Aplikace pro řízení polohovacího programu UC_Tracking

Cyklické řízení je jednoduché a užitečné řešení, přesto je pro mnoho strojů nedostačující. Výrobní proces může být komplikovanější, často vyžaduje posloupnost přesnějších pohybů ve více osách s různými rychlostmi. Cílem programu UC_Tracking je možnost vytvářet vlastní jednoduché trajektorie, editovat je, ukládat do paměti, načítat a samozřejmě i řídit a cyklicky je opakovat. Stavový diagram UC_Tracking je zakreslen v příloze A.6.

6.2.1 Vytváření trajektorie

Hlavní myšlenkou aplikace UC_Tracking v postupném ukládání lineárních nebo rotačních pohybů jednotlivých os. To znamená, že v jednu chvíli se může pohybovat pouze jedna osa. Po každém takovém pohybu může uživatel uložit rychlost, polohu a osu, která se právě hýbala.

Uložené parametry už nejde přepsat či editovat, lze je jen smazat. Z toho důvodu musí vytvářená trajektorie přesně odpovídat výrobnímu procesu. Vytváření programu v praxi vypadá tak, že se zvolenou osou najede danou rychlostí na danou polohu a všechny hodnoty je po té možné uložit. Tímto způsobem se pokračuje, dokud není vytvořen kompletní výrobní proces. Parametry trajektorií se ukládají do vícerozměrných polí.

Příklad vytvářené trajektorie je na Obr. 10.

Obr. 10: Vytváření trajektorie

6.2.2 Nastavení a implementace počátku trajektorie

Důležitým faktorem je určení počátku pro spouštění programů. Program je řízen ve virtuálních souřadnicích os a začíná vždy od nulové polohy ve všech osách. Každý program se vytváří s vlastním počátkem, od kterého se může spouštět. Definice pevného počátku zajišťuje, že se jeden program bude vždy vykonávat stejně.

Kdyby UC_Tracking neměl tuto funkci, musel by si počátek pro každý program pamatovat uživatel anebo ho odhadovat. V obou případech by to byla komplikace pro obsluhu a při odhadování počátku by mohlo docházet k odchylkám, které jsou ve výrobním procesu nežádoucí. Přesto má uživatel možnost program spustit od jím zvolené polohy, nebo od polohy uloženého počátku.

Pro ukládání počátku bylo třeba využít hodnot poloh v reálných mechanických osách.

Příkaz pro hledání počátku zajišťuje, aby se stroj dostal do těchto reálných poloh před startem programu nezávisle na poloze virtuálních os. Po najetí na počátek se hodnoty relativních souřadnic vynulují a stroj je připraven pro vykonání programu.

6.2.3 Implementace polí ve vizualizaci

Vizualizace v Automation studiu má možnost zobrazovat pole pomocí komponenty listbox, která má veliká omezení. Nedokáže zobrazovat proměnné typu INT, REAL a BOOL. Stringový typ sice dokáže zobrazit, ale jen pokud jsou vložené speciálními funkcemi, jejichž programování je zdlouhavé a náročné. Proto se tento problém musel vyřešit z programového hlediska komplikovanějším, přesto funkčním řešením. Pro zobrazení se využilo velkého množství jednoprvkových komponent typu numeric a string. Komponenty jsou vizuálně upraveny tak, aby vypadaly jako jedna celistvá komponenta.

Snahou vizualizace je vytvořit prostředí, které bude pro uživatele co nejpřehlednější a nejjednodušší pro ovládání. Z programového hlediska mohou tyto ústupky přinášet nové problémy, které je třeba řešit. Uživateli se ve vizualizaci zobrazují hodnoty v převedených (mm, mm/min) jednotkách. Pro popis os jsou použita písmena (X,Y,Z..), tedy proměnné typu string. Pro vykonávání programu není v prostředí Automation studia vhodné využívat k podmínkám určení osy proměnné typu string. Neustálé přepočítávání jednotek také může způsobovat komplikace. Z těchto důvodů se vytváří dvě vícerozměrná pole. Jedno z nich slouží k zobrazování parametrů ve vizualizaci a druhé pro jednodušší a efektivnější vykonávání programu.

6.2.4 Vytváření, editace, ukládání a načítání programů

Vytváření složitější trajektorie může zabrat více času a může dojít k chybě. Navíc by bylo nepraktické vytvářet neustále stejné trajektorie každý den při zapnutí PLC.

Z těchto důvodů byla naprogramována možnost editace a ukládání trajektorií. V Tab. 21 je přehled všech příkazů, které slouží k usnadnění práce s vytvářením trajektorií.

Tab. 21: Příkazy pro editaci trajektorií

Příkaz Popis

Origin označení počátku pro trajektorii

Save uložení parametrů (osa, poloha rychlost) do pole Delete smazaní poslední uložené hodnoty na konci pole Clear smazání všech hodnot v poli

SavePrg uložení trajektorie do remanentní paměti LoadPrg načtení trajektorie z paměti

DelPrg smazání vybrané trajektorie

6.2.5 Ovládání trajektorií

Z programového hlediska lze řešit řízení trajektorie pomocí FOR cyklu, který postupně posílá parametry z pole do příslušných MC_Basis, kde se vykoná pohyb na určenou polohu s přiřazenou rychlostí. Po jeho dokončení se index v poli zvedne o hodnotu jedna a posílá nové parametry. Tento proces se opakuje, dokud se na daném indexu v poli neobjeví nulové hodnoty. Z praktických důvodů má uživatel možnost ovlivňovat průběh vykonávané trajektorie příkazy popsanými v Tab. 22.

Další funkcí programu UC_Tracking při řízení trajektorie je možnost zadat počet opakování trajektorie. Po dokončení trajektorie se stroj ve všech osách přesune do nulové polohy virtuálních os. Pokud je zadáno více cyklů, začne se trajektorie vykonávat od začátku, dokud se nevykoná zadaný počet cyklů. V programu UC_Tracking bylo třeba v příslušném stavu použít dvou do sebe vnořených FOR cyklů.

Jeden pro odpočítávání indexu parametrů v poli a druhý pro odpočítávání počtu vykonaných cyklů.

Tab. 22: Příkazy pro ovládání trajektorie

Příkaz Popis

MoveOri najetí na počátek trajektorie

StartPrg start trajektorie ze zvoleného počátku StopPrg pozastavení trajektorie před dalším krokem

StepPrg vykonání jednoho kroku trajektorie z pozastaveného stavu ContPrg pokračování vykonávání trajektorie z pozastaveného stavu EndPrg okamžité ukončení vykonávání trajektorie

6.2.6 Datová struktura a stavový automat UC_Tracking

Některé části datové struktury již byly popsány v předchozích podkapitolách, přesto je

vykonávají pohyby trajektorie a další operace pro řízení trajektorií (např. zastavení, krokování). Stavy automatu jsou popsány v Tab. 24: Stavový automat UC_Tracking.

Graficky je stavový diagram zobrazen v příloze A.6.

Tab. 23: Datová struktura programu UC_Tracking

Struktura/ podstruktura Popis

Struktura ltTrack řídicí struktura programu UC_Tracking

- CMD příkazy uživatele pro ovládání a editaci trajektorií - Parameters parametry pro ovládání polí, cyklů a chodu programu - Program pole pro vytváření trajektorie

- enFocus určuje aktivní osu pro ukládání trajektorie, výčtový typ - UnitTransfer převod jednotek při vytváření trajektorií a jejich řízení - Runtime omezování a povolování příkazů uživateli ve vizualizaci Struktura ltTrackPrg struktura pro ukládání trajektorií do remanentní paměti - Real reálné pole parametrů trajektorie v Acopos jednotkách

- Visu přepočtené pole parametrů trajektorie zobrazené ve vizualizaci

- Name pole s názvy programů

- Origin pole uložených počátků k jednotlivým trajektoriím

Tab. 24: Stavový automat UC_Tracking

Stav Popis

TR_INIT inicializační Stav

TR_WAIT klidový stav, čekání na příkaz

TR_NO_ERROR signalizace do stavového automatu Errorhandling TR_ERROR chyba systému nebo obsluhy

TR_SAVE ukládání kroku trajektorie (osa, poloha, rychlost)

TR_CLEAR mazání (vynulování) celého pole pro vytváření trajektorie TR_DELETE mazání posledních parametrů v poli trajektorie

TR_ORIGIN uložení počátku trajektorie

TR_SAVEPRG uložení trajektorie do remanentní paměti PLC TR_LOADPRG načtení trajektorie z remanentní paměti PLC TR_DELPRG vymazání trajektorie z remanentní paměti PLC TR_SETORIGIN najetí stroje na počátek trajektorie

TR_SETSTART přípravní část startu trajektorie, odpojení virtuálních a reálných os TR_HOMESTART referování virtuálních os s nulovou polohou, spojení s reálnými TR_PRGSTART vykonávání trajektorie

TR_STOPPRG pozastavení trajektorie

TR_ENDPRG okamžité ukončení vykonávání trajektorie

TR_FINISHPRG ukončovací stav po úspěšném vykonání trajektorie