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恒耀平台:虚拟调试机器人单元

为了开发用于物料搬运行业的新型机器人系统,JR Automation使用西门子仿真技术的组合来创建系统的数字孪生子,其中包括机器人,PLC,HMI和传感器

在过去的几年中,数字双胞胎技术一直引起很大的轰动。尽管该技术的潜力是广阔的-从详细的远程维护和维修到支持人工智能的过程优化-这项技术围绕虚拟调试在橡胶方面早已投入使用。

《自动化世界》最近在一篇文章中介绍了用于虚拟调试的数字孪生应用程序,该文章详细介绍了Burr Oak Tool使用该技术以缩短其设备的上市时间并培训工具操作员。最近,我们了解到,智能自动化制造和分销技术的供应商JR自动化公司正在使用数字孪生技术来虚拟调试为物料搬运应用开发的机器人单元。

在2019年西门子自动化峰会上,JR Automation的工程经理Matt Cagle和高级控制工程师Marc Walters描述了他们使用数字孪生技术开发的正在申请专利的机器人柔性分拣系统(RFSS)原型。RFSS集成了Fanuc R2000-iC / 165F机器人,以及接近传感器,簧片传感器和光电传感器(其中超过25个在数字孪生模型中进行了仿真)。它还包括西门子S7-1515F可编程逻辑控制器(PLC)和西门子TP1200 Comfort人机界面(HMI)。用于开发和仿真RFSS的软件包括Siemens TIA Portal v15.1,Siemens Simatic PLCSim Advanced和Siemens Process Simulate解决方案。

截至1500种,每小时

为RFSS目标应用程序本质上是产品排序任何操作,卡格尔说。潜在客户包括电子商务公司,例如Amazon和Walmart,以及使用工具包,序列和工具包组装业务的汽车,国防和航空航天行业的用户。

Cagle指出,RFSS的设计易于扩展,适合占用空间小,并且几乎可以与任何输送系统(从输送机,自动驾驶汽车到叉车)进行接口。他说,RFSS可以分类的物品大小仅限于系统中使用的工业机器人的有效载荷。原型系统中的机器人的起重能力为165千克,但有些机器人的最大承重能力为1,350千克(2,975磅)。

Cagle指出,RFSS中的每个机器人每小时可处理500种,并且RFSS的设计允许最多将三个机器人串联放置并由一个PLC控制,每小时的吞吐量为1,500种。他说:“每小时能够进行10,500次分类的通用分类系统通常占用大约25,000平方英尺。但是RFSS系统能够进行相同数量的分类,而仅占用12,500平方英尺。”

“由于维护活动,RFSS的设计还限制了停机时间,” Cagle补充说。“在对多机器人RFSS进行维护期间,可以绕过一个机器人,而其他机器人则继续运行。”

现实世界的发现

“在开发过程中,我们发现了虚拟干扰过程中的价值,因为我们发现了在没有进行虚拟调试的情况下构建系统之前就不会出现的机械干扰和编程问题,” Cagle说。

卡格说,这种机器人单元的典型开发过程包括程序设计和机械设计团队的共同努力。但是,直到那些团队在车间实际构建系统之前,这种协作才趋于发生。他说:“通过早期的虚拟调试,您可以看到期望安装设备的位置是否有误,或者这些设备所需的空间可能丢失了。” “虚拟调试为机械人员提供了早期反馈,因此他们以后不必取消实际设计。”

在开发过程中,我们发现了虚拟干扰过程中的价值,因为我们发现了在没有进行虚拟调试的情况下构建系统之前就不会看到的机械干扰和编程问题。

他补充说,能够在构建之前可视化整个系统,这意味着客户还可以输入意见来改进设计并帮助突出潜在的安全问题。

应用技术

JR Automation使用Siemens Simatic S7-PLCSim Advanced集成了真实的PLC和HMI数据,在TIA Portal中建立了对机器人单元的仿真。借助软件的这种组合,“我们不仅在模拟机器人,还将系统中的所有现实设备带入3D世界。” Walters说。这样可以对设备进行完整的虚拟调试。他说:“机器人制造商为他们的机器人配备了仿真工具,但周围却一无所有。PLCSimAdvanced将所有这些结合在一起。”

Walters解释说,通过将TIA Portal与PLCSim Advanced配合使用,您可以与仿真环境和地板上的硬件进行通信。“该软件将机器人,PLC和HMI集成在一起,以便您可以查看所有互锁和握手信号,以确定是否丢失了任何东西。对我们来说,数字孪生意味着我们可以在PC上运行整个虚拟材料处理系统。PLC指示机器人如何处理物料,我们可以在PLCSim Advanced中对其进行验证。然后,我们使用PLCSim Advanced在远程模式下模拟HMI,以进行调试和调试。”

沃尔特斯补充说,JR自动化还使用Siemens Process Simulate来创建具有多台机器,机器人,传送带和传感器的数字方案。借助Process Simulate,您可以验证到达时间和周期时间,并进行基于事件的模拟。具有在一个环境中执行此操作的能力意味着无需了解多个软件或机器人程序包。沃尔特斯说:“它与机器人无关,可以与多个机器人一起发光。”

与上面引用的Burr Oak Tools虚拟调试应用程序一样,此JR Automation项目的关键方面是与仿真的高速PLC连接。

Walters说:“ OPC通信太慢,无法连接虚拟PLC和仿真,”它们处于300-500毫秒的范围内。但是,连接虚拟模型和PLCSim Advanced中的虚拟PLC的通信管道允许15到20毫秒范围内的同步通信。

投资回报率

Cagle表示,他们知道使用此软件组合节省了数周的调试时间,但总投资回报率(ROI)仍有待确定。他说:“这是我们完成的第一个项目,我们刚刚在四月份完成了它。”

除了最初的投资回报率外,Cagle强调的另一个好处是JR自动化公司可以使用此软件来培训用户使用系统的能力。他说:“在这个虚拟世界中,人们可以按一下按钮并尝试观察发生的事情。” “此外,我们可以使虚拟世界发生错误,以培训用户如何有效地从错误中恢复。”

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发布: admin 分类: 机器人新闻 评论: 0 浏览: 3
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