 = TRANS(-201,-278,40,0,180,0) ;iznad palete MOVE medjupozicija1; gibanje na lokaciju medjupozicija1 BREAK SET paleta = TRANS(-205-i*47.7,-336,-132,0,180,0) ;ulaganje na paletu APPROS paleta, 35 BREAK MOVES paleta BREAK SIGNAL (33) ;Otvaranje hvataljke DELAY 1 MOVES paleta:TRANS(0,0,-35); odmicanje gore 35 mm BREAK MOVES medjupozicija1 ;pravocrtno gibanje na lokaciju medjupozicija1 BREAK MOVES pocetna_tocka ;pravocrtno gibanje na lokaciju pocetna_tocka BREAK GOTO 20 ;vracanje na ispitivanje signala ELSE RETURN ; prekid programa END ;kraj druge IF strukture END ;kraj prve IF strukture GOTO 20 ;vracanje na ispitivanje signala .END

8

Poč

etak

Otv

aran

je

hvat

aljk

e

Pos

tavl

janj

e si

stem

ske

brzi

ne

Um

etan

je b

azno

g di

jela

u g

njez

do

stol

a

Sig

nal

(103

4)

Sig

nal

(103

3)

Inic

ijaliz

acija

i=-1

Ukl

juči

vanj

e od

govo

ra

E_R

_AC

K1

Kra

j

Iskl

juči

vanj

e od

govo

ra

E_R

_AC

K1

Ukl

juči

vanj

e od

govo

ra

E_R

_AC

K1

Izuz

iman

je s

klop

a iz

gnj

ezda

sto

la i

odla

ganj

e na

pa

letu

i<=7

Is

ključi

vanj

e od

govo

ra

E_R

_AC

K1

DA

DA

D

A

NE

NE

N

E

Slika 6. Blok dijagram upravljačkog programa "integracija"

9

integracija stanice za montaŽu i robota...

Documents