Zintegrowane sterowanie robotami Siemens za pośrednictwem portalu TIA

Tuż przed targami Hannover Messe Siemens ogłosił współpracę z dwoma producentami robotów współpracujących, UR i JAKA. Umożliwi to sterownikom PLC firmy Siemens sterowanie robotami UR i JAKA za pośrednictwem portalu TIA przy użyciu funkcji „Standard Robot Command Interface (SRCI)”. Wcześniej Siemens współpracował już z Comau, Stäubli, Kawasaki i Yaskawa w zakresie zintegrowanego sterowania robotami za pośrednictwem SRCI. W planach jest również dołączenie szeregu innych wiodących marek robotów, a także kilku innych znanych japońskich i chińskich dostawców, w tym Yamaha i Estun.

Oznacza to, że najbardziej wpływowe marki robotów przemysłowych i robotów współpracujących na rynku będą wspierać zintegrowane sterowanie robotami, umożliwiając sterowanie ich robotami przez systemy automatyki.

W rzeczywistości dostawcy automatyki od wielu lat oferują rozwiązania do sterowania robotami zintegrowanymi z maszynami, ale wraz z silnym wzrostem popularności robotów od 2021 roku, popyt na zintegrowane sterowanie gwałtownie wzrósł. Dzięki nowym działaniom wiodących dostawców, takich jak Siemens, trend ten znacznie przyspieszy i spodziewamy się, że rynek zintegrowanego z maszynami sterowania robotami będzie szybko rósł w ciągu najbliższych kilku lat.

Czym jest zintegrowane sterowanie robotem?

Obecnie integracja robotów przemysłowych lub współpracujących z maszynami zazwyczaj wykorzystuje sieci komunikacyjne. Robot i maszyna wykorzystują niezależne platformy sterowania, a sterowniki robotów są połączone z PLC maszyny za pośrednictwem protokołów komunikacyjnych w celu ułatwienia koordynacji maszyna-robot.

W tym konwencjonalnym scenariuszu roboty są sprzedawane z zastrzeżonymi sterownikami. Jeśli integrator lub konstruktor maszyn musi dostosować kinematykę robota do ruchów maszyny, wymagana jest specjalistyczna wiedza z zakresu programowania robotów. Ponieważ oprogramowanie sterujące i języki programowania poszczególnych dostawców robotów często się różnią, integracja robotów od różnych dostawców wymaga wielu prac inżynieryjnych i jest bardzo wymagająca.

Koncepcja sterowania robotem zintegrowanym z maszyną pojawiła się w celu ujednolicenia sterowania maszynami i robotami. Są na to dwa główne sposoby. Jednym z nich jest zachowanie sprzętu kontrolera specyficznego dla robota. Na przykład metoda firmy Siemens wykorzystuje sterownik PLC obsługujący funkcje SRCI do tłumaczenia i łączenia instrukcji sterowania robotów z portalem TIA. Umożliwia to inżynierom korzystanie ze środowiska programistycznego firmy Siemens do sterowania robotami bez używania języków programowania robotów.

Właściwy czas na zintegrowane z maszyną sterowanie robotem

W porównaniu z sieciami komunikacyjnymi, zintegrowane sterowanie maszynami i robotami ma wiele zalet; na przykład wyeliminowanie własnego kontrolera robota pozwala zaoszczędzić miejsce w szafie sterowniczej. Gdy zintegrowanych jest wiele robotów, zintegrowany kontroler ułatwia osiągnięcie lepszej synchronizacji maszyna-robot i wyższych prędkości, co prowadzi do lepszej wydajności i korzyści kosztowych.

W niestandardowych scenariuszach konstruktorzy maszyn wykonują specjalną kinematykę robotów we własnym zakresie, a ogólny kontroler automatyki umożliwia praktyczną integrację samodzielnie zbudowanych robotów z maszynami.

Zintegrowane sterowanie robotami nie jest nową koncepcją. Współpraca między producentami automatyki i robotów w tym obszarze sięga 2015 roku, ale wcześniej popyt na rynku był niewielki. Jednak w ciągu ostatnich trzech lat popularność tego rozwiązania rośnie, a wielu producentów wprowadza je na rynek.

Oprócz wspomnianych już zalet, uważamy, że obecne środowisko rynkowe przyspieszyło trend w kierunku zintegrowanego z maszynami sterowania robotami ze względu na dwa kluczowe czynniki:

• Koszt robotów zmniejsza się wraz ze wzrostem wielkości produkcji. Umożliwia to szersze zastosowanie robotów w maszynach, zwiększając średnią liczbę robotów na maszynę. Jednocześnie użytkownicy końcowi coraz częściej domagają się synchronizacji robotów z maszynami i wymagają od robotów wykorzystywanych w maszynach większych prędkości. Konwencjonalne systemy z oddzielnymi sterownikami robotów i maszyn czasami mają trudności ze spełnieniem wymagań dotyczących wydajności, co zwiększa zapotrzebowanie na zintegrowane systemy sterowania robotami.

• Wiedza wymagana do integracji robotów pozostaje wysoka. Ze względu na ciągłe niedobory siły roboczej, ujednolicenie systemów sterowania robotów i maszyn staje się coraz bardziej atrakcyjne dla producentów maszyn, ponieważ może pomóc im poradzić sobie z niedoborem doświadczonych inżynierów. Dla integratorów i konstruktorów maszyn jest to nie tylko związane z opracowywaniem i dostarczaniem produktów, ale także kluczowe na etapie posprzedażowym.

Różni uczestnicy rynku przemysłowego mogą skorzystać na tym trendzie

Wraz z rosnącą popularnością robotów i ciągłym niedoborem doświadczonych inżynierów, na rynku obserwuje się silny wzrost zainteresowania zintegrowanym sterowaniem robotami. Różne grupy uczestników rynku starają się wykorzystać możliwości i korzyści oferowane przez tę technologię.

Dostawcy systemów automatyki widzą najbardziej bezpośrednie korzyści z tego trendu. W końcu mają szansę wejść na rynek kontrolerów robotów (który był prawie wyłącznie zdominowany przez sprzedawców robotów). Jednocześnie zintegrowane roboty mogą również generować możliwości rozwoju dla ich serwonapędów, a nawet silników.

Konstruktorzy maszyn również aktywnie wdrażają zintegrowane sterowanie robotami, ponieważ cenią sobie poprawę wydajności maszyn, a także możliwość oszczędzania kosztów, kontrolowania łańcucha dostaw i zapewniania użytkownikom pełniejszych usług posprzedażowych poprzez budowanie własnej mechaniki robotów.

W przypadku producentów robotów wspieranie rozwiązań integracyjnych wymaga od nich zezwolenia na pewien dostęp do ich systemu sterowania robotami. Może to jednak zmniejszyć trudności użytkowników w przyjmowaniu ich robotów, a tym samym zwiększyć konkurencyjność marki.

Dla użytkowników końcowych zintegrowany z maszyną, system sterowania robotem jest wygodniejszy w obsłudze i ma przewagę wydajnościową w scenariuszach z wieloma robotami, co zwiększa ich gotowość do wyboru zintegrowanych rozwiązań.

Odkąd kilka lat temu ABB i B&R wprowadziły zintegrowane sterowanie robotami, zarówno wiodący dostawcy automatyki, jak i sprzedawcy robotów stworzyli własne rozwiązania. Pojawili się również producenci specjalizujący się w mechanice robotów, którzy obsługują różne zintegrowane sterowniki.

Konstruktorzy maszyn – zwłaszcza dostawcy maszyn pakujących i niestandardowych rozwiązań automatyzacji – nadal wprowadzają na rynek produkty ze zintegrowanym sterowaniem robotami, a niektórzy nawet rozpoczęli seryjną produkcję własnych robotów do swoich maszyn.

Podsumowanie

Biorąc pod uwagę dwie metody integracji (zachowanie lub wyeliminowanie sprzętu kontrolera robota), SRCI jest dobrym przykładem pierwszej metody, która jest odpowiednia do kontrolowania skomplikowanej kinematyki robota.

Ponieważ SRCI jest otwartym standardem opracowanym i utrzymywanym przez Profinet, oprócz firmy Siemens, inni producenci mogą również wprowadzić produkty w tej dziedzinie w przyszłości, zwłaszcza ci, którzy są silnie obecni na rynku PLC. Ta ostatnia metoda jest odpowiednia do szybkiej koordynacji maszyna-robot, a wielu wiodących dostawców wprowadziło rozwiązania w tej dziedzinie.

Rynek zintegrowanych robotów sterowanych jest dogłębnie analizowany w naszym nowym raporcie „Komponenty w robotach zintegrowanych z maszynami„. Badamy wielkość rynku według typu robota i branży, określając ilościowo popyt na komponenty pod względem przychodów, jednostek i ASP.