Les 1: Inleiding tot werkcelautomatisering

We hebben dagelijks te maken met industriële automatisering, van het ontvangen van een bestelling tot het doen van boodschappen in de supermarkt. Werkcellen vormen een belangrijk onderdeel van industriële automatisering. In deze cursus leert u er meer over. 

In deze les leert u: 

• Wat een werkcel is en hoe deze wordt gebruikt in de context van industriële automatisering
• Hoe de CTE-werkcel zich verhoudt tot deze concepten
• Wat de EXP Robot Brain is en hoe deze functioneert als een programmeerbare logische controller binnen de CTE Workcell
• Hoe laadt u de batterij op, zodat deze klaar is voor gebruik?

Aan het einde van deze les bespreekt u wat u hebt geleerd terwijl u de vragen in uw technische notitieboekje beantwoordde. 

Inleiding tot werkcellen

Industriële automatisering in ons dagelijks leven

Fabrieksautomatisering en industriële robots zijn verweven met ons dagelijks leven, vaak zonder dat we ons realiseren hoe groot de impact ervan is. Denk aan de bezorging van een pakket de volgende dag of de altijd gevulde schappen in een supermarkt. Deze dagelijkse gemakken worden mogelijk gemaakt door geavanceerde productieprocessen, waarbij automatisering en robotica een belangrijke rol spelen.

Industriële automatisering is het gebruik van technologie en machines om de productieprocessen in fabrieken te stroomlijnen en te verbeteren. In moderne industriële fabrieken staat automatisering centraal bij diverse taken die gericht zijn op het verhogen van de efficiëntie, het waarborgen van de veiligheid en het verbeteren van de precisie. Hieronder vallen onder meer productieprocessen waarbij robots diverse taken uitvoeren, zoals: 

• materiaalbehandeling, zoals het verplaatsen en sorteren van producten. 
• het palletiseren van producten voor verzending.
• het verwijderen van defecte producten uit het systeem.

Wanneer er bijvoorbeeld een online bestelling wordt geplaatst, wordt deze door een geautomatiseerd systeem verwerkt en aan een magazijn toegewezen. In deze magazijnen spelen industriële robots een cruciale rol. Ze navigeren door de gangpaden en halen artikelen nauwkeurig en snel op. Deze robots kunnen in meerdere richtingen bewegen en producten voorzichtig hanteren. Ze werken samen met mensen om uw bestelling binnen enkele uren te sorteren, verpakken en gereed te maken voor verzending.

Wat is een werkcel?

Een werkcel is de groep machines, mensen en andere apparatuur die bedrijven gebruiken in hun productieproces. Deze cellen worden vaak geïmplementeerd om de productiekosten te verlagen en de productiviteit te verhogen. Veel bedrijven verlagen het foutenpercentage bovendien aanzienlijk door werkcellen in te zetten.

In een productiefaciliteit worden de machines die bij het proces betrokken zijn (zoals robotarmen en transportbanden) bijvoorbeeld zo opgesteld dat de geproduceerde goederen soepel en naadloos van de ene naar de volgende fase gaan. Dit zou alleen mogelijk zijn als de machines in werkcellen worden gegroepeerd, die de logische voortgang van de geproduceerde goederen mogelijk maken: van grondstoffen aan de ene kant tot het eindproduct aan de andere kant.

Wat is een programmeerbare logische controller (PLC)?

Een programmeerbare logische controller (PLC) is een industrieel computerbesturingssysteem dat is geprogrammeerd om automatische handelingen in industriële systemen uit te voeren. Een PLC is een essentieel onderdeel van geautomatiseerde productielijnen. Deze bewaakt voortdurend de status van invoerapparaten (zoals sensoren) en neemt beslissingen op basis van een aangepast programma om de status van uitvoerapparaten (zoals transportbanden) te regelen. PLC's worden in uiteenlopende sectoren gebruikt om assemblagelijnen, machines en andere processen in fabrieken te automatiseren. Met een PLC kunt u de betrouwbaarheid, stabiliteit, prestaties en veiligheid van het systeem vergroten. Bovendien minimaliseert u hiermee de noodzaak voor menselijke tussenkomst en de kans op menselijke fouten. 

In geautomatiseerde fabrieken bestaan werkcellen uit verschillende machines en robots die samenwerken om specifieke taken uit te voeren. De PLC speelt een centrale rol bij het beheren en coördineren van activiteiten zoals: 

• Integratie van apparaten: PLC's kunnen meerdere apparaten, zoals robotarmen, transportbanden, sensoren en pneumatische systemen, binnen een werkcel integreren en aansturen. Deze integratie zorgt ervoor dat alle componenten harmonieus samenwerken met de andere componenten, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd en de kans op fouten wordt verminderd.
• Automatisering van processen: PLC's automatiseren repetitieve taken, waardoor de noodzaak voor handmatige tussenkomst afneemt. In een verpakkingswerkcel kan een PLC bijvoorbeeld een robotarm aansturen om artikelen van een transportband te pakken, ze in dozen te plaatsen en de dozen te sluiten.
• Monitoring en diagnose: PLC's bewaken continu de status van alle aangesloten apparaten en bieden realtime gegevens en diagnoses. Hiermee kunnen problemen snel worden geïdentificeerd en opgelost, waardoor de downtime tot een minimum wordt beperkt.

Een belangrijk voordeel van een PLC is de flexibiliteit. PLC's bieden niet alleen de mogelijkheid om de functionaliteit uit te breiden door meer invoer- of uitvoerapparaten toe te voegen, ze kunnen ook eenvoudig opnieuw worden geprogrammeerd en geconfigureerd om in te spelen op veranderingen in het productieproces. 

De CTE-werkcel

Nu u een basiskennis hebt van het coderen van de 6-assige arm voor het uitvoeren van taken zoals het transporteren en palletiseren van objecten, bent u klaar om op die kennis voort te bouwen en componenten toe te voegen om een werkcel te creëren. Tijdens deze cursus leert u over de onderdelen van de CTE-werkcel, zoals de hersenen, sensoren, transportbanden, schijfinvoer en pneumatiek. Ook leert u hoe u deze kunt coderen om een volledig geautomatiseerde werkcel te creëren. Voordat u een volledige werkcel kunt bouwen, moet u leren hoe u de Brain met de CTE-werkcel kunt gebruiken, zodat u apparaten kunt aansluiten en bedienen die verder gaan dan alleen de 6-assige arm.

De hersenen als programmeerbare logische controller (PLC)

In de CTE-werkcel fungeert de hersenen als programmeerbare logische controller, die vergelijkbare functies vervult als PLC's in industriële automatiseringsomgevingen: 

• Besturingscentrum: De hersenen fungeren als het centrale besturingscentrum en beheren de 6-assige arm en aanvullende apparaten zoals transportbanden, sensoren en pneumatiek.
• Programmeerbare logica: De hersenen worden geprogrammeerd met behulp van VEXcode om te definiëren hoe de werkcel moet werken, wat overeenkomt met het echte gebruik van PLC's in geautomatiseerde fabrieken.
• Realtime-coördinatie: De hersenen verwerken input van sensoren en regelen de output in realtime, waardoor een soepele en efficiënte werking van de werkcel wordt gegarandeerd.
• Uitbreidbaarheid: Net als industriële PLC's kan de Brain worden uitgebreid door extra apparaten aan te sluiten (zoals sensoren, transportbanden en pneumatiek), waardoor u steeds complexere geautomatiseerde systemen kunt bouwen en besturen.

In de vorige cursus gebruikte u een directe verbinding om de beweging van de 6-assige arm met VEXcode EXP te besturen. Met een directe verbindingalleenkunt u de 6-assige arm echter wel besturen. Met Brain kunt u extra apparaten aansluiten, zoals sensoren, motoren en pneumatiek, maar ook de 6-assige arm. Om een volledig geautomatiseerde werkcel te creëren, moet u Brain gebruiken om alle apparaten te besturen die nodig zijn om objecten effectief te verplaatsen, sorteren en distribueren.

De Brain voert gebruikersprojecten uit die naar de Brain worden gedownload, om de werkcel te besturen. U kunt ook informatie over de werkcel rechtstreeks op het Brain-scherm bekijken, zoals u later in deze unit zult zien.

 

In deze cursus bestuurt u de CTE-werkcel met de Brain als PLC. Om de Brain en de aangesloten componenten, zoals de 6-assige arm, van stroom te voorzien, moet u een opgeladen batterij op de Brain aansluiten. 

Controleer uw begrip

Voordat u doorgaat naar de volgende les, moet u ervoor zorgen dat u de concepten die in deze les zijn behandeld, begrijpt door de vragen in het onderstaande document in uw technische notitieboekje te beantwoorden. 

Controleer uw begrip vragen > (Google Doc / .docx / .pdf)

---

SelecteerVolgende >om naar de volgende les te gaan.