Tutorial OPENCIM. Parte 1. Virtual CIM Setup

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1 Tutorial OPENCIM Parte 1 Virtual CIM Setup

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3 1 - CRIANDO UM NOVO SISTEMA PARA O LABORATÓRIO CIM CRIANDO UMA NOVA ESTEIRA (CONVEYOR) ADICIONANDO OS ROBÔS ADICIONANDO O STORAGE (ASRS) ADICIONANDO O ER-VII, ER-IX, MK2 (MK3) E O ER ADICIONANDO AS MÁQUINAS (MACHINES) ADICIONANDO O TORNO CNC ADICIONANDO A FRESA CNC ADICIONANDO O JIG-XY E A PARAFUSADEIRA ADICIONANDO OS COMPONENTES PARA ARMAZENAMENTO ADICIONANDO O ASRS GRID: ADICIONANDO OS BUFFERS ADICIONANDO O FEEDER, RACK E O TRASH CONTROLE DE QUALIDADE ADICIONANDO BARCODE ADICIONANDO O PAQUÍMETRO E ALTÍMETRO ADIOCIONADO A CAMERA DA VISÃO ARTIFICIAL ADICIONANDO AS ESTAÇÕES DE TRABALHO (WORKSTATION) ADICIONANDO OS DEVICE DRIVER ADICIONANDO AS MESA FIGURA FINAL 18 3

4 11 - CONECTANDO OS EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ESTAÇÃO 1: STORAGE (ALMOXARIFADO) ASRS - ROBÔ BARCODE DEVICE DRIVER - LSMVD ESTAÇÃO 2: CNC LATHE (TORNO CNC) ERIX - ROBÔ CNC DEVICE DRIVER - CNCVD ESTAÇÃO 3: CNC MILL (FRESA CNC) ERVII ROBÔ CNC DEVICE DRIVER CNCVD ESTAÇÃO 4: CONTROLE DE QUALIDADE (QUALITY CONTROL) ROBÔ 4 (MK3) LSM DEVICE DRIVER - PAQUÍMETRO (CALIPER) LSM DEVICE DRIVER - ALTÍMETRO (HEIGH GAGE) ESTAÇÃO 5: MONTAGEM E VISÃO ROBÔ RVP DEVICE DRIVER VISÃO (RVPVD1) JIGXY CONVEYOR PROPRIEDADES DO DEVICE DRIVER CONFIGURAÇÃO DA PORTA SERIAL DO DEVICE DRIVER: CONFIGURAÇÃO DA PORTA SERIAL: CONFIGURANDO O NÚMERO DA PORTA: VISUALIZANDO E EDITANDO OS ID S ID S NÃO EDITADOS ID S MODIFICADOS PARA MODO REAL CONFIGURAÇÕES FINAIS 26 4

5 Virtual CIM Setup: É o módulo gráfico do OPENCIM que permite criar uma interface para simulação do Laboratório CIM (Computer Integrated Manufacturing). 1 - Criando um novo sistema para o Laboratório CIM Para começarmos a desenvolver um novo sistema para o CIM devemos seguir os seguintes passos: 1- No menu clique em File; 2- Selecione New; 3- Dê um nome ao sistema e clique Ok 4- O botão será habilitado, clicando nele, abrirá um menu aonde será possível acessar todos os objetos do sistema, como robôs, máquinas CNC, device drivers e outros. 2 - Criando uma nova esteira (conveyor) Para montarmos a esteira devemos selecionar o CONVEYOR localizado no item GENERAL. Opte por tamanho NORMAL. Com o tamanho definido, será aberto uma tela conforme demonstrado na figura 1. Os dois botões do mouse são utilizados para edição da esteira, tendo suas funções descritas abaixo. Botão direito: Abre menu de opções Botão esquerdo: Coloca os objetos no grid. Depois de selecionado o tipo de esteira, essa tela aparecerá. Utilize os botões do mouse clicando sobre a tela, figura 2. Figura 1 5

6 Para abrir o menu demonstrado na figura 2, clique com o botão direito sobre o grid. Com o menu aberto devemos selecionar a opção da chave para marcar o ponto inicial de criação da esteira. clique com o botão esquerdo sobre o grid, marcando o ponto inicial (vermelho). Essa chave marca o ponto de início da esteira. Os óculos abrem outro menu, onde pode ser modificado as dimensões da esteira Não modifique os valores padrões Coloca ou retira o grid Porta sai da edição da esteira Figura 2 Com a primeira etapa concluída deve-se desenhar o formato da esteira. Para isso, basta clicar com o botão direito sobre o grid que um novo menu aparecerá, esse menu é demonstrado na figura abaixo, também será descrito a função de cada novo item. Figura 3 Comece a desenhar no sentido anti-horário e faça o formato da esteira do Laboratório CIM conforme a figura 4. Ao teminar o desenho (chegando novamente ao ponto inicial), teremos que acessar novamente o menu, conforme figura 3, e utilizar o função OK para informar que o formato do esteira foi determinado. Se se tudo ocorreu certo aparecerá uma tela conforme a figura 5, caso contrário teremos que observar se a esteira está fechada (o final encaixou com o ponto inicial). 6

7 Ponto Inicial Figura 4 Podemos observar que a seqüência de construção do sistema ocorre em etapas e a cada etapa concluída, o menu que é acessado com o clique do botão direito do mouse muda, logo após pressionar o OK começaremos a colocar as estações que irão o compor CIM. No sistema do CIM da PUCRS existem 5 (cinco) estações de trabalho: Estação 1: Estação de Almoxarifado Automatizado (ASRS) Estação 2: Estação de Sistema Flexível de Manufatura Torno CNC Estação 3: Estação de Sistema Flexível de Manufatura Fresa CNC Estação 4: Estação de Controle de Qualidade Estação 5: Estação de Montagem As estações serão distribuídas ao redor da esteira, conforme será demonstrado a seguir. Figura 5 7

8 Clicando o botão direito do mouse será aberto o menu da figura 6. Esse menu será utilizado para adicionar as estações ao redor da esteira, deve-se observar as posições corretas das estações (1, 2, 3, 4 e 5) para que fiquem iguais ao do Laboratório CIM. Station Salva definiçoes da esteira Saí e cancela as definiçoes Figura 6 Ao selecionar a função Station a seguinte tela aparecerá (figura 7.1), possibilitando indicar qual é o número da estação que está sendo adicionado, clique no botão OK. Cuidado para não errar o número da estação nem a posição pois não há como retornar uma ação nessa etapa de construção do CIM. Não há como fazer um posicionamento preciso na momento da adição, mas procure colocar as estações em lugares iguais ao do laboratório. Figura 7.1 e Figura 7.2 Após ter adicionando todas as estações (figura 7.2), é preciso salvar as definições da esteira, utilizando o menu salvar, conforme figura 6. Uma tela com o chão de fábrica em branco e o cursor do mouse ficará no seguinte formato ( ). Arraste o mouse até o centro (cruz avermelhada) e clique com o botão esquerdo do mouse. A esteira aparecerá, como demonstrado na figura 8. 8

9 Figure 8 Todos os objetos que fazem parte do Virtual CIM Setup podem ser vistos em 3 dimensões, basta utilizar a barra de rolagem da janela movimentando-a para cima ou para baixo, mudando assim o ângulo de visão. Também podemos rotacionar a tela, basta pressionar o botão direito do mouse e movimentá-lo. Na figura 9 visualizamos a mesma esteira que foi mostrada na figura 8. Para mudar o ângulo de visão utilize a barra de rolagem da janela e o botão direito do mouse. Figura 9 9

10 3 - Adicionando os Robôs O Virtual CIM Setup dispõe de alguns tipos de robôs fabricados pela ESCHED que podem ser selecionados no item ROBOTS, conforme demonstrado na figura ao lado Adicionando o Storage (ASRS) Para adicionar o robô use o menu com a lista de objetos, selecione a opção ROBOTS e procure por Square ASRS, essa é a primeira estação de trabalho do CIM. Adicione o robô e cuida para que a garra (parte amarela) fica virado para a esterira. Clicando duas vezes o botão esquerdo sobre o robô (ASRS) uma tela com suas opções aparecerá, permitindo que se altere algumas propriedades, conforme figura ao lado. Essas propriedades serão comuns para todos robôs. OBS: Com clique duplo do mouse no robô ou em outro componente o seguinte menu aparecerá. Nome do objeto: não modificar Rotaciona o objeto:em graus Não utilizado Número do ID para o sistema real Não utilizado Conexão com outros componentes 10

11 3.2 - Adicionando o ER-VII, ER-IX, MK2 (MK3) e o ER-14 A figura 10 é um exemplo de como deverá ficar o sistema após adionado todos os robôs. Figura 10 Na estação 2, adicione o robô ER-IX, com Linear Slide Base (LSB) igual a 1 metro. Na estação 3, adicione o robô ER-VII, com Linear Slide Base (LSB) igual a 1 metro. Na estação 4, adicione o robô MK2, ele não tem Linear Slide Base (LSB), clique em Cancel. Na estação 5, adicione o robô ER-14, ele não tem Linear Slide Base (LSB), clique em Cancel. Abaixo estão as figuras da tela pra coloca o LSB e um robô com um LSB. 4 - Adicionando as Máquinas (Machines) A disposição das máquinas nas estações é a seguinte: Estação 2: Torno CNC (CNC Lathe) Estação 3: Fresa CNC (CNC Mill) Estação 5: Parafusadeira (Screwdriver) e JIG-XY 11

12 4.1 - Adicionando o Torno CNC Selecione o item Machines, e escolha CNC lathe e o adicione na estação 2. Ao adicioná-lo, aparecerá uma tela pedindo as dimensões da máquina. Para o nosso sistema utilize, as seguintes dimensões, ou observe a figura acima: Size = Medium Lengh = 1m Width =1m Adicionando a Fresa CNC Para colocarmos a fresa CNC no sistema deve-se fazer o mesmo procedimento que utilizamos para o torno, com as mesmas dimensões, mas na estação Adicionando o Jig-XY e a Parafusadeira O Jig-XY é um componente da estação de montagem que permite movimentar a peça da parafusafeira até o sistema de visão. Para adicioná-lo basta selecionar no item Machines o componente Jig-XY e colocá-lo na estação 5. A parafusadeira encontra-se no mesmo lugar e é adcionada da mesma maneira. A figura abaixo está mostrando como deve dispor a parafusadeira e o Jig-XY em volta do robô. 12

13 5 - Adicionando os componentes para armazenamento No item Storage, adicionaremos somente os componentes relacionados com armazenamento de peças durante a fabricação. Estação 1: ASRS Grid. Estação 2: Buffer 2. Estação 3: Buffer 2. Estação 4: Buffer 2 e dois Rack (Rack 1, Rack 2). Estação 5: Buffer 2, dois Rack (Rack 3, Rack 4) e o Trash Adicionando o ASRS Grid: O ASRS grid é o componente que fará a armazenagem da matéria-prima (início do processo) e do produto final (final do processo). Esse objeto deve ser colocado dentro Square ASRS conforme demonstrado na figura ao lado. Para adicioná-lo, selecione o item Storage ASRS GRID Adicionando os Buffers Os buffers são de grande importância para o bom desempenho da manufatura, pois evitam que os pallets fiquem parado esperando a peça ser produzida na estação de trabalho. ASRS Grid 13

14 Importante Como não podemos renomear os objetos e a estação 1 não tem Buffer, então devemos fazer a seguinte seqüência para que o Buffer número 2 fique na estação 2, o buffer 3 fique na estação 3 e assim por diante: 1 - Adicione o primeiro Buffer 2; 2 - Adicione o segundo Buffer 2; 3 - Delete o primeiro Buffer 2; 4 - Coloque o segundo Buffer 2 na estação Coloque os outros 3 Buffer's 2 nas 3 estações restantes respectivamente Abaixo está a figura de como deverá estar colocados os buffers (entre os robôs e a esteira) Adicionando o Feeder, Rack e o Trash O Feeder é um objeto que armazena as esferas e que está localizada na estação de montagem (número 5). O objeto Rack nada mais é que uma espécie de buffer interno a estação, que armazenará a peça temporariamente, enquanto o robô executa alguma outra tarefa. Clicando duas vezes nesse objeto com o botão direito do mouse abriremos um menu, nesse menu devemos selecionar o item Sub-Type que permitirá modificarmos o número do Rack selecionado, conforme mostrado na tabela abaixo. Estação Rack Sub-Type Estação 4 Rack Estação 4 Rack Estação 5 Rack Estação 5 Rack

15 O Trash é utilizado em caso de ocorrer alguma falha na manufatura de alguma peça. Esse objeto é encontrado na estação Controle de Qualidade estação. Durante a produção, o sistema utilizará alguns recursos para fazer o controle de qualidade das peças. No nosso caso temos quatro pontos que podem serem feitos tais tarefas: Estação 1: Barcode Estação 4: Paquímetro e Altímetro Estação 5: Visão Os valores de diâmetro, altura e formato das peças serão pré estabelecidos pelo usuário, assim podem ser comparados com os valores de leitura desses equipamentos. A decisão de excluir a peça do processo é feita por um programa armazenado no controlador de cada Adicionando barcode O barcode, localizado na estação 1, fará a leitura do código de barras dos templates e o controlador irá comparar o valor lido, com o pré-estabelecido pelo usuário no sistema. O programa da leitura do código de barras está armazenado no controlador da estação 1. Figure 1-21 Barcode Vision Camera Para adicionarmos o barcode na estação 1, basta selecionar item Quality Control, escolher o Barcode Reader e adicioná-lo no lugar demonstrado na figura ao lado Adicionando o paquímetro e altímetro Para adicionar a camera basta selecionar o item Quality Control e procurar por Caliper. No caso do Altímetro teremos que utilizar um outro Caliper pois não há um objeto específico para ele. 15

16 6.3 - Adiocionado a Camera da Visão Artificial A visão é o recurso que o CIM utliza para comparar uma peça padrão com que a que foi montada, verificando se formato está do produto final está correto com o que se esperava. Para adicionar a camera basta selecionar o item Quality Control e procurar por Vision Camera. 7 - Adicionando as Estações de trabalho (Workstation) As estações de trabalho (workstation) fazem a interface dos equipamentos do CIM com o usuário, possibilitando enviar comandos para os robôs e também para as máquinas CNC. No caso da WS6 (Manager), essa estação de trabalho fará o controle de todo o laboratório. WS5 WS4 WS3 WS2 WS1 WS6 Para adicionar as estações deve-se respeitar a numeração indicada na figura acima, logo a primeira estação adicionada será a WS1, a segunda, a WS2 e assim respectivamente. Esses computadores devem ter seus nomes conforme a tabela abaixo para que o sistema encontre-os na rede. Para trocar o nome basta dar um duplo clique no computador e selecionar Computer Name. Estação de trabalho Computer Name O que controla? WS1 CIM_PC1 ASRS WS2 CIM_PC2 ER IX e Torno CNC WS3 CIM_PC3 ER VII e Fresa CNC WS4 CIM_PC4 MK3, Paquímetro e Altímetro WS5 CIM_PC5 ER 14 e Parafusadeira WS6 Manager Supervisiona o CIM e o CLP 16

17 8 - Adicionando os Device Driver PLC device driver LSM, ACL, CNC e RVP device driver Os device drivers fazem o link entre as estações e os componentes que fazem parte do laboratório CIM. Esses links são de grande importância para o usuário, pois o informam sobre o status da produção através de mensagens que o sistema irá enviar, além de possibilitar enviar comandos. Para adicionar os device drivers devemos selecionar o item Device Driver e escolher o que queremos colocar no sistema. Existem 5 tipos de device drivers que podem ser adicionados ao sistema e cada um só pode ser conectado com certos equipamentos do sistema e em certas estações de trabalho, conforme a tabela abaixo: Device Drivers Equipamentos Estação de trabalho ACL Robôs WS1, WS2, WS3, WS4, WS5 PLC CLP WS6 CNC Torno CNC e Fresa CNC WS2, WS3 RVP Visão WS5 LSM Barcode, Paquímetro e Altímetro WS1, WS4 O modo que os device drivers serão conectados com os equipamnetos será visto adiante. 17

18 9 - Adicionando as Mesa Mesa As mesa não tem função no sistema, apenas servirá para melhorar a apresentação. A mesa não pode ser rotacionada. Estação Localização Escala 1 workstation 1.5 x workstation 0.7 x slide base 1.3 x CNC lathe 1 x 1 3 workstation 0.8 x slide base 0.13 x CNC mill 1 x 1 4 workstation 0.7 x Robot 0.9 x workstation 0.7 x Robot 0.9 x Figura Final A figura abaixo mostra o maneira que devemos visualizar o Laboratório CIM. 18

19 11 - Conectando os equipamentos do sistema Para que o Virtual CIM saiba a qual estação cada equipamento foi adicionado, é necessário fazer as conexões. Essa conexões fazem link entre o sistema e o mundo exterior (laboratório CIM). Para fazer as conexões, de um duplo clique sobre o equipamento e selecione o item conectivity, as conexões de cada estação serão explicadas e exemplificada a seguir. Após ter selecionado o item conectivity a tela, conforme figura 10, aparecerá. Figura 10 Nessa tela existem subdivisões, como Possible Connections (Conexões possíveis) e Active Connections (Conexões ativadas). Nas conexões possiveis estão listados os objetos que podem ser conectados com o equipamento selecionado, selecione um e clique no botão Add, o objeto será adicionado na lista de conexões ativadas. Para desfazer essa conexão selecione o objeto no Conexões Ativadas e clique no Remove, e ele retornará para possíveis conexões Estação 1: Storage (almoxarifado) Na estação 1 serão feitas as conexões entre o robô e os componentes, como o barcode (RDR1), asrs grid (ASRS1), device driver (ACLVD1) e o conveyor (CNV1#1). Dê um duplo clique sobre o robo1 e a tela (figura 10) aparcerá; ASRS - ROBÔ1 Connections ROBOT1 Possible Connections Active Connections RDR1 ACLVD2 Add -> ACLVD1 ACLVD3 Remove <- ASRS1 ACLVD4 CNV#1 ACLVD5 19

20 Barcode Device driver - LSMVD1 O barcode é controlador por um device driver LSM, logo de um duplo clique sobre o LSM desejado. Uma tela, figura 10, aparecerá, possibilitando que adicionemos o RDR1. Connections LSMVD1 Possible Connections CALP1 CALP2 Add -> Remove <- Active Connections RDR Estação 2: CNC lathe (Torno CNC) O sistemática de adicionar ou remover é igual para todas as estações ERIX - ROBÔ2 Connections ROBOT2 Possible Connections Active Connections ACLVD1 LATHE1 Add -> ACLVD2 ACLVD3 Remove <- BFFR2 ACLVD4 CNV#2 ACLVD CNC Device driver - CNCVD1 Possible Connections MILL1 Connections CNCVD1 Add -> Remove <- Active Connections LATHE Estação 3: CNC Mill (Fresa CNC) ERVII ROBÔ3 Connections ROBOT3 Possible Connections Active Connections ACLVD1 MILL1 ACLVD2 Add -> ACLVD3 Remove <- BFFR3 ACLVD4 CNV#3 ACLVD5 20

21 CNC Device driver CNCVD2 Possible Connections LATHE1 Connections CNCVD2 Add -> Remove <- Active Connections MILL Estação 4: Controle de Qualidade (Quality Control) ROBÔ 4 (MK3) Connections ROBOT4 Possible Connections Active Connections ACLVD1 ACLVD4 ACLVD2 Add -> CNV1#4 ACLVD3 Remove <- BFFR4 CALP1 ACLVD5 CALP2 RACK1 RACK LSM Device Driver - Paquímetro (caliper) Connections LSMVD2 Possible Connections RDR1 CALP2 Add -> Remove <- Active Connections CALP LSM Device Driver - Altímetro (Heigh Gage) Connections LSMVD3 Possible Connections RDR1 CALP1 Add -> Remove <- Active Connections CALP2 21

22 Estação 5: Montagem e Visão ROBÔ5 Connections ROBOT5 Possible Connections Active Connections ACLVD1 ACLVD5 ACLVD2 Add -> CNV1#5 ACLVD3 Remove <- BFFR5 ACLVD4 JIGXY6 RACK3 RACK4 FDR1 TRASH1 SDRV RVP Device Driver Visão (RVPVD1) Possible Connections Connections RVPVD1 Add -> Remove <- Active Connections VSN JIGXY Connections JIGXY Possible Connections Active Connections ACLVD1 ROBOT5 ACLVD2 Add -> VSN1 ACLVD3 Remove <- SDRV1 ACLVD4 RACK3 RACK4 FDR1 ACLVD Conveyor A esteira é controlada pelo CLP, logo precisamos conectá-la com o Device driver do CLP. Dê um duplo clique sobre o PLC Device driver, selecione o item Conectivity e adicione o CNV1. Possible Connections Connections PLCVD1 Add -> Remove <- Active Connections CNV1 22

23 Propriedades do Device driver As propriedades dos Device driver servem pra indicar a que estação pertence esse device drive. Para isso devemos dar um duplo clique sobre o device driver e selecionar o item Properties. Uma tela como a figura abaixo aparecerá. Agora selecione a estação que irá pertencer esse device driver, clicando sobre o botão Browser. A seguinte tela aparecerá, possibilitando a escolha da estação. A tabela abaixo relaciona o Device Driver com a estação de trabalho que ele se encontra. Device driver LSMVD1 ACLVD1 CNCVD1 ACLVD2 CNCVD2 ACLVD3 LSMVD2 LSMVD3 ACLVD4 RVPVD1 ACLVD5 PLCVD1 Estação WS1 WS1 WS2 WS2 WS3 WS3 WS4 WS4 WS4 WS5 WS5 WS6 23

24 12 - Configuração da porta serial do device driver: Para confirgurar-mos as portas serias que os device driver irão utilizar deve-se dar um duplo clique no device driver desejado e selecionar a opção ComPort. Após selecionado essa opção teremos configurar os device drivers conforme descrito abaixo: Configuração da porta serial: Aclvd Cncvd Lsmvd Rvpvd Plcvd BaudRate=9600 Parity=None DataBits=8 StopBits=1 XonXoff=No BaudRate=9600 Parity=None DataBits=8 StopBits=1 XonXoff=No BaudRate=9600 Parity=None DataBits=8 StopBits=1 XonXoff=No BaudRate=9600 Parity=None DataBits=8 StopBits=1 XonXoff=No BaudRate=9600 Parity=Even DataBits=7 StopBits=2 XonXoff=No Configurando o número da porta: Aclvd1= com2 Aclvd2= com2 Aclvd3= com2 Aclvd4= com2 Aclvd5= com2 Cncvd1=com4 Cncvd2=com3 Lsmvd1=com3 Lsmvd2=com3 Lsmdv3=com3 Rvpvd1=com1 Plcvd1=com Visualizando e editando os ID s Após ter adicionado todos os objetos que irão compor o novo sistema, poderemos visualizar o número de cada objeto do sistema. Esse número é que realmente irá identificar o objeto no sistema. A medida que colocarmos um objeto o próprio software já agrega um valor para o ID, mas na realidade esse número só servira para simularmos o CIM com Virtual CIM. Para demonstração em modo REAL teremos que modificar esses valores, pois o sistema real já tem configurado os valores para os ID s de todos objetos. Com esse botão podemos visualizar e editar os ID s do sistema ID s não editados Figure

25 ID s modificados para modo real Esses valores demonstrados abaixo são os ID s de todas as máquinas e equipamentos. Para modificá-los de um duplo clique sobre o ID. Comece a modificá-los apartir do último equipamento da lista, no nosso caso FDR1. ID Object State 001 CNV1 Ok 011 ROBOT1 Ok 013 ASRS1 Ok 014 RDR1 Ok 021 ROBOT2 Ok 022 BFFR2 Ok 023 LATHE1 Ok 031 ROBOT3 Ok 032 BFFR3 Ok 033 MILL1 Ok 041 ROBOT4 Ok 042 BFFR4 Ok 043 CALP1 Ok 044 CALP2 Ok 045 RACK1 Ok 046 RACK2 Ok 051 ROBOT5 Ok 052 BFFR5 Ok 053 JIXY6 Ok 054 RACK3 Ok 055 RACK4 Ok 056 VSN1 Ok 057 SDRV1 Ok 058 TRASH1 Ok 059 FDR1 Ok 25

26 14 - Configurações finais Siga as instruções clicando sobre os ícones na barra de menu. 1 Gera setup cell 2 Map system 3 Criando ícons do sistema 4 Criando arquivos para o modo REAL 5 Criando arquivos para o modo SIMULAÇÃO 6 Vá até o menu CREATE e selecione o item ACL DMC FILE e ACL programs. Conforme a figura abaixo. 26