يعد خزانة التحكم في الروبوت الصناعي العنصر الأساسي لنظام الروبوت الصناعي ، وهو مسؤول عن تلقي الأوامر من المشغل أو نظام الأتمتة والتحكم في حركة الروبوت وعمله. يعد تصميم وتصنيع خزانة التحكم أمرًا بالغ الأهمية لأداء واستقرار وموثوقية الروبوت. في هذه الورقة ، سنقدم تكوين خزانة التحكم في الروبوت الصناعي بالتفصيل ، بما في ذلك الجهاز والبرامج.
I. تكوين الأجهزة
وحدة الطاقة
وحدة تزويد الطاقة هي جزء إمداد الطاقة من خزانة التحكم ، والتي هي المسؤولة عن تحويل الطاقة AC الإدخال إلى طاقة DC التي يتطلبها الروبوت. تتضمن وحدة تزويد الطاقة عادة مقومات ، مرشحات ، منظمات الجهد ودوائر الحماية. يقوم المقوم بتحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة DC النابضة ، ويزيل المرشح تموج في قوة التيار المستمر النابض ، ويضمن منظم الجهد ثبات جهد الخرج ، وتحمي دائرة الحماية وحدة إمدادات الطاقة في حالة وجود خلل.
وحدة تحكم
وحدة التحكم هي المكون الأساسي لخزانة التحكم ، وهي مسؤولة عن استلام الأوامر من المشغل أو نظام الأتمتة ، وحساب مسار الروبوت وسرعة ، والتحكم في مفاصل ومشغلات الروبوت المختلفة. عادةً ما تتضمن وحدة التحكم وحدة التحكم الرئيسية ووحدة التحكم في الحركة وواجهة الإدخال/الإخراج. وحدة التحكم الرئيسية هي المسؤولة عن معالجة الأوامر عالية المستوى وتنسيق عمل الأنظمة الفرعية المختلفة ، ومراقب الحركة مسؤول عن تحقيق التحكم في الحركة في الروبوت ، وواجهة I/O مسؤولة عن التواصل مع الأجهزة الخارجية.
سائق
السائق هو جزء إخراج الطاقة من خزانة التحكم ، والتي هي المسؤولة عن تحويل أوامر وحدة التحكم إلى القوة الدافعة لمفاصل ومشغلات الروبوت المختلفة. تشمل محركات الأقراص عادة محركات المؤازرة ومحركات السهول ومحركات DC. تتميز محركات الأقراص المؤازرة بدقة عالية وسرعة استجابة عالية واستقرار عالية ، وهي مناسبة لتطبيقات الروبوت عالية الدقة وعالية السرعة ؛ تتميز محركات السائر بالهيكل البسيط والتكلفة المنخفضة والتحكم السهل ، وهي مناسبة لتطبيقات الروبوت منخفضة السرعة وذات الدقة المنخفضة ؛ تتميز محركات DC بعزم دوران عالي وكفاءة عالية وموثوقية عالية ، وهي مناسبة للتطبيقات الآلية الشاقة والواسعة النطاق.
أجهزة استشعار
أجهزة الاستشعار هي جزء الاستشعار من خزانة التحكم ، وهي مسؤولة عن اكتشاف حالة حركة الروبوت ، والموضع ، والسرعة ، وعزم الدوران ، وغيرها من المعلومات ، وتغذية هذه المعلومات مرة أخرى إلى وحدة التحكم. عادةً ما تشمل المستشعرات الترميزات ، وأجهزة استشعار عزم الدوران ، وأجهزة استشعار عن طريق اللمس ، وأجهزة استشعار الرؤية ، وما إلى ذلك. يتم استخدام المشفرات للكشف عن زاوية وسرعة مفاصل الروبوت ، وتستخدم أجهزة استشعار عزم الدوران لاكتشاف عزم الدوران في مفاصل الروبوت ، وتستخدم أجهزة استشعار اللمس لاكتشاف حالة الاتصال بين الروبوت والأجهزة الكائن ، وأجهزة استشعار البصرية للحصول على المعلومات المرئية للروح.
وحدة الاتصال
وحدة الاتصال هي جزء نقل المعلومات من خزانة التحكم ، وهو مسؤول عن نقل المعلومات من داخل خزانة التحكم إلى الأجهزة الخارجية أو من الأجهزة الخارجية إلى داخل خزانة التحكم. تتضمن وحدة الاتصالات عادةً وحدة Ethernet ووحدة الاتصال التسلسلية ووحدة الاتصال اللاسلكية وما إلى ذلك. تُستخدم وحدة Ethernet لتحقيق العلاقة بين خزانة التحكم و Ethernet الصناعية ، وتستخدم وحدة الاتصال التسلسلية لتحقيق العلاقة بين خزانة التحكم والأجهزة التسلسلية ، ويتم استخدام وحدة الاتصال اللاسلكية لتحقيق العلاقة بين خزانة التحكم والأجهزة اللاسلكية.
واجهة الآلة البشرية
HMI هو جزء التشغيل من خزانة التحكم ، والتي هي المسؤولة عن إدخال أوامر المشغل في خزانة التحكم وعرض معلومات حالة خزانة التحكم إلى المشغل. يتكون HMI عادة من شاشة تعمل باللمس ولوحة المفاتيح والماوس وأضواء المؤشرات والعرض وما إلى ذلك. يتم استخدام شاشة اللمس ولوحة المفاتيح لإدخال أوامر المشغل ، ويستخدم الماوس لتحقيق التشغيل الدقيق ، ويتم استخدام ضوء المؤشر لإظهار حالة عمل خزانة التحكم ، ويتم استخدام شاشة العرض لإظهار معلومات مفصلة عن خزانة التحكم.
وحدة السلامة
وحدة السلامة هي الجزء الوقائي من خزانة التحكم ، وهي مسؤولة عن حماية الروبوت والقلق في حالة مواقف غير طبيعية أو خطرة. تتكون وحدة السلامة عادةً من زر إيقاف الطوارئ ، ومفتاح باب الأمان ، و Startain Light Light ، وما إلى ذلك. يتم استخدام زر إيقاف الطوارئ لحماية الروبوت في حالة وجود موقف غير طبيعي أو خطير. يتم استخدام زر إيقاف الطوارئ لإيقاف حركة الروبوت فورًا عند حدوث خلل ، يتم استخدام مفتاح باب الأمان لاكتشاف ما إذا كانت منطقة أمان الروبوت قد تم دمجها أم لا ، ويتم استخدام ستارة ضوء السلامة لاكتشاف ما إذا كان هناك أي شخص أو كائن في منطقة العمل في الروبوت.
الثاني. تكوين البرمجيات
نظام التشغيل
نظام التشغيل هو أساس برنامج خزانة التحكم ، وهو مسؤول عن إدارة موارد الأجهزة في خزانة التحكم وتوفير بيئة لتشغيل البرمجيات. تشمل أنظمة التشغيل المشتركة نظام التشغيل في الوقت الفعلي (RTOs) ، وأنظمة التشغيل المدمجة (مثل Linux ، و VxWorks ، وما إلى ذلك) وأنظمة التشغيل للأغراض العامة (مثل Windows و MacOS وما إلى ذلك).
لغات برمجة الروبوت
لغة برمجة الروبوت هي لغة برمجة تستخدم لكتابة برامج التحكم في الروبوت التي يسهل فهمها والكتابة ، وسهلة التصحيح والصيانة. تتضمن لغات برمجة الروبوت الشائعة C/C ++ ، Python ، Java ، إلخ.
مكتبة روبوت حركية وديناميات
مكتبات Robot Kinematics و Dynamics هي مكتبات برامج تستخدم لحساب مسار وسرعة الروبوت ، والتي تشمل الحركية الأمامية ، والحركيات العكسية ، ونمذجة الديناميات ، وما إلى ذلك. يمكن لهذه المكتبات تبسيط كتابة برامج التحكم في الروبوت وتحسين موثوقية واستقرار البرامج.
خوارزميات التحكم في الروبوت
خوارزميات التحكم في الروبوت هي خوارزميات تستخدم لتحقيق التحكم في حركة الروبوت ، والتي تشمل التحكم في PID ، والتحكم التكيفي ، والتحكم الغامض وما إلى ذلك. يمكن لهذه الخوارزميات ضبط معلمات التحكم تلقائيًا وفقًا لحالة الحركة الفعلية وبيئة العمل للروبوت لتحقيق التحكم الدقيق والمستقر.
بروتوكول اتصال الروبوت
بروتوكولات اتصال الروبوت هي بروتوكولات تستخدم لتحقيق التواصل بين خزانة التحكم والأجهزة الخارجية ، والتي تشمل modbus و profibus و ethercat وما إلى ذلك. يمكن أن تضمن هذه البروتوكولات الموثوقية والتواصل في الوقت الفعلي ، وتحسين توافق نظام الروبوت وإمكانية توسيعه.