Roboty KUKA i SIMATIC Safety

Niemiecka firma KUKA jest światowym liderem w produkcji robotów przemysłowych. Jej główna siedziba znajduje się w Augsburgu. Po wielu latach ciężkiej pracy i rozwoju firma może poszczycić się posiadaniem przedstawicielstw na wszystkich kontynentach, a jej roboty są znane na całym świecie.

Roboty przemysłowe

Możliwości robotów są praktycznie nieograniczone. Maszyny te są stosowane tam, gdzie z uwagi na ciężkie warunki pracy lub wymaganą wysoką precyzję manipulacji przedmiotami, człowiek po prostu się nie sprawdza. Wszędzie, gdzie proces produkcyjny wymaga częstego rekonfigurowania produkcji lub gdzie stopień skomplikowania ruchów wymagałby budowy ciągle nowych, złożonych i kosztownych maszyn, robot sprawdza się doskonale. Łatwość obsługi, nieograniczona rekonfigurowalność i wysoka wydajność pracy sprawiają, że firmy bardzo często sięgają po takie rozwiązanie.

Bezpieczeństwo

Roboty przemysłowe są urządzeniami, które za pomocą swojego ramienia wykonują manipulacje w osiach XYZ. W trakcie pracy element ten może stanowić zagrożenie dla ludzi lub przedmiotów, które znajdą się w jego zasięgu. Roboty są więc maszynami, które (tak jak i wszystkie inne) muszą spełniać wymagania Dyrektywy Maszynowej, także w zakresie bezpieczeństwa osób, mienia i środowiska (otoczenia). Każdy robot ma dwustopniowy system, zapewniający bezpieczeństwo jego pracy. Pierwszy podsystem obejmuje programowe ograniczenie ruchów – to opatentowany przez KUKA system programowanej strefy bezpiecznej pracy, której naruszenie przez ramię powoduje natychmiastowe zatrzymanie pracy robota. Jest to mechanizm lokalny, zabezpieczający tylko stanowisko danego robota.

W dużych zakładach często jest zainstalowanych kilka lub nawet więcej robotów, których praca jest wzajemnie od siebie uzależniona – sprzężona. Oprócz zabezpieczeń lokalnych, układ sprzężonych robotów wymaga ich wzajemnej koordynacji lub synchronizacji, także w zakresie bezpieczeństwa. Często jeden element zabezpieczający (np. kurtyna) musi oddziaływać na kilka maszyn. Z tego względu lokalny, programowy system bezpieczeństwa robota wymaga podłączenia go do zewnętrznego systemu nadrzędnego, który będzie synchronizował pracę robota lub wielu wzajemnie zależnych od siebie robotów.

SIMATIC Safety

Prezentujemy przykład aplikacji, w której użyto robota firmy KUKA, a do zapewnienia bezpieczeństwa jego pracy wykorzystano system SIMATIC Safety. W przykładowym projekcie na kontroler nadrzędny bezpieczeństwa robota wybrano sterownik klasy ET200S IM151-8 fail-safe. Komunikacja między robotem a sterownikiem odbywa się przez sieć PROFINET. W układzie sterującym robota wszystkie elementy zabezpieczające (grzyby awaryjnego wyłączenia, czujniki położenia osłon bezpieczeństwa i kurtyny świetlne) są podłączane bezpośrednio do komputerów sterujących robotem. Elementy te, poprzez system bezpieczeństwa PC i PROFIsafe, zarządzają kontrolerem ET200S. Ten, dysponując danymi z wszystkich robotów, na podstawie zaprogramowanego algorytmu zabezpieczającego (blokady pracy, ochrona operatora) decyduje, czy i który robot zatrzyma się, gdy naruszone zostały jego warunki bezpiecznej pracy.

Opisywaną aplikację sterowania wykonano w środowiskach STEP7 v5.5 i S7 Distributed Safety firmy Siemens. Biblioteki PN dla STEP7 i PROFIsafe wykonał dział R&D KUKA i zostały one dostarczone klientowi wraz z robotem. Zdefiniowano następujące funkcje zabezpieczające:

• gwarantowane zatrzymanie robota w przypadku otwarcia bramki wejściowej do strefy pracy,
• gwarantowane zatrzymanie robota w przypadku naciśnięcia przycisku awaryjnego (grzyba),
• gwarantowane zatrzymanie robota w przypadku naruszenia stref bezpieczeństwa,
• synchronizacja pracy robotów linii przemysłowej, zapewniająca bezpieczeństwo produktów.

Marcin Lis
KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o.
Oddział w Polsce
ul. Porcelanowa 10
40-246 Katowice
tel. 32 730 32 14
32 730 32 13