Denis Kokol POSTAVITEV ROBOTSKE CELICE ZA PRENOS PEČIC V PODJETJU GORENJE D.D. Diplomsko delo Maribor, september 2015

Transkripcija

1 Denis Kokol POSTAVITEV ROBOTSKE CELICE ZA PRENOS PEČIC V PODJETJU GORENJE D.D. Diplomsko delo Maribor, september 2015

2 POSTAVITEV ROBOTSKE CELICE ZA PRENOS PEČIC V PODJETJU GORENJE D.D. Diplomsko delo Študent: Študijski program: Smer: Mentor: Somentorica: Denis Kokol visokošolski študijski program Elektrotehnika Avtomatika in robotika prof. dr. Riko Šafarič doc. dr. Suzana Uran

3 i

4 Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Riku Šafariču ter somentorici doc. dr. Suzani Uran za vodenje in vso pomoč pri izvedbi diplomskega dela. Zahvaljujem se moji punci za vso pomoč in podporo pri pisanju diplomskega dela. Zahvala pa gre tudi mojim staršem za podporo pri študiju. ii

5 Postavitev robotske celice za prenos pečic v podjetju Gorenje d.d Ključne besede: Robotska celica, prenos pečic, Gorenje d.d. UDK: (043.2) Povzetek Namen diplomskega dela je opisati celoten potek postavitve robotske celice, katera bo kasneje prelagala pečice iz dvigala na namenske vozičke, jih pravilno pozicionirala, bo vedela kje na vozičku je pečica in kje je mesto prazno ter znala pečice z vozička tudi pobrati in postaviti na dvigalo. Robot bo moral sam vedeti kateri voziček je pri njem, kakšne so pečice na tem vozičku in vedeti mora kdaj je dvigalo v njegovem dosegu. iii

6 Placing a robotic cell for transfer of ovens in the company Gorenje d.d. Key words: Robotic cell, transfer of ovens, Gorenje d.d. UDK: (043.2) Abstract The purpose of this diploma thesis is to describe the whole course of layout of a robot cell, which will later move and properly position ovens from the elevator on dedicated carts. The robot cell will know where the oven is on the cart and where the space is empty, know how to pick ovens from the cart and place them on the elevator. The robot have to know which cart is in use, which types of ovens are on that cart and it must know when the elevator is in its range. iv

7 Kratice RFID Radio Frekvenčna IDentifikacija PLK Programirljivi Logični Krmilnik v

8 Kazalo 1. Uvod Opis aparaturne opreme Prejšnje stanje Manipulator Novo stanje Opis posameznih delov in naprav Robotska roka Krmilnik Prijemalo Varnost Dvigalo Elektronsko Vodeni Transportni Vozički (EVTV) Izvedba robotske celice in postrojenja Integracija komponent Profibus komunikacija Ethernet povezava Delovanje Stanje pripravljenosti robota Programi robota Glavni program Init Poberi Odloži Hitro Počasi vi

9 Podprogram št Cube Izhod Zaključek Viri vii

10 Kazalo slik Slika 1: Gorenje d.d. [8]... 1 Slika 2: Manipulator... 4 Slika 3: Pečice zložene na vozičku... 5 Slika 4: Robotska roka [9]... 6 Slika 5: Imena osi robota... 7 Slika 6: Dimenzije in doseg robota... 8 Slika 7: Krmilnik NX Slika 8: Programirna učna škatla (Teach box) Slika 9: Prijemalo Slika 10: Robotska celica Slika 11: Stikalo za izklop v sili Slika 12: Vrata celice Slika 13: Svetlobne zavese Slika 14: Položaj senzorjev za muting Slika 15: Prikaz postopka vklapljanja senzorjev Slika 16: Postavitev senzorjev pri vhodu vozička v celico Slika 17: Profibus 9 polni D-sub konektor [6] Slika 18: UTP konektor [7] Slika 19: Pozicije pečic na vozičku Slika 20: Diagram poteka: Glavni program Slika 21: Diagram poteka: Program INIT Slika 22: Diagram poteka: Program POBERI Slika 23: Diagram poteka: Program ODLOŽI Slika 24: Diagram poteka: Program HITRO Slika 25: Diagram poteka: Program POČASI Slika 26: Diagram poteka: Program št Slika 27: Diagram poteka: Program CUBE Slika 28: Diagram poteka: Program IZHOD viii

11 Kazalo tabel Tabela 1: Hitrosti osi robota [3]... 7 Tabela 2: Lastnosti profibus kabla [2] ix

12 1. Uvod Robotika je veja elektrotehnike, računalništva in strojništva, ki se ukvarja z načrtovanjem, gradnjo, delovanjem, obratovanjem in uporabo robotov, krmilnikov za vodenje in nadzor robotov ter senzorjev za pridobivanje povratnih informacij. Roboti lahko nato, zamenjajo ljudi v nevarnih okoljih, v industriji, za povečanje hitrosti proizvodnje, lahko so podobni videzu ljudi, opravljajo hišna in vrtna opravila namesto njih. Ideja o napravi, ki lahko neko opravilo opravi sama sega daleč v antično zgodovino, vendar pa je do 20. stoletja ostalo samo pri ideji. Tako so najprej nastali manipulatorji, ki so ponavljali eno in isto opravilo, danes pa je področje robotike zelo hitro rastoče, saj se tehnika zelo hitro razvija, v industriji pa vsi želijo čim hitreje in s čim večjo ponovljivostjo opraviti delo, to pa nam roboti brez problema zagotavljajo. Gorenje je podjetje, ki že več kot petdeset let izdeluje gospodinjske aparate in belo tehniko. Gorenje spada med osem največjih proizvajalcev gospodinjskih aparatov v Evropi. Ustanovljeno je bilo leta 1950 v vasi Gorenje, kjer so izdelovali kmetijske stroje. Kasneje so se preusmerili v gospodinjske aparate in tako je leta 1958 nastal prvi štedilnik na trda goriva. Podjetje se je z leti večalo in tako postalo podjetje kot ga poznamo danes. Gorenje danes sestavlja kar 101 družba od tega jih je 78 v tujini. Gorenje d.d. pa ne proizvaja le produktov znamke Gorenje ampak tudi znamke Atag, Asko, Körting, Mora, Sidex, Pelgrim, Etna in Upo. Slika 1: Gorenje d.d. [8] 1

13 V proizvodnji podjetja Gorenje je robotika precej razširjena. Robotske roke uporabljajo za linijsko varjenje, točkovno varjenje, za prenašanje težkih delov in celotnih končnih izdelkov. Robote nameščajo na delovna mesta, kjer se proizvodni proces najbolj upočasni. V diplomskem delu bomo podrobno opisali potek postavitve robotske celice v podjetju Gorenje d.d. Robotska celica se nahaja v drugem nadstropju obrata kuhalnih aparatov in je v interakciji z dvigalom in vozičkom. Pred postavitvijo same robotske celice je bil na tem mestu manipulator, ki je zlagal pečice. Zaradi spremenjene oblike pečice pa manipulator ni bil več uporaben. Zato se je podjetje odločilo da bo postavilo robotsko celico. Namen naloge je podrobno opisati potek postavitve robotske celice, vse njene sestavne dele (robot, prijemalo, voziček, dvigalo), napisati programe, načine varovanja pred vstopom v celico. V diplomskem delu bomo tudi opisali interakcijo med robotsko celico in dvigalom, robotsko celico in vozičkom ter med dvigalom in proizvodnjo linijo. Vse te komunikacije so pomembne za tekoče in nemoteno obratovanje proizvodnje linije. Robotska celica bo premikala pečice iz vozička na dvigalo. Robot bo avtomatsko prepoznaval tipe pečic na vozičku, vedel bo tudi na katerih lokacijah na vozičku so pečice. Robotska celica vedno komunicira z dvigalom, ta pa s proizvodnjo linijo, saj delavci na proizvodnji liniji narekujejo, kako mora delovati dvigalo in kako mora posledično delovati naša robotska celica. Za varno delovanje celice je zelo pomembna varnost pred vstopom ljudi v robotsko celico. Če celica ne bi imela varovanja bi lahko kdorkoli prosto vstopil v območje delovanja robota, ta pa bi ga lahko hudo poškodoval. V naslednjih poglavjih bomo najprej opisali aparaturno opremo in kaj kateri deli delajo. Nato bomo vsak del podrobno opisali. Opisali in pokazali bomo prejšnje stanje ter pokazali vzrok, zaradi katerega je prišlo do menjave manipulatorja z robotsko roko. Predstavili vam bomo delovanje robota, komunikacijo z ostalimi komponentami, predstavili vam bomo diagram poteka delovanja robota ter opisali program. V zaključku diplomskega dela bomo povzeli vsebino diplomske naloge, ter ugotovili, kaj bi se dalo izboljšati na sami robotski celici, katere so dobre in katere so slabe strani robotske celice. 2

14 2. Opis aparaturne opreme 2.1. Prejšnje stanje Na mestu kjer je sedaj robotska celica je bil prej manipulator. Takšnih manipulatorjev je na oddelku kuhalnih aparatov kar nekaj, saj na več mestih nalagajo polizdelke v skladišče in iz njega. Na večini mest so še vedno ti manipulatorji dovolj dobri, da lahko te izdelke varno premikajo ter odlagajo na svoja mesta. Na nekaterih mestih tudi že imajo robotske celice, ker z manipulatorji ne morejo opraviti določenega dela procesa. Na tem mestu o katerem bomo govorili v diplomskem delu pa je manipulator potrebno zamenjati, ker bodo v prihodnje začeli s proizvodnjo novega tipa pečic. Ker se bodo te nove pečice precej razlikovale od starih je nastal problem s prijemalom na manipulatorju, ker to prijemalo ne bi moglo nikakor prijeti pečice in je dvigniti. Zaradi tega je bilo potrebno nekaj ukreniti. Po pregledu problema smo ugotovili, da lahko storimo dvoje. Lahko zamenjamo celotno prijemalo na manipulatorju vendar se kaj hitro lahko zgodi, da bo spet prišlo do sprememb pri pečicah in bo lahko manipulator enostavno preokoren za opravljanje svojega dela in ga bo kasneje vseeno potrebno nadomestiti z robotom. Lahko pa sedaj investiramo v robotsko celico, naredimo vse na novo in se tem problemom izognemo, kajti če bo kasneje prišlo do sprememb na pečicah bomo morali samo reprogramirati robota in to je vse. Brez dodatnih stroškov npr. z izdelavo novih prijemal ipd Manipulator Manipulator je lahko deloval le po dveh oseh. Lahko je dvigal in spuščal in se premikal naprej in nazaj. 3

15 Slika 2: Manipulator Kot je razvidno iz zgornje slike se je manipulator vozil po tirnicah. Prijemalo pa se je lahko le dvigalo in spuščalo. Ko se je voziček ustavil je lahko manipulator začel pobirati prvi stolpec pečic z vozička, da je lahko dosegel pečico v na zadnjem mestu se je moral po tračnicah pomakniti naprej za pol širine vozička. Nato se je pomaknil nazaj, ter spustil pečico na dvigalo. Ko je manipulator izpraznil prvi stolpec na vozičku se je moral voziček premakniti naprej za točno določeno dolžino, da je lahko manipulator začel razlagati naslednji stolpec. Robotska roka pa lahko doseže vse točke v kakršni koli poziciji v svojem delovnem prostoru, zato bo lahko voziček stal na mestu za dva stolpca, robotska roka bo razložila polovico vozička naenkrat, nato se bo voziček premaknil za polovico svoje dolžine naprej, robot bo razložil drugo polovico vozička in ko bo le ta prazen bo zapustil robotsko celico. 4

16 Slika 3: Pečice zložene na vozičku Ko je bil na tem mestu manipulator je nastal problem, če je na katerem vozičku slučajno ostala kakšna pečica, ki ni bila zapisana na RFID kartici. Ker manipulator ni vedel, da je npr. mesto v prvi vrsti polno, moral pa je po pečico v drugo vrsto, je pečico ki je bila spredaj enostavno zmečkal. Pri robotski celici pa bo to rešeno s senzorjem ki bo zaznal, takšno mesto in se bo umaknil v izhodiščni položaj ter javil napako Novo stanje Zaradi različnih tipov pečic (višje, nižje, s širokim robom) manipulator brez fizičnih sprememb ne more več opravljati svoje naloge. Manipulator je imel seske na spodnji strani prijemala, zato je pečico prijel na dnu jo vakuumsko prisesal na prijemalo in jo dvignil. Novi tip pečic pa ima na tem mestu, kjer je manipulator pečice prijemal dodan rob in zato seski pečice ne morejo prijeti. Pri konstruiranju prijemala za robota smo to upoštevali in ugotovili, da je najbolje, da naš robot prijema pečico na vrhu, jo prisesa nase in dvigne ter postavi na paleto, ki je na dvigalu. Tudi če je strop pečice nagnjen za nekaj stopinj, ne potrebujemo izdelovati novih prijemal, le robotu prijemalo nagnemo za ustrezen kot in že lahko brez težav nadaljuje svoje delo. 5

17 2.3. Opis posameznih delov in naprav Robotska roka Izbrali smo robotsko roko proizvajalca Motoman, tip ES200N. Za tega proizvajalca smo se odločili zaradi tega, ker je preprosto najboljše in ima Gorenje z njim zelo dobre izkušnje. Motoman ima svojo poslovno enoto in servis tudi v Sloveniji, zaradi česar so tudi vsi servisi in morebitno posredovanje pri kakršnih koli velikih napakah izjemno hitri. Motoman je vodilno podjetje na področju proizvodnje robotov na svetu. Po vsem svetu so namestili že preko robotov. ES200N Slika 4: Robotska roka [9] Ta tip robota smo izbrali, zaradi njegovega dosega, nosilnosti, hitrosti in natančnosti. Robot je narejen za točkovno varjenje, kar pomeni da je zelo natančen. Robot ima 6 osi, od tega se tri vrtijo okoli svoje osi, tri pa se premikajo in s tem določajo doseg robota. Teža robota je 1230 kg. Ponavljajoča natančnost našega robota je ± 0,2 mm. To pomeni, da določeno točko vsakič zadane z natančnostjo 0,2 mm ne glede na hitrost katera je nastavljena. Nosilnost robota nam pove kakšno breme lahko robot prenaša na koncu roke. Nosilnost roke ES200N je 200 kg. 6

18 Hitrost robota je podana za vsako os posebej. Ker osi premikajo električni motorji, je hitrost podana v zasuku motorja v stopinjah na enoto časa ( /s) [3]. Tabela 1: Hitrosti osi robota [3] Os S os L os U os R os B os T os Hitrost ( /s) 95 /s 85 /s 95 /s 115 /s 110 /s 190 /s Slika 5: Imena osi robota Na spodnji sliki imamo vse dimenzije robota. Na sliki je tudi krivulja, katera nam pokaže maksimalni doseg robota glede na zasuk prve osi. 7

19 Slika 6: Dimenzije in doseg robota Krmilnik Za krmiljenje in programiranje in na sploh za delovanje robota potrebujemo primeren krmilnik. Izbrali smo krmilnik NX100 proizvajalca Motoman. 8

20 Slika 7: Krmilnik NX100 V nadaljevanju bom opisal osnovne načine delovanja krmilnika. Način TEACH V tem načinu kot že samo ime pove se lahko robota uči oz. se ga programira, prav tako se v tem načinu spreminjajo programi, popravljajo točke po katerih mora robot delati. Način PLAY Ta način pa nam omogoča samodejno delovanje robota v povezavi z zunanjimi napravami in onemogoča vsakršno spreminjanje programov oz. poseganje v delovanje robota. Način REMOTE Z načinom remote lahko ukazujemo in programiramo krmilnik na daljavo [4]. Programiranje V krmilnik lahko vnesemo že narejen program, katerega imamo shranjenega na kartici, ki jo vstavimo v programirno učno škatlo. Robota pa lahko programiramo tako, da se v krmilnik shranjujejo točke in način premika robota do ali mimo te točke. Te točke vnašamo s pomočjo programirne učne škatle s katero robota premikamo in shranjujemo točke v krmilnik. 9

21 Slika 8: Programirna učna škatla (Teach box) Robota lahko premikamo na dva načina, v zunanjem kartezičnem koordinatnem sistemu ali pa premikamo vsako os robota posebej. Najprej moramo robota postaviti v začetno točko. Nato shranjujemo vse točke, ki jih mora robot v enem ciklu opraviti, v krmilnik. Vsaki točki se določi ali je to delovna točka (v takšnih točkah robot sproži orodje npr. prime pečico, spusti pečico) ali pa je točka mimohodna (te točke pa služijo samo za pot po kateri se robot giblje). Vsem točkam se določa tudi točnost, s tem povemo robotu kako blizu točke mora priti. Če je točka mimohodna in v bližini te točke ni kakšne ovire lahko robot gre precej daleč od te točke, kar mu omogoča precej višjo hitrost med delovnimi točkami. Točnost v točkah ima devet stopenj (0-8), pri čemer je 0 največja točnost. Če izberemo točnost 0 se robot v točki popolnoma ustavi, ker bo to točko le na ta način popolnoma zadel. Za način poti med vsemi točkami imamo na voljo krivulje, krožnice in premo gibanje. Pri čemer je gibanje po krivulji najhitrejše za robota [5]. 10

22 Prijemalo Prijemalo robota smo naredili čisto sami. Ugotovili smo, da mora imeti seske s katerimi nase prisesa pečico, da med prenosom pečica ne pade s prijemala. Prijemalo ne sme poškodovati pečice, zato mora biti mehko. Potrebujemo tudi senzor, če so vakuumski seski dobro prijeli pečico, imeti pa mora tudi senzor za zaznavo pečice na vozičku v primeru da ta ni vpisana na RFID kartici vozička. Slika 9: Prijemalo Na zgornji sliki se lepo vidita dve kvadratni gobi z luknjicami. Ti gobi se prisesata na strop pečice. Luknjice nam služijo kot seski skozi katere odsesamo zrak ko pečica sedi na gobi. V cevi skozi katero odsesamo zrak imamo senzor pretoka zraka, ki nam da povratno informacijo, če so vakuumski seski dovolj dobro prijeli. Če nam senzor javi, da seski niso dovolj močno prijeli robot pečico vseeno lahko dvigne, ker jo prime na stropu, vendar jo premakne z zmanjšano hitrostjo. Če bi pečico prijemali enako kot jo je prej manipulator in vakuumski seski ne bi dovolj močno prijeli bi pečica padla s prijemala. Na spodnji strani prijemala imamo tudi pritrjen kapacitivni senzor, ki nam zazna vsako morebitno oviro ko se prijemalo zapelje v voziček. Kapacitivni senzor smo izbrali zato, ker zazna vsako oviro ne glede na material iz katerega je ovira narejena. Pri IR senzorjih in ostalih senzorjih, ki delujejo na principu odboja svetlobe, nastane problem zaradi emajla in črne barve, ker nam žarke preveč razprši in senzor ne dobi povratne informacije. Vrednost kapacitivnega 11

23 senzorja s programom beremo takrat, ko je prijemalo 10 cm pred prvo pečico, ter ga odčitavamo tako dolgo dokler ni prijemalo 10 cm pred steno zadnje pečice. S tem zajamemo vse možne postavitve pečice na vozičku. Tudi če bi bila pečica narobe obrnjena in bi imela steno na sprednji strani se nam robot s prijemalom ne bi zaletel vanjo ampak bi nam javil napako, da je pečica na napačnem mestu. Robot pa bi se vrnil v izhodiščni položaj Varnost Za krmiljenje vseh varnostnih komponent robotske celice, smo izbrali sistem PILZ, ki nam omogoča dvovejno varovanje celice. Kar pomeni, da je vsaka komponenta priključena dvakrat, enkrat za vsako vejo. Vsako vejo nadzoruje svoj PILZ mikrokrmilnik. Zato tudi, če pride do napake na eni veji varovanja nam druga veja zagotavlja, da varovanje celice ostane nespremenjeno, hkrati pa nam mikrokrmilnik javi, da je prišlo do napake na eni veji varovanja, da to napako pravočasno odpravimo in s tem zagotovimo nemoteno delovanje varovanja celice. Varnostna ograja Eden od ključnih sestavnih delov robotske celice, je varovanje. Če varovanja in ustrezne zaščite robotske celice ni, robot ne ve kdaj je človek ob njem, s svojo hitrostjo in močjo pa lahko zelo hudo poškoduje človeka, zaradi tega je nujna ustrezna zaščita. Slika 10: Robotska celica 12

24 Kot nam prikazuje zgornja slika je okoli celotne celice varovalna ograja, da prepreči vsak nepooblaščen ali nenameren vstop v celico in posledično v območje delovanja robota. Izklop v sili Izklop v sili lahko sprožimo na več načinov, za katere pa velja da je učinek vedno enak, torej takojšnja ustavitev robota, dvigala ter vozička, ki je v celici. Slika 11: Stikalo za izklop v sili Na zgornji sliki vidimo tipično stikalo za izklop v sili. Stikalo je rdeče barve, pod njim pa je rumena podlaga, da je stikalo dovolj dobro vidno že od daleč. Stikala za izklop v sili imamo na vsaki strani celice, na omarici zraven vrat v celico, ter na krmilniku robota. S takšno postavitvijo pokrijemo vse štiri strani robotske celice. Torej če pride do česar koli, za kar moramo robota ustaviti, ga lahko ustavimo najhitreje s pritiskom na tipko za zasilni izklop. Ko na katerikoli način sprožimo zasilni izklop začneta utripati 13

25 opozorilni lučki, ki sta nameščeni nad svetlobni zavesi. Za ponovni zagon robota moramo robota ponastaviti in ga postaviti v izhodiščni položaj. Slika 12: Vrata celice Vrata celice (najava vstopa) Za servisiranje robota in odpravo morebitnih napak pa vsaka celica potrebuje tudi vrata. Slika nam prikazuje vrata v celico, ki imajo posebno elektronsko ključavnico. Ključavnica je vezana v sam krmilnik robota. Takšna ključavnica nam preprečuje vstop v celico, brez da bi najavili svoj vstop. Najavo opravimo na tak način, da na ključavnici pritisnemo zgornjo tipko. S tem pošljemo v krmilnik robota ukaz za najavo vstopa v celico. Nato krmilnik da ukaz robotu, da se postavi v izhodiščni položaj, ter počaka da se dvigalo postavi bodisi v zgornji končni položaj, ali pa v spodnji končni položaj. Ko so ti pogoji izpolnjeni, krmilnik pošlje ključavnici ukaz, da lahko odklene vrata. Svetlobne zavese Kot prikazuje Slika 13: Svetlobne zaveseslika 13 naša celica vsebuje tudi svetlobne zavese. Te so potrebne zato, ker skozi našo celico avtomatsko potujejo vozički na katerih so pečice. Na mestu kjer vozički vstopajo in na mestu kjer izstopajo iz robotske celice imamo veliko odprtino, ki je varovana samo s svetlobnimi zavesami. Če se svetlobna zavesa prekine, da krmilniku robota signal za izklop v sili. Takrat se robot v trenutku ustavi. 14

26 Slika 13: Svetlobne zavese Na zgornji sliki je svetlobna zavesa. Da zavesa deluje imamo na eni strani oddajnik na drugi strani pa sprejemnik svetlobe. Svetlobna zavesa vsebuje veliko število IR diod, na drugi strani pa ima veliko število IR sprejemnikov. Tako zavesa zazna vsako, tudi najmanjšo prekinitev svetlobe. Izklapljanje svetlobne zavese Vozički potujejo skozi robotsko celico. Na mestih kjer voziček vstopa v celico in tam kjer izstopa imamo svetlobne zavese, ker bi bila odprtina drugače nezavarovana. Vendar tudi vsak voziček, ki se pripelje v celico in izstopi iz nje prekine svetlobno zaveso. Zaradi tega imamo za vozičke narejen sistem zaporednega izklapljanja (sequential muting). To pomeni, da imamo pred svetlobno zaveso dva senzorja in za njo dva senzorja, katere mora voziček v pravem vrstnem redu vklapljati in izklapljati, drugače pride do napake in se svetlobna zavesa prekine ter posledično robot ustavi. Ker bi človek lahko preprosto vklopil največ dva senzorja naenkrat in jih zatem izklopil da bi prišel v celico imamo v našem primeru kar štiri senzorje in svetlobno zaveso, ki bi jih moral pravilno vklopiti in izklopiti, da ne bi prišlo do napake, kar pa je za človeka nemogoče. Pri naši celici imam dva takšna 15

27 sklopa senzorjev enega pri vstopu vozička v celico in enega na mestu kjer voziček zapusti celico [1]. Slika 14: Položaj senzorjev za muting Na zgornji sliki je prikazano, kako morajo biti postavljeni senzorji, da bo izklapljanje svetlobne zavese delovalo pravilno. Za pravilno delovanje pa moramo najprej izpolniti naslednje pogoje postavitve senzorjev: Razdalja med senzorjema MS1 in MS2 ter med senzorjema MS3 in MS4 mora biti dolga največ kolikor je mogoče. Dolžina vozička W mora biti daljša od razdalje med MS1 in MS3 ter MS2 in MS4 (W > A in W > B). MS2 mora biti najbolj blizu pred svetlobno zaveso (AOPD) kolikor je mogoče, MS3 pa mora biti najbližje za svetlobno zaveso (AOPD) kolikor je mogoče. Ko imamo senzorje pravilno nameščene pa moramo programsko zagotoviti pravilno delovanje. Pogoji se razlikujejo pri vstopanju v celico in pri izstopanju iz celice. 16

28 Vstop v celico: 1. Senzorja MS1 in MS2 morata biti vključena zaporedoma. Najprej se mora vklopiti senzor MS1, nato MS2. Ko je vklopljen senzor MS2 se svetlobna zavesa izklopi. 2. Senzorja MS3 in MS4 morata biti vključena zaporedoma. Najprej se mora vklopiti senzor MS3, nato MS4. 3. Senzorja MS1 in MS2 morata biti izključena zaporedoma. Najprej se mora izključiti senzor MS1, nato MS2. 4. Senzorja MS3 in MS4 morata biti izključena zaporedoma. Najprej se mora izključiti senzor MS3, nato se vklopi svetlobna zavesa, šele nato se lahko izključi senzor MS4. Izstop iz celice: 1. Senzorja MS4 in MS3 morata biti vključena zaporedoma. Najprej se mora vklopiti senzor MS4, nato MS3. Ko je vklopljen senzor MS3 se svetlobna zavesa izklopi. 2. Senzorja MS2 in MS1 morata biti vključena zaporedoma. Najprej se mora vklopiti senzor MS2, nato MS1. 3. Senzorja MS4 in MS3 morata biti izključena zaporedoma. Najprej se mora izključiti senzor MS4, nato MS3. 4. Senzorja MS2 in MS1 morata biti izključena zaporedoma. Najprej se mora izključiti senzor MS2, nato se vklopi svetlobna zavesa, šele nato se lahko izključi senzor MS1. Slika 15: Prikaz postopka vklapljanja senzorjev Na sliki zgoraj je prikazana pot vozička mimo vseh senzorjev. Ko se voziček pelje mimo so v trenutku, ko se vklopi senzor MS4 vklopljeni vsi senzorji hkrati. Prvi senzor, MS1 pri 17

29 vstopu vozička v celico oziroma MS 4 pri izstopu vozička iz celice, se lahko izklopi šele potem ko so bili vsi štirje senzorji vklopljeni. Slika 16: Postavitev senzorjev pri vhodu vozička v celico Zgornja slika nam prikazuje dejansko postavitev senzorjev na mestu vhoda vozička v robotsko celico. Voziček vklaplja senzorje po zgoraj opisanem zaporedju. Na sliki to pomeni senzorje iz desne proti levi. Med senzorjema MS2 in MS3 je nekaj več prostora, zaradi tega, ker je med njima še svetlobna zavesa. Senzorja MS1 in MS4 sta na razdalji malo manjši, kot pa je dolg sam voziček [1] Dvigalo Naša robotska celica služi za izključno razlaganje pečic z vozička na paleto na dvigalu, ker pa na montažni liniji ne potrebujejo vedno pečic iz zalogovnika, torej z vozička, tudi naši celici takrat ne bo potrebno obratovati. Na montažni liniji je mogoče na tri načine uporabljati dvigalo, vendar samo dva od teh načinov potrebujeta tudi našega robota. 1. Način delovanja dvigala bo namenjen razlaganju pečic z vozička na montažno linijo. 18

30 Režim delovanja dvigala: - Dvigalo prevzame paleto, na višini -450 mm, iz povratne linije za palete do dvigala. - Dvigalo dvigne paleto v zgornji končni položaj, to je do naše robotske celice. - Robot odloži pečico na paleto, robot že čaka na odlaganje pečice. - Dvigalo spusti paleto s pečico na višino montažne linije. - Opravi se transport palete s pečico na montažno linijo. - Dvigalo se spusti na višino -450 mm po novo paleto. 2. Način delovanja dvigala bo namenjen razlaganju pečic z vozičkov na tla ob montažni liniji. Režim delovanja dvigala: - Dvigalo se spusti na višino -450 mm po paleto. - Dvigalo dvigne paleto v zgornji končni položaj, do robota - Robot odloži pečico na paleto, robot že čaka na odlaganje pečice. - Dvigalo spusti paleto s pečico na višino montažne linije. - Opravi se transport palete iz dvigala na montažno linijo. - Delavec pobere pečico, ter jo odloži na tla zraven montažne linije, s tipko, sproži povratni transport palete na dvigalo. - Dvigalo dvigne paleto v zgornji končni položaj, do robota. 3. Način delovanja dvigala, bo namenjen pečicam, ki se bodo do linije dostavile preko talnega transporta (z vozički ali viličarjem), tukaj je robot v stanju pripravljenosti, ker se ne potrebuje. Režim delovanja dvigala: - Dvigalo se spusti na višino -450 mm po novo paleto. - Dvigalo dvigne paleto do višine montažne linije. - Opravi se transport prazne palete z dvigala na montažno linijo. - Delavec ročno namesti pečico na paleto Dvigalo se spusti na višino -450 mm po novo paleto. 19

31 Elektronsko Vodeni Transportni Vozički (EVTV) V celotnem drugem nadstropju proizvodne hale so 4 skladišča za pečice. V skladišča pečice pridejo samo preko dvigal, prav tako jih tudi iz skladišč odpeljejo dvigala. Iz dvigal jih manipulatorji ali roboti nalagajo na vozičke. Vozički so pritrjeni na tirnice, po katerih se vozijo s pomočjo frekvenčno reguliranih elektromotorjev. S frekvenco so regulirani obrati motorja, obrati pa pomenijo hitrost vozička. Ker so tirnice na določenih odsekih ravne, drugje so ukrivljene, na nekaterih mestih so križišča, zato je hitrost vozičkov določena po odsekih. Vse skupaj tako vozičke, kot tudi tirnice (na križiščih se morajo pravočasno premakniti, glede na to kam gre določen voziček) vodi posebna planska aplikacija. V planski aplikaciji je plan za celotno proizvodnjo od surovine do končnega izdelka. Aplikacija sama ve, kaj se bo določen čas v proizvodnji proizvajalo, zato tudi ve kako mora razporediti vozičke v ta 4 skladišča, da bo določen tip pečic mogoče pravi čas proizvajati. Vsa skladišča so narejena po sistemu "prvi noter, prvi ven". Planska aplikacija je nadzorovana direktno iz planske službe, kjer določajo kdaj se bo kateri tip proizvajal, glede na potrebo. 20

32 3. Izvedba robotske celice in postrojenja 3.1. Integracija komponent Pri integraciji vseh komponent robotske celice in zunanjih komponent nas zanima, kako vse te naprave komunicirajo med seboj. V našem primeru lahko robot oz. krmilnik komunicira z dvigalom in z vozički. Ker so vozički, dvigalo in montažna linija, vse povezane na PLK preko profibus komunikacije, smo tudi naš krmilnik najenostavneje povezali s profibus komunikacijo. Krmilnik smo morali povezati na PLK zaradi potrebe po pošiljanju več podatkov npr. v plansko službo, ko smo določeno pečico prenesli z vozička na dvigalo to takoj javimo direktno v plansko aplikacijo. PLK s plansko aplikacijo komunicira tudi preko Ethernet povezave. Krmilnik pa z robotskimi motorji komunicira tudi direktno preko kontaktorjev s katerimi vklaplja motorje na oseh robota Profibus komunikacija Profibus (PROces FIeld BUS) je standard za fieldbus komunikacije v avtomatizaciji. Ustvarilo ga je nemško ministrstvo za izobraževanje in raziskave leta 1989, nato pa ga je začelo uporabljati podjetje SIEMENS, ki se ukvarja s proizvodnjo krmilnikov za industrijske namene. Obstajajo trije različni tipi komunikacijskega protokola, gre za različne tipe prenosa podatkov. Tip izberemo glede na okoliščine in potrebe hitrosti ter velikosti prenosa podatkov. Tip DP lahko poteka preko protokola RS-485 ali preko optičnega vodnika, tip FMS prav tako lahko poteka preko protokola RS-485 ali pa po optičnem vodniku, poznamo pa še tip PA, ki pa za povezavo uporablja protokol IEC V našem primeru smo uporabili tip DP preko protokola RS

33 Protokol RS-485 Za prenos v osnovi uporablja prepleteno parico, ki jo na obeh straneh priključimo v npr. PLK na drugi strani pa v krmilnik robota. Za konektor je uporabljen 9 polni D-SUB. Slika 17: Profibus 9 polni D-sub konektor [6] Za delujočo povezavo pa potrebujemo tudi primeren kabel. Kabel mora imeti lastnosti, ki so prikazane v spodnji tabeli. Tabela 2: Lastnosti profibus kabla [2] Valovna upornost Ω pri frekvenci od 3 do 20 MHz Kapacitivnost < 30 pf/m Premer žic v kablu >0,34 mm 2 Tip kabla Prepletena parica Zančna upornost < 110 Ω/km Dušenje < 9 db na celotno dolžino kabla Ovoj Bakrena pletenica in zaščitna folija Ethernet povezava Za povezavo PLK krmilnika z plansko službo uporabljamo najpogostejšo povezavo za povezovanje v internetno omrežje, to je povezava ethernet preko UTP kabla. UTP kabel sestavljata dva RJ-45 konektorja, ki imata vsak po 8 priključkov. Na te priključke pa so v določenem zaporedju priključeni štirje pari žic. Poznamo dva standarda z različnim barvnim zaporedjem priključitve na konektor. Ni pomembno po katerem standardu priključimo žice pomembno je samo, da so na obeh straneh v enakem vrstnem redu, torej po istem standardu. 22

34 Slika 18: UTP konektor [7] 3.2. Delovanje Voziček se zapelje proti celici, s pomočjo RFID sistema odčitamo z RFID kartice, ki je na vozičku, kateri tipi pečic so na njem, koliko je pečic in na katerih mestih na vozičku so. Slika 19: Pozicije pečic na vozičku Na zgornji sliki lepo vidimo kako so dodeljena mesta na vozičku. Robot najprej pobere košaro iz mesta 3, nato ima prosto pot do mesta 1 na vozičku. Prav tako najprej pobere pečico z mesta 4, šele nato z mesta 2 in tako naprej. Nato začne pobirati pečice iz srednje vrste nato pobere pečice iz zgornje vrste. Ko pobere pečico, ki je na mestu 10 se potem ko je robot pečico umaknil z vozička, le ta premakne za polovico dolžine naprej. Robot lahko 23

35 nato začne s pobiranjem pečice z mesta 15. Ko robot pobere pečico z mesta 22 se voziček umakne iz celice in vanjo pripelje naslednji. Na zgornji sliki imamo za vsakim mestom še eno polje s številkami. V to polje nam RFID sistem vpiše tipe pečic, ki so na vozičku. Če so v katerem polju vpisane same ničle pomeni, da je polje prazno in ga robot izpusti. Ko se robot premika s prijemalom proti mestu na katerem je košara, smo zaradi univerzalnosti programa, upoštevali vse tipe pečic. Torej se prijemalo premika nizko v pečico, ker je lahko pečica na mestu nižja vklopi vakuum in se začne prijemalo dvigati do višine, ki je upoštevana za tip pečice, ki je najvišja. Nato se začne prijemalo pomikati iz vozička proti dvigalu. Ko je robot prišel v položaj nad mestom kjer je dvigalo, čaka na signal da je dvigalo v najvišjem položaju, položaj ko robot čaka na signal dvigala je upoštevan, za najvišji tip pečice. Ko dobi signal se začne proces odlaganja pečice. Izklopimo ustvarjanje vakuuma ter začnemo z izpihovanjem skozi luknjice na gobi na prijemalu. Robot se počasi premika navzdol, da odloži pečico na paleto, ki je na dvigalu. Robot se pomika navzdol tako dolgo, dokler ne doseže višine, ki je primerna tudi za odlaganje najnižjega tipa pečic. Nato se cikel ponovi Stanje pripravljenosti robota Ker robot za delovanje potrebuje veliko električne energije, in ker bi mi radi to energijo privarčevali takrat ko robot ne deluje, moramo robota ugasniti. Krmilnik robota deluje vedno, da je celica vedno v stanju pripravljenosti. Robota pa smo sprogramirali tako, da če ga ne potrebujemo preide v stanje pripravljenosti. V stanje pripravljenosti preide med vsako malico, ter čez vikend, ko se ga dlje časa ne uporablja. Krmilnik pa je ves čas vključen. To pomeni, da po nekem času neuporabe krmilnik da robotu ukaz, da preide v stanje pripravljenosti. Da pa bi zavarovali prijemalo pred prahom in drugo umazanijo, ki je prisotna v hali pa smo se odločili, da robot najprej zasuče prijemalo, tako da sta gobi obrnjeni navzdol nato pa ugasne svoje motorje in s tem prihrani energijo. Ko pa dobi krmilnik ukaz direktno iz montažne linije, da se potrebujejo pečice, krmilnik takoj zažene program za zagon motorjev robota. 24

36 3.4. Programi robota Glavni program /JOB //NAME GLAVNI //POS ///NPOS 0,0,0,0,0,0 //INST ///DATE 2014/03/21 11:21 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 NOP CALL JOB:INIT *10 CALL JOB:POBERI JUMP *ERR IF LB001<>0 PULSE OT#(292) T=0.50 CALL JOB:ODLOZI JUMP *10 *ERR SET LB001 0 JUMP *10 END 25

37 Slika 20: Diagram poteka: Glavni program Na zgornji sliki imamo diagram poteka, za glavni program, ki teče v robotu. Ko robota vključimo, se najprej zažene glavni program. Kot je razvidno z diagrama poteka, nam glavni program najprej požene podprogram Init, ki služi za nastavitev vseh spremenljivk na začetne vrednosti. Nato nam program požene podprogram Poberi, ki sproži pobiranje pečice iz vozička. Če je spremenljivka LB001 različna od 0 jo postavimo na 0 z ukazom SET, če pa je enaka vrednosti 0 pa se program nadaljuje. V nadaljevanju glavnega programa pošljemo pulz za 0,5 s na izhod št. 292 kateri nam pove, da je pečica pobrana iz vozička. Ko se ta ukaz izvrši sledi zagon podprograma Odloži. Po izvršitvi podprograma Odloži se program ponovi in zopet požene podprogram Poberi, ker začetna nastavitev spremenljivk ni več potrebna. 26

38 Ta program se vedno znova ponavlja. Ponovi se za vsako pečico, ki je pobrana iz vozička Init /JOB //NAME INIT //POS ///NPOS 0,0,0,0,0,0 //INST ///DATE 2014/03/19 12:59 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 ///LVARS 2,0,0,0,0,0,0,0 NOP 'Reset outputs SET LB000 1 SET LB001 0 *10 SET LB001 EXPRESS LB DOUT OG#(LB001) 0 INC LB000 JUMP *10 IF LB000<=12 'Set speed 'Joint SET I 'Linear slow SET I 'Linear fast SET I 'Preveri robot v cube DIN LB000 SOUT#(57) JUMP *11 IF LB000<>0 27

39 *NOK SETUALM 8000 "Robot ni v cube_1" 0 JUMP *NOK *11 END Slika 21: Diagram poteka: Program INIT Ko robota vključimo, nam najprej vključi Glavni program, ta pa nam najprej požene podprogram Init, kateri služi zato, da ponastavi vse vhode in izhode, ter vse spremenljivke 28

40 nastavi na takšne vrednosti, katere robot potrebuje na začetku delovanja. V podprogramu Init najprej ponastavimo izhodni spremenljivki LB000 in LB001, vrednost prve nam pove, s katere lokacije bomo pobirali pečico, vrednost druge spremenljivke pa nam pove, da je robot postavljen v začetno pozicijo. Če je vrednost LB001 enaka 1 je robot v začetnem položaju, drugače pa ne. Nato k spremenljivki LB000 prištejemo vrednost 30 in to dobljeno vrednost nato shranimo v spremenljivko LB001. V naslednji vrstici pa izhod LB001 postavimo na vrednost 0 z ukazom DOUT. Nato spremenljivko LB000 povečamo za 1. Nato preverjamo vrednost spremenljivke LB000. Če je vrednost manjša ali enaka 12 potem se program vrne nazaj na ukaz, kjer v spremenljivko LB001 vpišemo vrednost LB Če pa je vrednost spremenljivke večja kot 12 pa se podprogram nadaljuje tako, da shranimo v spremenljivke I001, I002 in I003 vrednosti, katere nam kasneje povedo ali se robot premika hitro ali počasi. Nato preberemo vrednost vhoda št. 57 in to vrednost zapišemo v spremenljivko LB000. Izhod št. 57 je sistemski izhod, ki nam pove kdaj je robot v začetnem položaju. Kasneje preverimo vrednost spremenljivke LB000 in če je vrednost različna od 0 potem se podprogram zaključi, drugače pa se vključi alarm za uporabnika, ker mesta št. 0 ni na vozičku s pečicami Poberi /JOB //NAME POBERI //POS ///NPOS 0,0,0,0,0,0 //INST ///DATE 2014/04/14 09:17 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 ///LVARS 2,2,0,0,0,0,0,0 NOP *10 JUMP *10 IF IN#(289)=OFF DIN LB000 IG#(31) 29

41 CALL LB000 JUMP *10 IF LB000=13 END Slika 22: Diagram poteka: Program POBERI Na začetku podprograma Poberi najprej preverjamo vrednost vhoda št. 289, ki nam da signal, da lahko začnemo s pobiranjem pečice. Nato iz vhoda št. 31 prepišemo vrednost v spremenljivko LB000. Na vhod št. 31 dobimo vrednost, ki nam pove s katerega mesta lahko pričnemo pobirati pečico. Ker je na vozičku mesto št. 1 za mestom št. 3 bomo najprej dobili vrednost 3 šele nato vrednost 1. Nato kličemo podprogram, ki je določen z vrednostjo spremenljivke LB000, ko se ta zaključi preverimo vrednost spremenljivke LB000 in če je vrednost enaka 13 potem se program vrne na začetek, drugače pa se zaključi pobiranje pečice. 30

42 Odloži /JOB //NAME ODLOZI //POS ///NPOS 7,0,0,0,0,0 ///TOOL 0 ///POSTYPE PULSE ///PULSE C00000=225387,110856,-80907, ,206357,23949 C00001=225578,133495,-76693, ,205063,16509 C00002=231388,121501, , ,201312,7615 C00003=243801,114418, , ,202732,-2095 C00004=257694,109840, , ,218742, C00005=256863,1879, , ,179661,19862 C00006=230077,46962, , ,212496,39350 //INST ///DATE 2014/03/28 19:20 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 ///LVARS 2,0,0,0,0,0,0,0 NOP *10 JUMP *10 IF IN#(290)=OFF MOVL C00000 V=200.0 DOUT OT#(297) OFF PULSE OT#(298) T=3.00 MOVL C00001 V=200.0 CALL JOB:HITRO MOVL C00002 V=200.0 MOVL C00003 V=

43 MOVL C00004 V=200.0 PULSE OT#(289) T=0.50 MOVL C00005 V=200.0 MOVL C00006 V=200.0 END Slika 23: Diagram poteka: Program ODLOŽI 32

44 S podprogramom Odloži nadaljujemo izvajanje procesa prenosa pečice. Podprogram Odloži se začne izvajati zatem, ko je izveden podprogram Poberi in ko pošljemo signal, da je pečica pobrana iz vozička. V podprogramu Odloži imamo najprej definirane konstante, v katerih imamo shranjene vrednosti osi na robotu, s katerimi dosežemo določeno točko v koordinatnem sistemu robota. V nadaljevanju podprograma robot potrebuje signal iz dvigala, ki je pripeljan na vhod št. 290, šele nato začne s procesom odlaganja pečice, v drugačnem primeru pa bo vedno znova preverjal vhod št. 290, dokler ne bo vrednost vhoda ON oz. logična 1. Ko dobi signal, se linearno pomakne v točko, ki je določena s spremenljivko C00000, to je točka nad dvigalom. V nadaljevanju izklopimo delovanje vakuumskih seskov, ki so priključeni na izhod št. 297 in vključimo izpihovanje zraka skozi vakuumske seske s pulzom na izhod št. 298 za 3 sekunde. Nato robot odloži pečico, tako da z linearnim gibom potuje v točko C00001, ki je malo nad dvigalom. Robot mora priti dovolj nizko, da lahko varno odstrani prijemalo, ne glede na tip pečice. Ker pri odstranjevanju prijemala iz pečice potrebujemo veliko hitrost robota zaženemo podprogram Hitro, ki nam omogoči hitrejše premikanje robotske roke. Nato naredimo linearne premike v tri točke, katere so postavljene tako, da prijemalo varno odstranimo, medtem pa se dvigalo že začne spuščati. Ko smo premike naredili pošljemo pulz na izhod št. 289 ki pomeni, da je odlaganje pečice končano. Z ukazom MOVL nato roko še linearno premaknemo v dve točki. Nato se podprogram Odloži zaključi in se nadaljuje izvajanje glavnega programa Hitro /JOB //NAME HITRO //POS ///NPOS 0,0,0,0,0,0 //INST ///DATE 2014/03/21 11:10 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 NOP 33

45 SET I SET I END Slika 24: Diagram poteka: Program HITRO V podprogramu Hitro shranimo v spremenljivki I001 in I002 vrednosti (% od najvišje hitrosti) in 5000 (mm v minuti). Višja kot je vrednost spremenljivke višja je hitrost robota. Ta podprogram uporabimo ko moramo robota hitro odmakniti iz pečice Počasi /JOB //NAME POCASI //POS ///NPOS 0,0,0,0,0,0 //INST ///DATE 2014/03/21 11:49 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 NOP SET I SET I

46 PULSE OT#(291) T=0.50 END Slika 25: Diagram poteka: Program POČASI S podprogramom Počasi, kot že samo ime pove povzročimo počasno delovanje robota. Takšno delovanje potrebujemo v primeru, ko iz kakršnega koli razloga vakuumski seski ne primejo pečice oz. ne dosežemo vakuuma. Takrat s podprogramom Počasi v spremenljivki I001 in I002 vnesemo vrednosti in Tako se robot giblje počasneje. V nadaljevanju pa na PLK krmilnik, pošljemo pulz za 0,5 s, da je prišlo do napake na vakuumu. To storimo z ukazom PULSE OT#(291) T=0.50. Izhod za javljanje napake vakuuma je izhod št Podprogram št. 1 /JOB //NAME 1 //POS ///NPOS 6,0,0,0,0,0 ///TOOL 0 35

47 ///POSTYPE PULSE ///PULSE C00000=207494,103195,-85192, ,200307,25114 C00001=168578,112023,-71775, ,186300,26939 C00002=133065,132975,-36748, ,166054,31890 C00003=132884,107674,-36554, ,156529,41941 C00004=211440,72021,-84416, ,201971,38797 C00005=225385,110856,-80907, ,206354,23950 //INST ///DATE 2014/03/21 11:33 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 NOP MOVJ C00000 VJ=I001 MOVL C00001 V=I002 PL=0 JUMP *10 IF IN#(298)=ON MOVL C00002 V=I002 DOUT OT#(297) ON MOVL C00003 V=I003 PL=0 CALL JOB:POCASI IF IN#(297)=OFF MOVL C00004 V=I002 MOVJ C00005 VJ=I001 JUMP *END *10 CALL JOB:IZHOD *END END 36

48 Slika 26: Diagram poteka: Program št. 1 Na zgornji sliki imamo diagram poteka za podprogram št. 1, ki pripada lokaciji na mestu št. 1 na vozičku. Za vsako lokacijo na vozičku je program povsem enak, razlikuje se le po prvih petih spremenljivkah, ki so definirane za točke po katerih potuje robot. Vsaka lokacija ima svojo pot do mesta s katere robot pobere pečico. 37

49 Podprogram št. 1 se zažene med delovanjem podprograma Poberi, ko se Podprogram št. 1 zaključi se nadaljuje izvajanje podprograma Poberi. Podprogram se začne tako, da najprej določimo točke, po katerih se bo robot premikal. Najprej se robot z neodvisnim gibom osi, kar nam določa ukaz MOVJ, pomakne v točko, ki je določena s spremenljivko C00000, s hitrostjo VJ, ki je določena s spremenljivko I001. Hitrost je podana v % od najvišje možne hitrosti robota. Robot se nato pomakne z linearnim gibom v točko, ki je definirana v spremenljivki C00001, s hitrostjo, katera je zabeležena v spremenljivki I002, ter s točnostjo PL=0, kar pomeni, da mora robot delovati z največjo možno natančnostjo. Točka C00001 je ravno pred mestom pečice, katera je na mestu, ki je enak številki podprograma. Nato odčitamo vrednost vhoda št. 298, na katerega je priključen senzor na prijemalu, ki zazna če je kakšna pečica narobe postavljena na vozičku, če senzor zazna nepredvideno zasedenost mesta, se takoj zažene podprogram Izhod, kateri robota umakne iz bližine vozička in prepreči morebitne poškodbe vozička, prijemala ali celo robota. Ko je na vozičku vse pravilno naloženo, takrat senzor ne zazna nepredvidene zasedenosti mesta in robot nadaljuje s procesom prijemanja pečice. Proces se nadaljuje tako, da se robot z linearnim gibom pomakne v točko C00002, s hitrostjo, ki jo določa spremenljivka I002. Nato vključimo izhod št. 297, na katerega imamo priključene vakuumske seske. Nato se robotska roka z največjo natančnostjo PL=0 pomakne v točko C00003, s hitrostjo, ki jo določa spremenljivka I003. Točka C00003 je točka nad mestom, na katerem se nahaja pečica, to pomeni, da ko robot doseže to točko mora biti pečica na prijemalu in dvignjena z vozička. Ko smo dosegli točko C00003 preverimo, če so vakuumski seski prijeli pečico, senzor za zaznavanje vakuuma je priključen na vhod št Če je senzor izključen to pomeni da vakuumski seski niso prijeli pečice, vendar pa pečica vseeno stoji na prijemalu, zato jo lahko z zmanjšano hitrostjo odložimo po enaki poti, kot če so vakuumski seski prijeli, drugače pa to storimo z normalno hitrostjo robota. Robot se nato pomakne v točko C00004, s hitrostjo definirano s spremenljivko I002. Iz točke C00004 pa se pomakne v točko C00005 s hitrostjo, ki jo definira spremenljivka I001. Tako je podprogram št. 1 zaključen in se lahko nadaljuje podprogram Poberi Cube /JOB 38

50 //NAME CUBE //POS ///NPOS 1,0,0,0,0,0 ///TOOL 0 ///POSTYPE PULSE ///PULSE C00000=230077,46962, , ,212494,39349 //INST ///DATE 2014/04/23 10:48 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 NOP MOVJ C00000 VJ=20.00 END Slika 27: Diagram poteka: Program CUBE S programom Cube robota postavimo v začetni položaj. To storimo tako, da najprej definiramo izhodiščno točko, ter jo shranimo v spremenljivko C Nato robota premaknemo v to točko, z neodvisnim gibanjem osi, to storimo z ukazom MOVJ. Robota v 39

51 to točko pomaknemo s hitrostjo VJ=20.00, kar pomeni, da ga premaknemo s hitrostjo 20% od največje hitrosti robota. Podprogram Cube se zažene takrat, ko senzor na prijemalu zazna nepredvideno zasedenost in mora robota umakniti iz bližine vozička Izhod /JOB //NAME IZHOD //POS ///NPOS 0,0,0,0,0,0 //INST ///DATE 2014/03/19 13:37 ///ATTR SC,RW ///GROUP1 RB1 ///LVARS 2,0,2,0,0,1,0,0 NOP GETS LPX000 $PX001 SET LD001 EXPRESS 1077 * 1000 SETE LP000 (1) LD001 MOVL LP000 V=200.0 CALL JOB:CUBE PULSE OT#(290) T=0.50 SET LB001 1 END 40

52 Slika 28: Diagram poteka: Program IZHOD Če senzor na prijemalu zazna nepredvideno zasedenost na vozičku, se zažene podprogram Izhod. Najprej preberemo z ukazom GETS preberemo trenutno vrednost robota in jo shranimo v spremenljivko LPX001, v naslednjem koraku v double spremenljivko LD001 vnesemo rezultat 1077*1000. Z ukazom SETE pa v prvo komponento pozicijske spremenljivke LP000 ( v našem primeru smer x) vnesemo rezultat double spremenljivke. Nato robota premaknemo z ukazom MOV na lokacijo, ki je shranjena v spremenljivki LP000. S temi ukazi smo dosegli, da se robot umakne direktno od vozička, šele nato zaženemo podprogram Cube, ki nam robota postavi v začetni položaj. Ko se je podprogram Cube zaključil, pošljemo na izhod št. 290 pulz za 0,5 s, tako na PLK pošljemo signal za nepredvideno zasedenost na vozičku. Ko je robot v začetni poziciji zapišemo vrednost 1 v spremenljivko LB001, kar pomeni da je robot v začetnem položaju. 41

53 4. Zaključek V prvem poglavju smo nekaj besed namenili robotiki na splošno, na kratko opisali podjetje Gorenje d.d. in opisali kako razširjena je robotika v Gorenju. V naslednjem poglavju smo najprej opisali prejšnje stanje, opisali manipulator in zakaj je bilo potrebno manipulator zamenjati z robotsko roko. V nadaljevanju drugega poglavja smo opisali vse sestavne dele robotske celice vsakega posebej. Najpomembnejši del drugega poglavja je bila varnost, saj je edini sestavni del vsake robotske celice, ki ni ključnega pomena za delovanje robota, ampak je ključnega pomena za uporabnike oz. vse ljudi, ki imajo kakršen koli stik z robotsko celico, da jih oz. nas varuje pred poškodbami, ki jih lahko povzroči robot. Zato sem tudi v moji diplomski nalogi dal veliko poudarka prav na to poglavje. V tretjem poglavju pa smo opisali delovanje robotske celice. Najprej smo opisali komunikacije med robotom in ostalimi komponentami robotske celice, podrobno smo opisali vse ključne programe ter zanje narisali diagrame poteka, s katerimi smo grafično prikazali potek posameznih programov in podprogramov. Pri programiranju robota sem prispeval svoj delež tudi sam. S tehnologi smo se najprej pogovorili o tem kako naj robot deluje, in kakšne pogoje mora imeti v določenem delu procesa. Nato sva dva napisala ključne programe, in jih shranila v krmilnik, ter določila točke po katerih se robot giblje. Nato sva programe preizkusila, šele nato se je lahko robot predal v uporabo. Dobra lastnost robotske celice je predvsem hitrost in avtomatizacija procesa, saj vsako podjetje želi kakovostno narediti čim več produktov v čim krajšem času, kar pa z robotskimi celicami brez večjih težav dosežemo. Najboljša stvar pri vsaki robotski celici je ta, da pri kakšni spremembi produktov, katere proizvaja ni potrebno menjati celotne celice, ampak največ kar se menja je prijemalo ali orodje s katerim robotska roka dela. Nato samo ustrezno spremenimo program na robotu in že je pripravljen za delovanje. Slaba lastnost naše robotske celice bi bila, če bi potrebovali celico namesto za razlaganje pečic, za nalaganje pečic. To bi se lahko zgodilo, če se katera od celic, ki služijo za nalaganje pečic pokvari. Potem bi lahko našo celico uporabili za obratni proces. Vendar nimamo ustreznih programov, in bi potrebovali precej časa da bi to lahko izvedli. Druga slaba lastnost je pa predvsem socialno naravnana, in se podjetju ne izplača pa je ta, da bi lahko namesto enega robota zaposlili nekaj ljudi, ki bi namesto robotske celice to delo opravljali. Za konec pa bi še predlagal, da se to prijemalo ob morebitni ponovni spremembi pečice preoblikuje tako, 42

54 da bo povsem neodvisno od tipa pečice, torej se izdela nekakšen priklop, na katerega bomo lahko v nekaj trenutkih priključili drugačno glavo prijemala, ki bo služila za prenos drugačnega tipa pečic, narejeno pa bi moralo biti tako, da za menjavo ne bi bilo potrebno spreminjati programov na robotu. 43

55 5. Viri Literatura: [1] Pilz GmbH & Co. KG. PNOZmulti Special Aplications. Ostfildern: Pilz GmbH & Co. KG [2] Pušnik, P. Uporaba profibus omrežja na obdelovalnem stroju, diplomsko delo. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, 2003 [3] Yaskawa Electornic Corporation. Motoman-ES200N Instructions. Kitakyusyu-shi: Yaskawa Electornic Corporation [4] Motoman robotec d.o.o. NX100 krmilnik: Navodila za uporabo. Ribnica. Motoman robotec d.o.o [5] Motoman Robotics Europe AB. Motoman NX100: Basic programing. Kalmar. Motoman Robotics Europe AB [6] Industrial networking, "Industrial networking," [Elektronski]. Dostopno na: h=c61865ead4d8df8cef50&resizeid=-2&resizeh=240&resizew=240 [Poskus dostopa ] [7] Creativeitresources, " Creativeitresources," [Elektronski]. Dostopno na: [Poskus dostopa ] [8] Kultura Gorenje, "Kultura Gorenje," [Elektronski]. Dostopno na: [Poskus dostopa ] [9] Idspackaging, " Idspackaging, " [Elektronski]. Dostopno na: 29.jpg [Poskus dostopa ] 44