Системы управления промышленными роботами и наладка АСУТП

Промышленные роботы.

В современных условиях развития автоматизации производства особое место отводится использованию промышленных роботов.

Промышленный  робот - это механическая система, включающая манипуляционные устройства, систему управления, чувствительные элементы и средства передвижения.

С помощью промышленных роботов можно объединять технологическое оборудование в отдельные роботизированные технологические комплексы (РТК) различного масштаба, не связанные жестко планировкой и числом комплектующих агрегатов.
Принципиальными отличиями робототехники от традиционных средств автоматизации являются их широкая универсальность (многофункциональность) и гибкость (мобильность) при переходе на выполнение принципиально новых операций.
Промышленные роботы находят применение во всех сферах производственно-хозяйственной деятельности. Они успешно заменяют тяжелый, утомительный и однообразный труд человека, особенно при работе в условиях вредной и опасной для здоровья производственной среды. Роботы способны воспроизводить некоторые двигательные и умственные функции человека при выполнении ими основных и вспомогательных производственных операций без непосредственного участия человека. Для этого их наделяют некоторыми способностями: слухом, зрением, осязанием, памятью и т. д., а также способностью к самоорганизации, самообучению и адаптации к внешней среде.

Промышленный робот — это перепрограммируемая автоматическая машина, применяемая в производственном процессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека, при перемещении предметов труда или технологической оснастки.

Роботы первого поколения (автоматические Манипуляторы), как правило, работают по заранее заданной «жесткой» программе, например в жесткой связи со станками, оснащенными ЧПУ.

Роботы второго поколения имеют системы адаптивного управления, представленные различными сенсорными устройствами (например, техническим зрением, захватами руками и др.) и программами обработки сенсорной информации.
 

Роботы третьего поколения обладают искусственным интеллектом, позволяющим выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Разнообразие производственных процессов и условий производства предопределяют наличие различных роботизированных технологических комплексов (РТК) - ячеек, участков, линий и т.д. Классификация РТК по типу роботизированного подразделения основывается на количественной характеристике выполняемых комплексом технологических операций.

Простейшим типом РТК, положенным в основу более крупных РТК, вплоть до целых предприятий, является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое число технологических операций, например роботизированная единица технологического оборудования с ЧПУ. Более крупный роботизированный комплекс представляет собой роботизированный технологический участок (РТУ). Он выполняет ряд технологических операций (включает несколько единиц РТЯ). Если операции осуществляются в едином технологическом процессе на последовательно расположенном оборудовании, то комплекс представляет собой роботизированную технологическую линию (РТЛ). Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, состоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных складов и связывающих их транспортных промышленных роботов (роботоэлектрокаров). Высшей формой организации производства является создание комплексно роботизированного завода. В зависимости от вида роботизированного производственного процесса РТК могут быть предназначены для получения заготовок, обработки деталей, выполнения процессов сборки либо для реализации контрольно-сортировочных и транспортноперегрузочных операций, в том числе для внутрицехового транспортирования и складских операций.

Выбор оптимальных параметров и рациональных конструкторских решений в период проектирования РТК осуществляется с учетом нескольких факторов:

- производительности РТК,

- обеспечения надежности его работы,

- эффективности функционирования и др.

При проектировании РТК выделяются два этапа:

- на первом этапе рассматривают проблемы анализа производства, выбирают объекты роботизации, состав основного технологического оборудования, вид движения деталей, систему рационального автоматизированного управления технологическим процессом и функциональными задачами.

- на втором этапе осуществляются родственное проектирование РТК, формируют структуру, определяют количество и характеристики промышленных роботов и технологического оборудования, разрабатывают рациональные планировки оборудования РТК в производственном помещении, составляют и отлаживают алгоритмы и программные системы управления РТК, необходимые в период функционирования.

Благодаря повышенной надежности РТК можно снизить потери времени на планово-предупредительные ремонты и ликвидацию аварийных отказов, а также уменьшить затраты на ремонт всех видов и техническое обслуживание оборудования. 

Организационно-технические особенности создания и эксплуатации гибких производственных систем.

В общем виде под гибкими производственными системами (ГПС) понимается автоматизированное производство, построенное на современных технических средствах (станках с ЧПУ, роботизированных технологических комплексах, гибких производственных модулях, транспортно-накопительных и складских системах и др.), способное обеспечивать выпуск продукции широкой номенклатуры, однородной лишь по своим основным конструктивным и технологическим параметрам и способное безинерционно переходить на выпуск новых изделий любого наименования, К основным факторам, обеспечивающим функционирование ГПС, относятся:

1) комплексная автоматизация всех основных и вспомогательных технологических операций;

2) программная переналадка технологического оборудования;

3) оперативная (автоматизированная) конструкторско-технологическая и организационно-экономическая подготовка производства;

4) автоматизация управления производственно-технологическими процессами, осуществляемая в режиме реального времени;

5) реализация и оптимизация оперативно-производственного планирования, позволяющая максимально загрузить оборудование, минимизировать производственный цикл и обеспечить комплектность деталей и сборочных единиц для сборки;

6) групповая технология обработки деталей.

Реализация перечисленных выше факторов осуществляется за счет функциональных элементов ГПС, которые можно разделить на две группы:

 • производственно-технологические функциональные элементы гибкого автоматизированного производства (ГАП), составляющие производственно-технологическую часть ГИС;

 • электронно-вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно-вычислительную и управляющую часть ГИС.

При проектировании производственно-технологической части ГПС, как правило, используют блочно-модульный принцип на различных организационных уровнях системы.

В состав ГПМ входят специальное технологическое оборудование (от одного до трех станков с ЧПУ); контрольно-измерительная аппаратура и установки; промышленные роботы и манипуляторы; средства автоматизации технологического процесса; средства идентификации деталей, заготовок, инструмента и оснастки.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) — это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, роботов и средств их оснащения. Этот комплекс автономно функционирует и осуществляет многократные циклы. Предназначенные для работы в ГПС роботизированные комплексы должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в ГПС. В качестве средств оснащения эти комплексы могут быть устройствами накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и др.

Таким образом, основными характеристиками ГПС и РТК являются:

 • способность работать автономно, без участия человека;

 • автоматически выполнять все основные и вспомогательные операции производственного процесса;

 • гибкость, удовлетворяющая требованиям единичного и мелкосерийного производств;

 • простота наладки и возможность устранения отказов основного оборудования и системы управления;

 • совместимость с оборудованием традиционного и гибкого производства;

 • высокая степень завершенности обработки деталей с одной установки;

 • высокая экономическая эффективность при правильной эксплуатации.

В настоящее время создаются и эксплуатируются ГПС полного технологического цикла, на которых детали или изделия обрабатываются (изготавливаются) со 100%-ной готовностью, и ГПС неполного цикла, когда для завершения изготовления детали требуются дополнительные операции, выполняемые вне данной системы. В соответствии с этим создаются более сложные ГПС в виде гибких производственных комплексов (ГИК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких автоматизированных участков (ГАУ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ) и гибких автоматизированных заводов (ГАЗ).

Основным элементом информационно-вычислительной и управляющей части ГИС является автоматизированная система управления предприятием (АСУП), обеспечивающая автоматизированное организационно-экономическое управление гибким автоматизированным производством и включающая системы более низкого уровня, такие как:
• система автоматизированного проектирования (САПР);
• автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП);
• автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП);
• автоматизированная система научных исследований (АСНИ);
• локальные системы управления (ЛСУ).
Частичная или полная интеграция производственно-технологической части ГПС с функциональными системами информационно-вычислительной и управляющей частей в единую производственную систему превращает ее в гибкое автоматизированное производство.