谈谈 KUKA KRC4 的 SPOC 机制

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最近,LT 测试了 KUKA.OPC 的 SPOC 机制,特记录如下。

一、SPOC 概念

SPOC : Single Point Of Control。单点控制。使机器人运动只能由一个控制源启动且不能被另一控制源撤销的操作机器人的能力。

SPOC 是机器人控制很重要的一个概念,在涉及到外部系统与机器人通信的应用中,外部设备不能同时控制机器人自己本该控制的功能。

具体到某些对象和应用

  • Submit interpreter
  • PLC
  • SmartPAD
  • KUKA.VirtualRemotePendant
  • KUKA.OPC Server
  • KUKA.RobotSensorInterface
  • KUKA.PLC ProConOS
  • KUKA.HMI zenon

二、KUKA 机器人的 SPOC 原则

一般原则是,系统集成商有责任对安全负责,对涉及到安全的应用采取必要的评估和措施。

准确的表述可以在 Operating and Programming Instructions for System Integrators 和 Operating and Programming Instructions for End Users 手册中找到。

1. 手动 T1 T2 CCR 状态

在手动状态下,满足下面两个系统变量状态才外部系统可以操作机器人。

  • $USER_SAF 为 TRUE
  • $SPOC_MOTION_ENABLE 为 TRUE

补充,对于 KUKA.PLC ProConOS 来说

  • bSPOC_UserSafetyActive 为 False ( 对应 NOT $USER_SAF)

2. Submit 或者 PLC

如果通过 Submit 或者 PLC 通过 I/O 控制运动并且没有其他保护手段,这种控制甚至在T1 T2 CCR 或者 急停下仍然起作用。

  • 在T1 T2 CCR 模式,不准改写 $OV_PRO 变量
  • 不修改安全相关的信号和变量

3.  OPC 服务器和远程控制工具

这些工具的缺陷是用来修改机器人程序、输出或其他参数时,不会被系统的操作者注意到!

  • KUKA 确保这些组件仅用来诊断和可视化
  • 如果使用,则需要进行风险评定。输出端必须设计成使能方式

4. 在线的总线配置工具

这些工具的缺陷是用来修改机器人程序、输出或其他参数时,不会被系统的操作者注意到!

  • 在 T1 T2 CRR 模式,不准修改机器人程序、输出和其他参数

5. 外部键盘/鼠标

这些工具的缺陷是用来修改机器人程序、输出或其他参数时,不会被系统的操作者注意到!

  • 每个机器人控制其只使用一个操作终端
  • 如果在站内操作 KCP 时,事先移除鼠标键盘

三、实测 KUKA.OPC

LT 针对以上原则测试了 KUKA.OPC 软件,具体测试方法是:对 $OUT[] 进行写操作。

选择作为 $OUT[] 作为测试目标的原因是:$OUT[] 一般会与外部执行机构连接,正常情况下只能由机器人程序自己进行写操作,一旦违反SPOC原则,被外部设备写操作就有可能造成安全问题。

结果如下:

  • T1 T2 模式下,需要按住使能,才可以写入 $OUT[] ,此时 $USER_SAF 和 $SPOC_MOTION_ENABLE 都为 TRUE
  • 在 AUT 时,$USER_SAF 和 $SPOC_MOTION_ENABLE 都为 TRUE时, $OUT[] 可以被写入!
  • 在 AUT EXT 时, $USER_SAF 和 $SPOC_MOTION_ENABLE 都为 TRUE时, $OUT[] 写动作没反应,不能写入。

针对 EXT 的结果,可以在 OPC 手册里查到说明

“In AUT EXT mode, the setting of 0utputs is not possible by default.”

但是对于 AUT 时,能够被写入,这是个十分值得注意的地方。

 

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