Robots programados con lenguaje de PLC

Vivimos una creciente tendencia en que los Robots Industriales puedan ser programados desde el propio PLC con lenguajes de programación basados en IEC 61131-3 ¿Cuáles son las limitaciones?. ¿Qué medidas están tomando los fabricantes clásicos de Robots ante esta apertura?

La robótica y las máquinas o procesos programados con PLC´s, PAC´s o Controladores (como tu prefieras llamarles) siempre han estado de una u otra manera relacionados. Los robots han sido un complemento de un proceso más global de automatización programados en su conjunto con un PLC, bien en el paletizado final, en soldadura... A pesar de cohabitar en el mismo entorno siempre ha existido una barrera en la diferencia entre los lenguaje de programación del PLC y Robot.

La interacción inicial entre los PLC´s y los Robots se limitaba a meras E/S digitales o analógicas con las cuales se comunicaban, por ejemplo el PLC le indicaba al robot que la pieza esta lista para ser recogida al final del trasportador y el robot le "contestaba" que había recogido esa pieza.

En una segunda fase, los buses de campo permitieron que la relación entre PLC y Robot fuera más rica. Buses de campo como Profibus, DeviceNet… permitieron por ejemplo el poder comunicarte de una manera más amplia, para por ejemplo modificar posiciones del Robot en función de los datos del PLC.

Tercera Fase: Nuevos sistemas de automatización para control de robots

En el actual ecosistema de la Automatización Industrial muchas cosas están cambiando en la relación entre PLC´s y Robots. Actualmente existen diversas marcas de PLC´s que gracias a la evolución de los buses de campo basados en RealTime Industrial Ethernet, así como de los cada vez más potentes sistemas Motion Control y controladores, con una mayor capacidad de cálculo son capaces de controlar desde un lenguaje de programación clásico de PLC basado en IEC 61131-3, diferentes cinemáticas de robots.

Estos sistemas de control con programación basados en lenguajes más clásicos y cercanos al PLC, permite que los técnicos sin conocimientos de programación de lenguajes propietarios de los robots, puedan acceder a dar soluciones en el campo de la robótica. Esto permite romper muchas barreras en los lenguajes de programación.

Algunos ejemplos son Omron con su controlador NJ5 Robotics y el software Sysmac Studio es capaz de controlar hasta 8 robots Delta. Schneider Electric aporta las soluciones heredadas de ELAU Robots PacDrive 3 permite la programación de robots con el software SoMachine (Basado en Codesys) con diferentes cinemáticas Delta-2, Delta3, Gantry y Portal. B&R presenta su tecnología Mapp que incluyen cinemática de robots en serie o paralelos, como por ejemplo los SCARA o los robots delta. CODESYS Motion + CNC con cinemáticas para el control de robots Tripod, Scara, Portal, Gantry.

Como hemos visto, las soluciones Motion Control para robótica, son capaces de controlar ciertas cinemáticas pero no todas, por ejemplo para el control de robots antropomórficos el lenguaje robótico sigue siendo mucho más potente.

Aquí es donde sacan partido soluciones híbridas que combinan el lenguaje robótico con la programación en un entorno de PLC IEC 61131-3 como es el caso de KEBA, que mueve los robots con un lenguaje robótico llamado KAIRO, hacer robótica con CoDeSys IEC-61131-3 es posible pero se requiere muchas horas de programación comparativamente a un lenguaje robótico de más alto nivel como son KUKA, ABB, YASKAWA FANUC etc. KEBA dispone de uno que llamamos KAIRO y también disponemos del CoDeSys 3.5, ambos lenguajes conviven sin conflictos. Pero son empleados para resolver cosas diferentes". "En definitiva, no movemos los robots con comandos CoDeSys, movemos el robot con comandos robóticos desde los terminales portables, dos lenguajes en misma CPU conviviendo en una plataforma OPEN. Para robots, parametrizamos más que programamos, ejes auxiliares, I/O, etc programamos en CoDeSys. Lo dicho, es más rápido y eficiente el leguaje robótico en este momento para mover robots."

En este aspecto la reciente adquisición de Adept por parte de Omron va a posibilitar a la marca Japonesa, tener acceso a algoritmos muy desarrollados de robótica de Adept y quizás poder implantarlos a sus controladores robóticos NJ5, para de esta manera acercar todavía más el control total de robots desde un lenguaje de PLC.

PLC Open Part 4 la posible solución

Como hemos visto, a día de hoy es posible controlar ciertos robots desde un lenguaje PLC pero hay ciertas cinemáticas de robot que son complicadas y laboriosas. PLCopen part 4 es una suite de PLCopen especificaciones se centra en el movimiento coordinado de múltiples ejes en el espacio 3D. Esta iniciativa PLCopen intenta transformar las funcionalidades de CNC y el mundo dela robótica al mundo PLC. La evolución de estos estándares, quizás permita en un futuro el tener el control desde el PLC de cinemáticas más complejas.

¿Qué pasa con los Robots clásicos?

Los robots tienen un lenguaje de programación propietario, así ABB utiliza RAPID, Adept utiliza V+, FANUC utiliza KAREL, KUKA utiliza KRL, Staubli utiliza VAL3 y Yaskawa utiliza INFORM. Todos ellos lenguajes de programación propietarios lo que implica que en la mayoría de proyectos de automatización exista el programador de PLC y el programador de Robot.

Parece que la estandarización en el lenguaje de programación de los robots es algo imposible, sin embargo, la programación de PLC´s gracias al estándar IEC 61131-3 y librerías como PLCOpen pare algo más cercano y por tanto una ventaja, cualquier programador de PLC es capaz de controlar un robot. El número de programadores de PLC´s es mucho mayor que el de programadores de Robots.

Como hemos visto, esta capacidad de que los PLC´s puedan controlar directamente Robots, está haciendo que las marcas clásicas de robots se pongan las pilas y están ofreciendo soluciones, para que sus robots puedan ser programados directamente desde los PLC´s.

En el caso de KUKA, presenta KUKA.PLC mxAutomation permite la integración de los robots KUKA de manera sencilla en los PLC´s y controladores de máquinas.

En el caso de Yaskawa - Motoman dispone de MLX200 que combina la programación y control de los robots en su totalidad a través del PLC (Unified Robot Control). MLX200 elimina el controlador propietario del robot y realiza el control del robot con un PLC Allen Bradley. Toda la programación del robot se realiza en Ladder con RSLogix 5000. Yaskawa-Motoman también se ha abierto a POWERLINK, lo que permite que con MotoLogix permite a los robots Motoman, integrarse aún más fácilmente en los entornos de automatización de B&R y otros socios de POWERLINK. Denso también dispone de una librería basada en IEC-61131-3 para programar sus robots desde distintos PLC´s (Siemens, Rockwell, Omron). Staubli dispone de uniVAL drive que al controlador de la máquina o PLC realizar el control cinemático del robot. Es compatible con toda la gama de robots Staubli (SCARA de 4 Ejes, Antropomórficos de 6 Ejes, fast picker, heavy payload) que pueden ser conectados con el PLC mediante Bus de campo basados en RealTime Ethernet. El sistema está probado con controles de B&R, Beckhoff, Schnedier Electric (ELAU), Bosch Rexroth, KEBA...

Con la capacidad de cálculo actual que tienen los sistemas de control industriales (PLC, controladores, PAC´s) parece que todavía no es posible poder realizar el control 100% desde el PLC de todas las cinemáticas de los robots. Esto requiere que para ciertas cinemáticas sea necesario un controlador de Robot clásico capaz de obtener mejores prestaciones en el manejo del robot.

La continua evolución de los controladores y la creciente capacidad de cálculo, así como la evolución de los estándares de programación basados en IEC 61131-3, harán posible en un futuro que el control de los diferentes tipos de robots dejen de realizarse con controladores y lenguajes de programación propietario y veamos un ecosistema más abierto y estándar