Industrielle Automatisierung ist etwas, mit dem wir jeden Tag interagieren, von der Lieferung bis zum Einkauf im Lebensmittelgeschäft. Arbeitszellen sind ein wichtiger Teil der industriellen Automatisierung, den Sie in diesem Kurs erkunden werden. 

In dieser Lektion lernen Sie: 

• Was ein Workcell ist und wie es im Kontext der industriellen Automatisierung eingesetzt wird
• Wie die CTE-Workcell mit diesen Konzepten zusammenhängt
• Was das EXP-Robotergehirn ist und wie es als speicherprogrammierbare Steuerung innerhalb der CTE-Workcell funktioniert
• So laden Sie den Akku auf, damit er betriebsbereit ist.

Am Ende dieser Lektion besprechen Sie, was Sie gelernt haben, während Sie Fragen in Ihrem technischen Notizbuch beantworten. 

Einführung in Workcells

Industrielle Automatisierung in unserem täglichen Leben

Fabrikautomation und Industrieroboter sind in unseren Alltag eingewoben, oft ohne dass wir ihre Wirkung bemerken. Betrachten Sie die Lieferung eines Pakets über Nacht oder die konsequent bestückten Regale in einem Lebensmittelgeschäft. Diese alltäglichen Annehmlichkeiten werden durch fortschrittliche Fertigungsprozesse ermöglicht, bei denen Automatisierung und Robotik eine wichtige Rolle spielen.

Industrielle Automatisierung ist der Einsatz von Technologie und Maschinen, um Fertigungs- und Produktionsprozesse in Fabriken zu rationalisieren und zu verbessern. In modernen Industriefabriken ist die Automatisierung von zentraler Bedeutung für eine Vielzahl von Aufgaben, die darauf abzielen, die Effizienz zu steigern, die Sicherheit zu gewährleisten und die Präzision zu erhöhen. Dazu gehören Fertigungsvorgänge, bei denen Roboter verschiedene Aufgaben ausführen, wie zum Beispiel: 

• materialhandhabung, wie das Bewegen und Sortieren von Produkten. 
• palettieren von Produkten für den Versand.
• entfernen defekter Produkte aus dem System.

Wenn beispielsweise eine Online-Bestellung aufgegeben wird, wird sie von einem automatisierten System verarbeitet und einem Lager zugeordnet. In diesen Lagern spielen Industrieroboter eine entscheidende Rolle, indem sie die Gänge navigieren und Artikel präzise und schnell abrufen. Diese Roboter sind in der Lage, sich in mehrere Richtungen zu bewegen und Produkte mit Sorgfalt zu handhaben. Sie arbeiten mit Menschen zusammen, um Ihre Bestellung innerhalb von Stunden zu sortieren, zu verpacken und für den Versand vorzubereiten.

Was ist eine Arbeitszelle?

Eine Arbeitszelle ist die Gruppierung von Maschinen, Personen und anderen Geräten, die Unternehmen in ihrem Herstellungsprozess verwenden. Diese Zellen werden oft implementiert, um die mit der Produktion verbundenen Kosten zu reduzieren und die Produktivität zu steigern. Viele Unternehmen reduzieren auch die Fehlerquote erheblich, indem sie Arbeitszellen einrichten.

Zum Beispiel würden in einer Produktionsstätte die am Prozess beteiligten Maschinen (wie Roboterarme und Förderbänder) so angeordnet sein, dass sich die produzierten Waren reibungslos und nahtlos von einer Stufe zur nächsten bewegen. Dies wäre nur möglich, wenn die Maschinen in Arbeitszellen gruppiert werden, die den logischen Fortschritt der produzierten Waren ermöglichen — von den Rohstoffen an einem Ende bis zum fertigen Produkt am anderen Ende.

Was ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)?

Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist ein industrielles Computersteuerungssystem, das programmiert ist, um automatische Vorgänge in industriellen Systemen durchzuführen. Eine SPS ist eine wesentliche Komponente automatisierter Produktionslinien und überwacht kontinuierlich den Zustand von Eingabegeräten (wie Sensoren) und trifft Entscheidungen auf der Grundlage eines benutzerdefinierten Programms zur Steuerung des Zustands von Ausgabegeräten (wie Förderbändern). SPS werden in einer Vielzahl von realen Branchen eingesetzt, um Fabrikmontagelinien, Maschinen oder andere Prozesse zu automatisieren. Die Verwendung einer SPS kann die Zuverlässigkeit, Systemstabilität und -leistung sowie die Sicherheit erhöhen und gleichzeitig die Notwendigkeit menschlicher Eingriffe und potenzieller menschlicher Fehler minimieren. 

In automatisierten Fabriken bestehen Arbeitszellen aus verschiedenen Maschinen und Robotern, die zusammenarbeiten, um bestimmte Aufgaben zu erfüllen. Die SPS spielt eine zentrale Rolle bei der Verwaltung und Koordinierung von Aktivitäten wie: 

• Integration von Geräten: SPSen können mehrere Geräte wie Roboterarme, Förderbänder, Sensoren und pneumatische Systeme in einer Arbeitszelle integrieren und steuern. Diese Integration stellt sicher, dass jede Komponente harmonisch mit den anderen zusammenarbeitet, was die Effizienz verbessert und Fehler reduziert.
• Automatisierung von Prozessen: SPS automatisieren sich wiederholende Aufgaben und reduzieren den Bedarf an manuellen Eingriffen. Zum Beispiel könnte eine SPS in einer Verpackungsarbeitszelle einen Roboterarm steuern, um Artikel von einem Förderband zu entnehmen, sie in Kartons zu legen und die Kartons zu versiegeln.
• Überwachung und Diagnose: SPS überwacht kontinuierlich den Status aller angeschlossenen Geräte und liefert Echtzeitdaten und Diagnosen. Dies hilft, Probleme schnell zu identifizieren und zu lösen und Ausfallzeiten zu minimieren.

Ein wesentlicher Vorteil einer SPS ist ihre Flexibilität. SPS bieten nicht nur die Möglichkeit, die Funktionalität durch Hinzufügen weiterer Ein- oder Ausgabegeräte zu erweitern, sie können auch einfach neu programmiert und neu konfiguriert werden, um sich an Änderungen im Herstellungsprozess anzupassen. 

Die CTE-Arbeitszelle

Jetzt, da Sie ein grundlegendes Verständnis der Codierung des 6-Achsen-Arms haben, um Aufgaben wie das Transportieren und Palettieren von Objekten zu erledigen, sind Sie bereit, auf diesem Wissen aufzubauen, um Komponenten hinzuzufügen, um eine Arbeitszelle zu erstellen. In diesem Kurs lernen Sie die Komponenten der CTE-Workzelle kennen, wie Gehirn, Sensoren, Förderbänder, Plattenzuführung und Pneumatik, und wie Sie sie codieren, um eine vollautomatische Arbeitszelle zu erstellen. Bevor Sie eine vollständige Arbeitszelle erstellen können, müssen Sie lernen, wie Sie das Gehirn mit der CTE-Arbeitszelle verwenden, damit Sie Geräte über den 6-Achsen-Arm hinaus verbinden und steuern können.

Das Gehirn als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)

In der CTE-Workcell fungiert das Gehirn als speicherprogrammierbare Steuerung und führt ähnliche Funktionen wie SPS in industriellen Automatisierungseinstellungen aus: 

• Steuerungsnabe: Das Gehirn fungiert als zentrale Steuerungsnabe und verwaltet den 6-Achsen-Arm und zusätzliche Geräte wie Förderbänder, Sensoren und Pneumatik.
• Programmierbare Logik: Das Gehirn wird mit VEXcode programmiert , um zu definieren, wie die Arbeitszelle funktionieren soll, was den realen Einsatz von SPS in automatisierten Fabriken widerspiegelt.
• Echtzeit-Koordination: Das Gehirn verarbeitet Eingaben von Sensoren und steuert Ausgänge in Echtzeit, um einen reibungslosen und effizienten Betrieb der Arbeitszelle zu gewährleisten.
• Erweiterbarkeit: Genau wie industrielle SPS kann das Gehirn durch den Anschluss zusätzlicher Geräte (wie Sensoren, Förderbänder und Pneumatik) erweitert werden, sodass Sie immer komplexere automatisierte Systeme bauen und steuern können.

Im vorherigen Kurs haben Sie eine direkte Verbindung verwendet, um die Bewegung des 6-Achsen-Arms mit VEXcode EXP zu steuern. Über eine direkte Verbindung können Sie jedoch nur den 6-Achsen-Arm steuern. Mit dem Gehirn können Sie zusätzliche Geräte wie Sensoren, Motoren und Pneumatik sowie den 6-Achsen-Arm anschließen. Um eine vollautomatische Arbeitszelle zu erstellen, müssen Sie das Gehirn verwenden, um alle Geräte zu steuern, die benötigt werden, um Objekte effektiv zu bewegen, zu sortieren und zu verteilen.

Das Gehirn führt Benutzerprojekte aus, die darauf heruntergeladen werden, um die Arbeitszelle zu steuern. Sie können auch Informationen über die Arbeitszelle direkt auf dem Gehirnbildschirm anzeigen, wie Sie später in dieser Einheit sehen werden.

In diesem Kurs steuern Sie die CTE-Workcell mit dem Gehirn als SPS. Um das Gehirn und angeschlossene Komponenten wie den 6-Achsen-Arm mit Strom zu versorgen, müssen Sie eine geladene Batterie an das Gehirn anschließen. 

Überprüfe dein Verständnis

Bevor Sie mit der nächsten Lektion fortfahren, stellen Sie sicher, dass Sie die in dieser Lektion behandelten Konzepte verstehen, indem Sie die Fragen im folgenden Dokument in Ihrem technischen Notizbuch beantworten. 

Fragen zum Verständnis prüfen > (Google Doc / .docx / .pdf)

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