Автоматика: узел, механизм, программа

Поэтому программу движения можно написать и для трёхосевого фрезера, и для однооcевой ленты: «станочность» — это способность механизма, а не его порода.

Меню ОБОРУДОВАНИЕ → Автоматика. Раздел называет себя прямо: «Блоки автоматики — двойники физических узлов (оси, шпиндели, выходы, входы с ролями и профилями)». Кнопка «Новый блок» открывает каталог образцов.

Образец — с чего начать, а не во что упереться

Образец — готовый узел из каталога: механизм с геометрией, паспорт каналов и программа-пример, которую можно разобрать и переписать. Каталог собран из реальных машин по STEP-моделям вендоров и донорам ROS; узел из него заводится одним нажатием, состав каналов вычитан из файла механизма. Кнопка «Свой блок с нуля» заводит пустой узел: оси, входы и выходы описываете вручную.

Состав каждого образца и словарь ролей каналов — справочник «Блоки автоматики»; из каких файлов состоит узел каталога — «Механизм и URDF».

Рисованных заготовок (конвейер, портал, стол, кран) в каталоге больше нет: узел заводится только реальным механизмом. Числа, унаследованные от образца, помечены значком «тип.» — «типовое число шаблона, не замер этого железа». Пока метка стоит, число — заготовка для разговора, а не факт вашего узла.

Карточка блока → вкладка «Настройки». Модель разложена по типам каналов.

Оси и шпиндели

• «Линейная ось» — едет в миллиметрах: ползун, подача, лента;
• «Сустав (две палки)» — вращается вокруг оси между звеньями;
• «Шпиндель — вращение» — задаётся оборотами;
• «Шпиндель — затяжка» — задаётся моментом: завинчивание, запрессовка, прижим.

Входы и выходы

Дискретные входы и выходы получают имена, которыми их зовёт программа. Аналоговый вход описывается величиной (давление, температура, уровень, вес, ток, расход, расстояние, усилие) и форматом сигнала. Формат назван так, чтобы было видно главное:

Контроль обрыва задаётся отдельно: окно по сырому сигналу · вход исправности · не контролируется.

Кнопки «Сохранить» нет

Правки уходят сами, через паузу после последнего нажатия. Это сделано намеренно: отдельная кнопка порождала два состояния — «на экране» и «на сервере», — и они расходились.

Паспорт привода — не украшение. Блок с неполным паспортом носит тег «паспорт неполон», а если без него пуск на приводах невозможен — «паспорт: пуск на серво откажет». Отказ называется заранее, а не в момент пуска.

Вкладка «URDF» на карточке блока. Механизм — это данные, а не код: звенья, шарниры, пределы, точки датчиков. Рисуете вы, в своём инструменте; платформа принимает и проверяет.

Панель механизма — три кнопки, одна на все три карточки

Кнопка «По умолчанию» возвращает заводскую печать (принесённый файл при этом перестаёт действовать — платформа предупреждает об этом прямо), «Экспорт» отдаёт текущий URDF файлом, «Импорт» раскрывает список входов:

• «Файл механизма…» — одно описание (.urdf, .xml, xacro);
• «Папку целиком (URDF и меши)…» — механизм и геометрия одним жестом. Рекомендуемый путь;
• «Учебный образец» — механизмы из той же галереи, что и каталог узлов: посмотреть и попробовать.

Панель одна и та же на карточке узла автоматики, станка и навесного — не переучиваетесь на каждом экране. Принесённый файл помечается тегом «свой файл», сгенерированный платформой — заводским тегом породы.

Имя шарнира — это имя канала программы

Связь механизма с узлом — по имени. Имена устроены как «вид канала плюс номер»:

Если механизм нарисован не вами и шарниры зовутся по-своему, файл не переименовывается. Вместо этого заполняется «Таблица имён»: слева «Шарнир файла», справа «Канал программы». Платформа считает незакрытые места и показывает их числом — «без канала: 2», «канал дважды: srv0».

Что мы принимаем и не используем

Требуется только то, что рисуется. Геометрия <collision> принимается и игнорируется — столкновений мы не считаем, и вердикт проверки говорит это дословно. Не стройте на ней расчёт: двойник покажет позу механизма, но не остановит его перед препятствием.

Требования к файлу механизма целиком — справочник «Механизм — это данные, а не код».

Меш, названный только в <collision> и отсутствующий в <visual>, в двойник не попадёт — звено окажется невидимым.

Узел живёт в облаке, но едет на боксе. Назначение связывает блок с конкретным стендом, и с этого момента туда уезжает всё, что нужно для самостоятельной работы: описание осей и каналов, профиль контура реального времени, текущая программа.

Смысл в том, что пакет самодостаточен. Цикл идёт на боксе; облако получает факт о том, что произошло, и отдаёт замысел — программу и команды «выполняй» / «стоп». Жесты (толчковое движение, сырые команды приводу) через эту границу не проходят — они остаются у оборудования.

Шину держит кто-то один. Если её занял другой режим, платформа скажет, кто именно: «Шину держит наладка (cncctl) — переключите её в «режим станка»» · «Стенд отдан автоматике — остановите цикл в автоматике».

Меню ПРОГРАММЫ → PLC-программы → «Новая программа». В окне «Новая программа движения» — имя (подсказка: «Например: подача заготовки») и блок. Блок выбирается один раз: он даёт программе оси, роли, профили и имена входов-выходов. Кнопка «Создать и открыть» ведёт в лабораторию PLC.

Из чего состоит программа

• Состав — какие оси и каналы узла программа использует и как зовёт;
• Шаги (состояния) — что происходит: у каждого шага есть имя;
• Дорожки — что делает каждая ось и каждый канал внутри шага;
• Переходы — по какому условию шаг сменяется следующим.

Действия на дорожке

На уровне программы — rig() (состав), param() (крутилка с пределами), recipes() (наборы уставок под материал или изделие) и record() (какие величины писать тактом стенда).

Условия перехода

• done — шаг доиграл в своих пределах;
• таймаут — по времени в этом шаге; если названный предел шага истёк, переход идёт по нему, а не по done;
• вход — по номеру порта или по имени;
• ось — по номеру серво или по имени, с единицами;
• составное — и · или · не;
• формула — сравнение вычисленного;
• порог из рецепта — уставка вместо литерала.

Что происходит с осью в момент перехода

Переход перебивает ход, который ещё идёт: следующий шаг начинается сразу, а не после того, как ось доедет. Стык при этом склеивается — новый шаг подхватывает и место, и скорость, с которыми ось шла, поэтому переход посреди хода не даёт рывка. Ось, летящую от новой цели, шаг штатно тормозит и разворачивает.

Внутри одной дорожки блоки играются очередью: следующий начинается там, где кончился предыдущий. Две дорожки на одну и ту же ось в одном шаге держать нельзя — это отказ, а не «победит последняя».

Устройство программы и разобранные примеры — справочник «Программы автоматики»; пути навесного у роботов — «Глаголы движения».

Полный справочник языка — «Справочник» рядом со списком программ (в приложении, адрес /docs/plc): все действия, все формы условий и рецепты типовых задач по IEC 61131-3. Он собирается из того же описания, по которому работает редактор, поэтому не расходится с ним.

В лаборатории программа проигрывается без стенда. Пять взглядов на одно и то же:

• Логика — граф: что после чего и по какому условию;
• План — гант: сколько займёт цикл и кто чем занят (сухой расчёт);
• Прогон — осциллограмма проигранного цикла;
• Модель — 3D механизма, идущее вместе с песочницей;
• Запись — величины, снятые тактом стенда, если в программе есть record().

Отдельно задаётся, кто «нажимает» датчики в этой проверке: «Щёлкаю руками» — вход срабатывает по вашему клику, программа до этого стоит и ждёт; «Приходят сами» — датчик считается сработавшим через указанное время, и цикл проигрывается целиком.

«Приходят сами» — оценка для расчёта, на железо она не идёт. Время, за которое датчик срабатывает в браузере, вы придумали; на стенде его называет мир.

Пуск доступен и из списка программ, и из кокпита узла. У каждой программы — три переключателя рядом с кнопкой:

• вирт / серво — на виртуальных серво или на приводах;
• В цикле — крутить бесконечно, пока не «Стоп» на стенде;
• Пуск — на стенде, без открытия редактора.

Что такое «вирт»

Виртуальная ось превьюется в симуляции и не идёт на железо. Это рабочее состояние для осей без подключённого привода: эмулятор не ломается, программа авторится заранее. Пуск на виртуальных серво идёт без EtherCAT и без сопоставления со слейвами мастера.

⚠ Момент на виртуальных осях — модель, а не замер. Порог момента пишется в промилле номинала. Если у привода не задан паспортный номинальный момент, шкалы промилле не существует — величина честно едет прочерком, и условие по моменту не сработает никогда. Заполните паспортный момент до того, как построите на нём переход.

Журнал прогонов

Карточка узла → вкладка «Работа», блок «Прогоны»: последние запуски этого узла — какая программа, когда, чем кончилась. Исходов четыре, и четвёртый не «всё в порядке»:

• дошла до конца — программа отработала;
• остановлена — прервали раньше конца;
• ошибка — прогон упал;
• исход неизвестен — конца прогона никто не наблюдал.

Исход называет платформа, а не экран: с момента пуска она сама спрашивает стенд о плеере и штампует запись по его кадру — карточку держать открытой не нужно. «Исход неизвестен» остаётся в трёх случаях: плеер так и не подтвердил ход после пуска; связь с боксом пропала и не вернулась до предела ожидания; сервер платформы перезапустили посреди прогона.

Узел, который ещё не запускали, говорит «прогонов не было» — это состояние, а не сбой.

Отказ называется, а не молчит

Несопоставленные серво блокируют пуск: подмены реального привода виртуальным «чтобы поехало» не происходит. Отказ показывается целиком, со своей причиной, а не общим «не получилось». Ниже — те, что встречаются на этом пути; тексты приведены дословно.

Демонстрационную программу править нельзя: попытка сохранить в неё отвечает отказом «программа только для чтения» и ссылкой на её копию — работайте в копии.

Кокпит узла — все дорожки под одной шкалой времени: серво, входы и выходы видно разом, «кто когда крутится» читается с одного взгляда. Слева у каждой дорожки — состояние привода, лампа входа и живое положение.

Осциллограф разворачивается прямо под выбранной дорожкой, в той же шкале времени — курсоры совпадают с блоками программы, и видно, какой шаг дал всплеск.

Пределы аварии по умолчанию — момент 600 ‰ и рассинхрон 0,05 об, удерживаемые дольше 0,2 с. Это стартовые значения, а не паспорт вашего узла: под конкретное железо их задают явно.

• Наладка (cncctl) — настройка приводов узла: шина и модули, паспорт мотора, контуры регулирования, осциллографы, люфт и трение, разбор кодов аварий. То же рабочее место, что и у станка, — см. Станки, шаг 10.
• Панель у станка — локальная веб-панель на боксе: состояние и координаты без облака, теми же именами каналов, что и везде.

Правило четырёх окон действует и здесь. Любая настройка узла должна одинаково читаться в двойнике, на стенде, в наладке и на панели. Канал, заведённый только в одном из четырёх, оператор увидит вслепую.

Два поворотных привода: наклон кладёт стол под шов, вращение прокручивает планшайбу под горелкой. Это образец каталога «Позиционер CRP WB2S-250» — его программа приведена ниже дословно; её можно взять целиком и переписать под своё железо.

1. Блок

Автоматика → «Новый блок» → образец «Позиционер CRP WB2S-250». В блоке появятся две оси с именами шарниров из механизма, механизм и его геометрия — вместе с блоком.

2. Состав программы

Пролог rig({ axes, outputs, inputs }) платформа печатает сама из состава узла — на место метки // @rig в начале файла. Слева в нём стоят имена, которыми программа зовёт каналы («наклон», «вращение»), справа — номера каналов узла; писать его рукой не нужно и нельзя.

3. Цикл из пяти шагов

// @rig

machine({
  title: 'WB2S-250 — наклон и оборот планшайбы',
  initial: 'исходная',
  states: {
    'исходная': {
      lanes: {
        'наклон': [move(deg(0), { v: 0.1 })],
        'вращение': [move(deg(0), { v: 0.1 })],
      },
      on: { done: 'наклон' },
    },
    'наклон': {
      lanes: { 'наклон': [move(deg(45), { v: 0.1 })] },
      on: { done: 'оборот' },
    },
    'оборот': {
      lanes: { 'вращение': [move(deg(360), { v: 0.15 })] },
      on: { done: 'обратный наклон' },
    },
    'обратный наклон': {
      lanes: {
        'наклон': [move(deg(0), { v: 0.1 })],
        'вращение': [move(deg(0), { v: 0.15 })],
      },
      on: { done: 'пауза' },
    },
    'пауза': {
      wait: 0.5,
      on: { done: 'исходная' },
    },
  },
})

Читается сверху вниз: обе оси в ноль → стол наклоняется на 45° → планшайба делает полный оборот → обе оси возвращаются одновременно (две дорожки в одном шаге) → полсекунды выдержки → цикл повторяется. Углы идут через deg(): сама ось считает в оборотах. Пределы — из механизма (наклон ±85°, вращение ±360°); диапазоны вендор не публикует, и в файле это названо предположением.

4. Проверка

Логика покажет граф из пяти состояний, План — сколько занимает цикл, Модель — как при этом движется позиционер. Датчиков у этого узла нет; там, где они есть, на этом этапе их щёлкаете вы — режим «Щёлкаю руками».

5. Пуск на виртуальных серво

Переключатель вирт → Пуск. Цикл идёт на стенде без EtherCAT. Смотрите дорожки в кокпите: наклон встаёт на 45°, вращение отрабатывает оборот.

6. Пуск на приводах

Переключатель серво. Перед этим оси узла сопоставляются со слейвами в наладке, а паспорт привода заполняется — иначе блок носит тег «паспорт: пуск на серво откажет», а порог момента в промилле не с чем сравнить. Включите В цикле, когда цикл отработан и вы готовы к производственному прогону.

Ожидание входа — с названным исходом. Как только в цикле появится шаг, который ждёт датчика (waitFor), назовите предел ожидания и исход по нему: пропустить, встать или объявить аварию — решаете вы. Молчаливое «пойдём дальше» на сварочном позиционере означает шов по пустому столу.

Ненаписанная граница читается как обещание, поэтому вот они — прямо.

Дальше: Станки · Понятия · Программы автоматики · Установка бокса