Obr. 1: Pri pripájaní servomotorov AM8000 je potrebný len jeden kábel, pretože One Cable Technology (OTC) v ňom kombinuje napájanie a spätnú väzbu.
Deyang Dongqi Surface Engineering Technology Co. Ltd. so sídlom v čínskej provincii Sichuan sa špecializuje na strojné a elektrické systémy využívané pri úpravách povrchu. S cieľom optimalizovať proces úpravy povrchu a kvalitu striekania v procese s využitím robota sa spoločnosť obrátila na Katedru elektrotechniky a informatiky (SEEI) Sichuan University. Vzhľadom na vcelku zložitý povrch obrobkov, ktorých povrch bolo potrebné upraviť, a s cieľom urobiť striekanie flexibilnejšie, navrhli vývojári postaviť trojosový otočný stôl slúžiaci ako upínacie zariadenie a ako doplnok šesťosového robota, čo by umožnilo optimálne polohovanie obrobku. Výzvou v prípade tohto deväťosového systému je, aby trojosový stôl, ktorý bol nezávisle vyvinutý na SEEI Sichuan University a má rozšírené externé osi pohyboval v perfektnej synchronizácii s robotom, ktorý navádza striekaciu pištoľ.
TwinCAT a EtherCAT vyriešili časovo kritickú aplikáciu riadenia pohybu
S cieľom vyriešiť túto úlohu si odborníci zo SEEI otestovali a preverili niekoľko platforiem. „Nakoniec sme sa rozhodli použiť technológiu riadenia na báze PC, ktorá poskytuje maximálnu prispôsobiteľnosť a najlepší pomer cena/výkon. Vzhľadom na veľké množstvo dostupných komponentov a výnimočnú spoluprácu medzi Beckhoff Čína a Sichuan University bolo nakoniec zvolené riešenie PC Control spoločnosti Beckhoff. Ďalším rozhodujúcim faktorom bolo, že softvérová aplikácia TwinCAT predstavovala účinnú a jednotnú automatizačnú platformu.
Aby sa podarilo zabezpečiť prevádzkovú spoľahlivosť otočného stola, musel CNC systém simultánne riadiť tri servopohony a zároveň načítavať údaje zo snímačov sily a uhlového natočenia pre päť laniek. Automatizačný softvér TwinCAT NC I určený na riadenie pohybu cez interpolované trajektórie je ideálne vhodný pre tento typ zložitej kinematiky stroja a pre náročné požiadavky na transformáciu v reálnom čase v CNC. Zabudovaný Panel PC CP2216 od spoločnosti Bechoff s 15,6“ viacdotykovým displejom prináša veľký výpočtový výkon pri riadení pohybu otočného stola a komunikácie s regulátorom robota. EtherCAT navyše poskytuje výnimočne rýchly prenos údajov, čo umožňuje extrémne krátky čas aktualizácie pri spracovaní obrazu – CNC pracuje s časovým cyklom 2 ms, elektronické vačky s 1 ms a cyklus riadenia pohonov je 250 µs.
Obr. 2: Servopohony AX5112, AX5203 a AX5206 sú zodpovedné za presné nastavovanie uhlov vychyľovania, stúpania a natočenia otočného stola.
Výrazná úspora času vďaka TwinCAT
TwinCAT ponúka okamžite použiteľné funkčné bloky na riadenie pohybu, čo skracuje dĺžku vývoja, navyše zahŕňa aj vylepšený proces programovania a výrazne urýchľuje uvádzanie do prevádzky. Vďaka tomu sa skracuje celkový čas venovaný inžinierskym procesom. Prof. Songyi Dian z SEEI ako riaditeľ tohto výskumného projektu uviedol, že v rámci projektu sa im takto podarilo usporiť až 70 % času.
Riadenie trojosového otočného stola zahŕňa metódy nastavovania uhlov vychyľovania, stúpania a natočenia. Vďaka elektronickým vačkom, trojosovému interpolovanému riadeniu pohybu ako súčasti TwinCAT NC I a moderným technológiám riadenia na báze PC a EtherCAT zabezpečuje systém presné riadenie piatich servomotorov radu AM8000 od spoločnosti Beckhoff. Použité sú aj ďalšie servopohony Beckhoff radu AX5000, ktoré naplno využívajú prínosy zbernice EtherCAT.
Otvorený automatizačný systém ako ďalší bonus
Po dokončení projektu ocenil prof. Songyi Dian a jeho tím z SEEI výhody použitia technológie riadenia od Beckhoff: „Automatizačné prvky postavené na báze PC sú ideálne na presné riadenie pohybu, a to vďaka svojmu vysokému výkonu. TwinCAT a EtherCAT sa stali piliermi nášho riešenia najmä pre svoju mimoriadnu otvorenosť. Vďaka tomu sú tieto technológie kompatibilné s rôznymi priemyselnými zbernicami a dokážu komunikovať s akýmkoľvek podsystémom. Vďaka integrácii otočného stola ako rozšírenej externej osi sa podarilo kvalitu žiarového striekania výrazne zlepšiť a celý proces striekania výrazne zjednodušiť.“
Zdroj: Thermal spraying process leverages fast data communication and dynamic motion control. [online]. In: PC-Control 2015. Citované 18. 8. 2015.