憑借 Allen-Bradley GuardLogix 安全控制和 Kinetix 集成運(yùn)動(dòng)控制將安全轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)
Quigg 團(tuán)隊(duì)在某個(gè)一級(jí)供應(yīng)商的沖壓機(jī)應(yīng)用中充分利用羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)帶來(lái)的各種優(yōu)勢(shì)，沖壓機(jī)與上圖中所示機(jī)器類(lèi)似。憑借集成架構(gòu)，可在同一控制平臺(tái)中通過(guò)一組通用組件和同一程序?qū)崿F(xiàn)安全、自動(dòng)化和運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。由于此解決方案，該一級(jí)客戶不僅符合了安全要求，還超額完成了生產(chǎn)目標(biāo)。
解決方案
• Allen-Bradley® GuardLogix® 控制器
– 該控制系統(tǒng)集標(biāo)準(zhǔn)控制、運(yùn)動(dòng)控制和安全控制于一身
• Allen-Bradley Kinetix® 集成運(yùn)動(dòng)控制，
包括 Kinetix 6000 伺服驅(qū)動(dòng)器和 MP系列低慣量伺服電機(jī)
– 集成運(yùn)動(dòng)控制有助于通過(guò)更少的組件提高機(jī)器性能和靈活性
• Allen-Bradley RSLogix™ 5000 軟件
– 易于編程人員使用且有助于管理安全任務(wù)
• 基于以太網(wǎng)的 Allen-Bradley PanelView +
– 充分利用 FactoryTalk 功能，最大限度地減少工程工作以通過(guò)控制程序的標(biāo)簽提供實(shí)時(shí)操作員信息
取得的成果
• 幫助縮短停機(jī)時(shí)間
• 幫助最終用戶提高生產(chǎn)力，增加了價(jià)值共計(jì) 200 萬(wàn)美元的額外產(chǎn)能
• 幫助增強(qiáng)安全
• 安全合規(guī)性
背景
每逢汽車(chē)公司或航空航天公司找到 Quigg International 商談自動(dòng)金屬?zèng)_壓系統(tǒng)時(shí)，副總裁 Joe Quigg 都會(huì)熱情地為他們展示創(chuàng)新設(shè)計(jì)和先進(jìn)技術(shù)如何能夠帶來(lái)支付其前期成本的投資回報(bào)。
該系統(tǒng)集成商位于加拿大安大略省蒂卡姆西市，專(zhuān)門(mén)針對(duì)金屬?zèng)_壓制定從運(yùn)動(dòng)控制到安全系統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化解決方案。Quigg 和他的團(tuán)隊(duì)都了解，客戶是帶著提高機(jī)器性能和削減成本的需求找到他們的。
當(dāng)一家重要汽車(chē)客戶找上門(mén)，希望升級(jí)其現(xiàn)有沖壓系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，增強(qiáng)其員工安全并達(dá)到合規(guī)要求時(shí)，該團(tuán)隊(duì)便是這樣做到的。此次機(jī)器升級(jí)還在此基礎(chǔ)上更進(jìn)了一步，幫助客戶提高了整體生產(chǎn)力，每年約節(jié)省 200 萬(wàn)美元。
面臨的挑戰(zhàn)
在原有系統(tǒng)中，叉車(chē)操作員在操作員裝載站附近裝載鋼板。操作員每次將一塊鋼板手動(dòng)裝載到?jīng)_壓機(jī)上。盡管這在過(guò)去可能一直都可被接受，但它實(shí)際卻將操作員推向了機(jī)器最危險(xiǎn)的區(qū)域。因此，Quigg 團(tuán)隊(duì)決定在前端增加一個(gè)機(jī)器人來(lái)執(zhí)行將鋼板搬到?jīng)_壓機(jī)上這一高速且繁重的工作，這樣一來(lái)，便可以將操作人員轉(zhuǎn)移到危險(xiǎn)區(qū)域以外。還允許操作員在較安全的位置監(jiān)控機(jī)器人，進(jìn)而確保生產(chǎn)線順利運(yùn)行。
Quigg 及其團(tuán)隊(duì)著手尋找可將這三個(gè)孤立的控制策略融入同一集成系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)解決方案。對(duì)比多個(gè)方案后，他們根據(jù)羅克韋爾提供的集成控制系統(tǒng)選擇了羅克韋爾自動(dòng)化。
解決方案
通常，這類(lèi)系統(tǒng)需要采用三個(gè)不同的控制機(jī)制，分別用于安全控制、運(yùn)動(dòng)控制和自動(dòng)化控制，并且每個(gè)控制系統(tǒng)都需要擁有各自的硬件、培訓(xùn)和軟件。采用多個(gè)孤立系統(tǒng)需要更多的培訓(xùn)、設(shè)備和維護(hù)工作，而這些都將增加公司的運(yùn)營(yíng)成本。Quigg 團(tuán)隊(duì)與羅克韋爾自動(dòng)化合作并利用其集成架構(gòu)，該架構(gòu)將安全和運(yùn)動(dòng)控制集成在同一控制平臺(tái)中，并且使用同一軟件程序和同一組配件，與此同時(shí)，還能符合所需的安全標(biāo)準(zhǔn)。憑借這種先進(jìn)的控制技術(shù)，Quigg 的團(tuán)隊(duì)得以構(gòu)建一個(gè)帶有安全互鎖設(shè)備（包括 Allen-Bradley Guar．ｍａｓｔｅｒ安全門(mén)開(kāi)關(guān)）的機(jī)器，旨在保證人員遠(yuǎn)離沖壓機(jī)，同時(shí)也帶來(lái)了更加靈活且標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)。
此次升級(jí)使用了 Allen-BradleyGuardLogix 控制器、Allen-Bradley Kinetix集成運(yùn)動(dòng)控制、EtherNet/IP 通信和PanelView + 操作員界面，另外在系統(tǒng)編程方面還通過(guò) Allen-Bradley RSLogix5000 軟件實(shí)現(xiàn)了在同一環(huán)境下編寫(xiě)自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制和安全功能。
GuardLogix 控制器和 Kinetix 集成運(yùn)動(dòng)是 Logix 控制平臺(tái)的組成部分。該平臺(tái)可通過(guò)通用的編程環(huán)境、通用的網(wǎng)絡(luò)和通用的控制引擎為工程師提供多種控制策略，以及在統(tǒng)一的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)集成安全完整性等級(jí) (SIL) 3 控制。
通過(guò)采用 GuardLogix 控制器并實(shí)施 4類(lèi)安全電路，Quigg 的團(tuán)隊(duì)得以構(gòu)建一個(gè)帶有 Allen-Bradley Guar．ｍａｓｔｅｒ互鎖設(shè)備的機(jī)器，以便防止人員進(jìn)入機(jī)器的危險(xiǎn)區(qū)域。這樣，當(dāng)操作員必須進(jìn)入潛在危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，機(jī)器人和沖壓機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)還能正常進(jìn)行生產(chǎn)，而不會(huì)出現(xiàn)由于人員進(jìn)入通常所致的減速。
“即便在需要清除金屬?gòu)U料或維護(hù)沖壓機(jī)的情況下，系統(tǒng)仍具有安全門(mén)互鎖開(kāi)關(guān)和光幕，以及任何可為必須進(jìn)入單元內(nèi)進(jìn)行維護(hù)和修理的人員提供保護(hù)的設(shè)施，”Quigg 解釋說(shuō)。
“GuardLogix 控制器用于監(jiān)視光幕和安全門(mén)互鎖開(kāi)關(guān)并控制機(jī)器循環(huán)，有助于確保沖壓機(jī)安全工作。”
“該項(xiàng)目最獨(dú)特的挑戰(zhàn)之一是需要將沖壓機(jī)控制、運(yùn)動(dòng)控制和安全控制集成到一個(gè)系統(tǒng)中，”Quigg 說(shuō)。“通過(guò)在集成控制架構(gòu)中采用 GuardLogix便解決了這一問(wèn)題，不但簡(jiǎn)化了編程和組態(tài)，還增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。”
Allen-Bradley Kinetix 6000 和 Kinetix7000 伺服驅(qū)動(dòng)器具有安全關(guān)斷功能，旨在最大限度提高機(jī)器可用性的同時(shí)幫助增強(qiáng)安全性。憑借安全關(guān)斷功能，無(wú)需切斷驅(qū)動(dòng)器電源便可禁用驅(qū)動(dòng)器輸出（符合 SIL 3 安全完整性等級(jí)），進(jìn)而消除電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
諸如機(jī)器配置、清潔、清除堵轉(zhuǎn)等任務(wù)以及其它維護(hù)工作都可在不切斷整臺(tái)機(jī)器電源的情況下完成。
因此，機(jī)器重啟速度更快，進(jìn)而有助于縮短停機(jī)時(shí)間。此外，還可以消除輸出接觸器等外部組件，從而簡(jiǎn)化機(jī)器設(shè)計(jì)，縮小面板空間并削減系統(tǒng)總成本。
取得的成果
該機(jī)器升級(jí)不僅符合客戶的所有安全和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，更驗(yàn)證了它為系統(tǒng)集成商和最終用戶在縮短停機(jī)時(shí)間、提高生產(chǎn)力和增加最終收益方面提供的價(jià)值。
“客戶對(duì)集成平臺(tái)帶來(lái)的多種優(yōu)勢(shì)感到非常滿意，”Quigg 說(shuō)。“這些優(yōu)勢(shì)包括更緊湊的空間節(jié)省型設(shè)計(jì)、更少的部件、更少的培訓(xùn)和更少的軟件，所有這些因素都有助于降低維護(hù)和擁有成本。”
通過(guò)使用羅克韋爾自動(dòng)化的集成架構(gòu)，Quigg 在硬件、設(shè)計(jì)、測(cè)試、安裝和啟動(dòng)方面節(jié)省了 50,000 多美元的成本，而這些常規(guī)成本幾乎高達(dá)90,000 美元。
另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是員工的工作環(huán)境更加安全。此外，提供更安全的環(huán)境不僅有助于提高生產(chǎn)力，還能提高產(chǎn)能。與原來(lái)每小時(shí)最多搬運(yùn) 120 塊鋼板相比，新裝備的機(jī)器人每小時(shí)可搬運(yùn)500 塊鋼板。該汽車(chē)生產(chǎn)商第一年便憑借額外產(chǎn)能共計(jì)節(jié)省了近 200 百美元，這些都?xì)w功于更快的啟動(dòng)速度和更高的生產(chǎn)率。
“安全和生產(chǎn)可以齊頭并進(jìn)，”Quigg 說(shuō)。“我們便是例證。我為我們能夠設(shè)計(jì)出滿足甚至超出客戶預(yù)期的解決方案感到自豪。是羅克韋爾自動(dòng)化提供的幫助，使我們能夠?yàn)榭蛻?br />
提供更安全的工作場(chǎng)所、更高的產(chǎn)量和更低的設(shè)備成本。”
