Siemens d.o.o.
Informacije: Jernej Culetto
Industrijsko proizvodnjo vodi trend fleksibilnih proizvodnih konceptov in pri tem, da postane proizvodnja dinamična in razširljiva igrajo pomembno vlogo avtomatsko vodena vozila (AGV) in avtonomni mobilni roboti (AMR).
Njihova naloga je v večji meri transport različnih bremen. Nekateri so še naprednejši in prevažajo robotsko roko, ki na določenih mestih izvaja manipulativne naloge (prelaganje, vijačenje, idr.). Razlika med AGV in AMR je ta, da je AGV vozilo, ki se pomika po vnaprej določenih poteh, npr. sledi magnetnemu traku, kar je za nekatere aplikacije več kot dovolj. Seveda pa je kdaj potrebno, da je vozilo tudi inteligentno in avtonomno. Tukaj nastopi AMR, ki se je ob uporabi naprednejših pristopov oziranja na okolico, sposoben prosto gibati po vnaprej skeniranem prostoru, se izogibati morebitnim oviram in poiskati optimalno pot do cilja. S Siemensovo rešitvijo je mogoče realizirati oba, tako AGV kot tudi AMR.
SIMOVE je sistemski paket, ki zajema celovito rešitev za avtomatizacijo in programiranje sistema AGV in AMR. Siemensove standardne komponente za avtomatizacijo proizvajalcem strojev in končnim strankam omogočajo enostavno avtomatizacijo in standardizacijo njihovih AGV/AMR aplikacij s preverjenimi tehnologijami, odprtimi vmesniki in modularnim programskim konceptom. Na splošno so sistemi AGV/AMR sestavljeni iz več vozil in nadzornega sistema (Fleet Control), ki upravlja z vozili.
Sistemski paket SIMOVE vsebuje naslednje module in funkcije:
Programska knjižnica za TIA Portal, imenovana Carrier Control, ki je namenjena za avtomatizacijo vozil
Programska oprema za nadzorni sistem in upravljanje flote vozil, imenovana Master Control ali Fleetmanager
Navigacijska programska oprema ANS+ z uporabo SLAM algoritma
Seznam komponent s priporočeno in preizkušeno strojno opremo
Dokumentacija:
Specifikacije vmesnika
Opis sistema in navodila za uporabo
Praktično usposabljanje za proizvajalce in uporabnike AGV/AMR
Zahvaljujoč vnaprej preizkušenim modulom programske opreme, imajo AGV/AMR proizvajalci korist, od skrajšanja časa načrtovanja in inženiringa ter hitrejšega zagona. SIMOVE temelji na programski opremi SIMATIC TIA Portal in omogoča učinkovit način inženiringa. Programska knjižnice vsebujejo namenske vnaprej konfigurirane in preizkušene funkcijske bloke.
Končni uporabniki lahko s to rešitvijo pridobijo tako majhna logistična avtomatsko vodena vozila, kot tudi napredne in kompleksne mobilne robote, saj SIMOVE podpira različne vrste AGV in ga je mogoče enostavno prilagoditi posameznemu primeru uporabe. Zaradi koriščenja standardnih komponent avtomatizacije se SIMOVE popolnoma prilega obstoječemu proizvodnemu prostoru.
Z uporabo naprednih simulacijskih orodij (S7-PLCSIM Advanced, NX MCD, Tecnomatix Process Simulate), je možno narediti digitalnega dvojčka in s tem sam AGV/AMR pred izdelavo funkcionalno testirati, preprosto prepoznati in rešiti logistične težave, testirati materialne tokove, ter zmanjšati čas zagona.
SIMOVE Carrier Control je obsežna in predhodno testirana knjižnica, katere namen je enostavno avtomatiziranje AGV/AMR in zagon v kratkem času. Knjižnica ponuja vse potrebne funkcije za delovanje vozila (kontrola hitrosti, določanje položaja, komunikacija s pogoni, varnostne funkcije, idr.). Izvorna koda knjižnice je odprta in uporabniku omogoča enostavno prilagajanje, nadgradnjo z dodatnimi funkcionalnostmi ali selektivno uporabo. Glede na zahteve gibanja so možni številni kinematični koncepti, od preprostih do zahtevnejših (diferencialni pogoni, tricikli, mecanum, idr.). Knjižnica je v uporabi na krmilniku, ki je na samem vozilu.
Nabor krmilne opreme, ki se jo uporabi pri SIMOVE, je širok in se v deli na osnovno, napredno in kompleksno. Vse možnosti uporabljajo senzorje, aktuatorje, krmilne enote, komunikacijske module, varnostne nastavitve za zaustavitev v sili, napajanje, idr. Razlikujejo se le po zahtevnosti aplikacije. Preproste AGV, kjer gre le za sledenje traku in kjer visoke hitrosti (≤0,5 m/s) niso zahtevane in so zahteve glede varnosti nižje, se lahko opremi že s krmilnikom serije S7-1200, npr. s CPU 1215FC. V naprednejših vozilih, kjer so potrebne višje hitrosti, premikanje po virtualni poti ali prosto navigiranje, se uporablja zmogljivejše krmilnike S7-1500, ET 200SP ali Open Controller (npr. CPU 1512SP F ali CPU 1515SP PC).
Siemens ponuja obsežen in razširljiv portfelj standardne strojne opreme, ki se ga lahko uporabi za AGV/AMR. Sestavljajo ga PLC, IPC, I/O moduli, pogoni, RFID, varnostne, komunikacijske in lokalizacijske komponente.
Za izbiro najprimernejše navigacijske rešitve, SIMOVE podpira več možnosti vodene navigacije. Lahko gre za magnetno ali optično sledenje, kot tudi za prosto navigiranje po prostoru (Free navigation).
SIMOVE ANS+ (Advanced Navigation System Plus) je del sistemskega paketa SIMOVE in zagotavlja prosto navigiranje AMR v industrijskem okolju s pomočjo laserskega skenerja ali 3D kamere. Ima standardiziran vmesnik za povezavo s SIMOVE Carrier Control. Za lokalizacijo se uporablja SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) ali druge metode, ki služijo za navigiranje vozil. Podpira učinkovito in preprosto načrtovanje virtualne poti, izogibanje oviram, kot tudi prosto navigacijo po prostoru – od poljubne točke ali izhodišča do končne pozicije po optimalni poti. Deluje na operacijskem sistemu Linux, ki se nahaja na SIMATIC IPC ali SIMATIC krmilniku, ki ima tudi vlogo računalnika. ANS+ je prilagojen portfelju SIMOVE AGV in podpira veliko število različnih laserskih skenerjev za lokalizacijo. Natančnost pozicioniranja, ki se jo da doseči, je ± 10 mm oz. 1º in med samim premikanjem v načinu sledenja virtualni poti je ± 50 mm. Z dodatnimi ukrepi (QR-koda, DMC, 3D kamera, idr.) se da natančnost še izboljšati.
SIMOVE ponuja dva pristopa za nadzor večjega števila (flote) avtonomnih mobilnih robotov, Master Control in Fleetmanager. Njune funkcije so komuniciranje z vozili, vizualizacija, upravljanje prometa, opravljanje proizvodnih nalogov iz sistemov višjega nivoja (npr. MES) ob upoštevanju mejnih pogojev, kot so stanje baterije, položaj in prioriteta, ter številne druge.
Pri SIMOVE Master Control gre tako kot pri Carrier Control za standardizirano, vnaprej konfigurirano in predhodno testirano knjižnico, ki se jo uporabi na nadzornem krmilniku. Integrirane so vse potrebne funkcije za upravljanje vozil, vključno z varnostjo (Safety). Zaradi odprtih vmesnikov je enostavna tudi prilagoditev in razširitev programa. Master Control komunicira s Carrier Control in s tem upravlja floto preko PROFINET IO ali TCP/UDP. Komunikacija je brezžična, za kar so potrebna mrežna stikala SCALANCE W, ki podpirajo iPCF funkcionalnost (Industrial Point Coordination Function).
Da se baterija na AGV/AMR med čakanjem na nalogo ne prazni, je mogoče izvesti ‚Sleep Mode & Wake up‘, kjer se večina komponent izklopi in ponovno vklopi, ko Master Control pošlje ukaz mrežnemu stikalu SCALANCE, ki to funkcionalnost podpira.
Za bolj kompleksne aplikacije pa je primeren SIMOVE Fleetmanager, ki teče na PC-ju in bazira na Siemensovem zelo zmogljivem SCADA sistemu, WinCC OA. Gre za odprt in razširljiv sistem za upravljanje AGV flote in je lahko integriran v IT okolje. Dovoljuje tudi upravljanje AGV in AMR drugih proizvajalcev, če le podpirajo standardiziran vmesnik VDA 5050 ali katerega drugega iz širokega nabora podprtih vmesnikov. V sistem je mogoče vključiti celo manualno vodena vozila. Standardni protokoli, kot sta OPC UA ali S7 zagotavljajo nemoteno integracijo in povezljivost s stroji ter okoljem določenega obrata (npr. odpiranje vrat).
SIMOVE prednosti:
Preverjeni koncepti avtomatizacije, ki temeljijo na Siemensovih standardnih komponentah za avtomatizacijo, tako krmilni opremi kot tudi pogonih
Enostavna integracija AGV/AMR različnih proizvajalcev v en skupen sistem za upravljanje flote
Odprti vmesniki za integracijo naprav drugih proizvajalcev npr. laserski skenerji za navigacijo, senzorji, motorji, idr.
Podpora različnih navigacijskih in lokalizacijskih sistemov, npr. sledenje magnetnemu traku, navigiranje s pomočjo laserskega skenerja ali 3D kamere, RTLS
Komunikacija, ki temelji na industrijskih standardih, npr. TCP/IP in PROFINET
Sočasna WIFI komunikacija in izmenjava klasičnih in varnostnih podatkov
SIMOVE kompetenčna ekipa za aplikativno podporo
Možnost predhodnega simuliranja in testiranja
Siemens ne izdeluje AGV/AMR, nudi pa programske rešitve za njih, prosto navigiranje in za sam ‚Fleetmanagement‘ sistem. Ob tem se v večji meri uporabi Siemensove standardne komponente za avtomatizacijo. Seveda je možno tudi obstoječe AGV/AMR ali ročno vodena vozila (npr. viličar) predelati in nadgraditi s Siemensovo rešitvijo SIMOVE. S pomočjo vsega tega se lahko naredi avtomatsko oz. avtonomno vozilo, ki je do potankosti narejeno po željah končnega uporabnika, sam pa lahko kasneje enostavno izvaja razne modifikacije (npr. sprememba virtualne poti).
Siemens d.o.o.
Letališka cesta 29c
1000 Ljubljana
https://www.siemens.si
