憑借 Allen-Bradley GuardLogix 安全控制和 Kinetix 集成運動控制將安全轉(zhuǎn)化為競爭優(yōu)勢
Quigg 團隊在某個一級供應商的沖壓機應用中充分利用羅克韋爾自動化集成架構(gòu)帶來的各種優(yōu)勢，沖壓機與上圖中所示機器類似。憑借集成架構(gòu)，可在同一控制平臺中通過一組通用組件和同一程序?qū)崿F(xiàn)安全、自動化和運動控制應用。由于此解決方案，該一級客戶不僅符合了安全要求，還超額完成了生產(chǎn)目標。
解決方案
• Allen-Bradley® GuardLogix® 控制器
– 該控制系統(tǒng)集標準控制、運動控制和安全控制于一身
• Allen-Bradley Kinetix® 集成運動控制，
包括 Kinetix 6000 伺服驅(qū)動器和 MP系列低慣量伺服電機
– 集成運動控制有助于通過更少的組件提高機器性能和靈活性
• Allen-Bradley RSLogix™ 5000 軟件
– 易于編程人員使用且有助于管理安全任務
• 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控制程序的標簽提供實時操作員信息
取得的成果
• 幫助縮短停機時間
• 幫助最終用戶提高生產(chǎn)力，增加了價值共計 200 萬美元的額外產(chǎn)能
• 幫助增強安全
• 安全合規(guī)性
背景
每逢汽車公司或航空航天公司找到 Quigg International 商談自動金屬沖壓系統(tǒng)時，副總裁 Joe Quigg 都會熱情地為他們展示創(chuàng)新設計和先進技術(shù)如何能夠帶來支付其前期成本的投資回報。
該系統(tǒng)集成商位于加拿大安大略省蒂卡姆西市，專門針對金屬沖壓制定從運動控制到安全系統(tǒng)的工業(yè)自動化解決方案。Quigg 和他的團隊都了解，客戶是帶著提高機器性能和削減成本的需求找到他們的。
當一家重要汽車客戶找上門，希望升級其現(xiàn)有沖壓系統(tǒng)的自動化程度，增強其員工安全并達到合規(guī)要求時，該團隊便是這樣做到的。此次機器升級還在此基礎(chǔ)上更進了一步，幫助客戶提高了整體生產(chǎn)力，每年約節(jié)省 200 萬美元。
面臨的挑戰(zhàn)
在原有系統(tǒng)中，叉車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裝載到?jīng)_壓機上。盡管這在過去可能一直都可被接受，但它實際卻將操作員推向了機器最危險的區(qū)域。因此，Quigg 團隊決定在前端增加一個機器人來執(zhí)行將鋼板搬到?jīng)_壓機上這一高速且繁重的工作，這樣一來，便可以將操作人員轉(zhuǎn)移到危險區(qū)域以外。還允許操作員在較安全的位置監(jiān)控機器人，進而確保生產(chǎn)線順利運行。
Quigg 及其團隊著手尋找可將這三個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。對比多個方案后，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化。
解決方案
通常，這類系統(tǒng)需要采用三個不同的控制機制，分別用于安全控制、運動控制和自動化控制，并且每個控制系統(tǒng)都需要擁有各自的硬件、培訓和軟件。采用多個孤立系統(tǒng)需要更多的培訓、設備和維護工作，而這些都將增加公司的運營成本。Quigg 團隊與羅克韋爾自動化合作并利用其集成架構(gòu)，該架構(gòu)將安全和運動控制集成在同一控制平臺中，并且使用同一軟件程序和同一組配件，與此同時，還能符合所需的安全標準。憑借這種先進的控制技術(shù)，Quigg 的團隊得以構(gòu)建一個帶有安全互鎖設備（包括 Allen-Bradley Guar．ｍａｓｔｅｒ安全門開關(guān)）的機器，旨在保證人員遠離沖壓機，同時也帶來了更加靈活且標準化的平臺。
此次升級使用了 Allen-BradleyGuardLogix 控制器、Allen-Bradley Kinetix集成運動控制、EtherNet/IP 通信和PanelView + 操作員界面，另外在系統(tǒng)編程方面還通過 Allen-Bradley RSLogix5000 軟件實現(xiàn)了在同一環(huán)境下編寫自動化、運動控制和安全功能。
GuardLogix 控制器和 Kinetix 集成運動是 Logix 控制平臺的組成部分。該平臺可通過通用的編程環(huán)境、通用的網(wǎng)絡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)境下實現(xiàn)集成安全完整性等級 (SIL) 3 控制。
通過采用 GuardLogix 控制器并實施 4類安全電路，Quigg 的團隊得以構(gòu)建一個帶有 Allen-Bradley Guar．ｍａｓｔｅｒ互鎖設備的機器，以便防止人員進入機器的危險區(qū)域。這樣，當操作員必須進入潛在危險區(qū)域時，機器人和沖壓機自動化系統(tǒng)還能正常進行生產(chǎn)，而不會出現(xiàn)由于人員進入通常所致的減速。
“即便在需要清除金屬廢料或維護沖壓機的情況下，系統(tǒng)仍具有安全門互鎖開關(guān)和光幕，以及任何可為必須進入單元內(nèi)進行維護和修理的人員提供保護的設施，”Quigg 解釋說。
“GuardLogix 控制器用于監(jiān)視光幕和安全門互鎖開關(guān)并控制機器循環(huán)，有助于確保沖壓機安全工作。”
“該項目最獨特的挑戰(zhàn)之一是需要將沖壓機控制、運動控制和安全控制集成到一個系統(tǒng)中，”Quigg 說。“通過在集成控制架構(gòu)中采用 GuardLogix便解決了這一問題，不但簡化了編程和組態(tài)，還增強了系統(tǒng)可靠性。”
Allen-Bradley Kinetix 6000 和 Kinetix7000 伺服驅(qū)動器具有安全關(guān)斷功能，旨在最大限度提高機器可用性的同時幫助增強安全性。憑借安全關(guān)斷功能，無需切斷驅(qū)動器電源便可禁用驅(qū)動器輸出（符合 SIL 3 安全完整性等級），進而消除電機轉(zhuǎn)矩。
諸如機器配置、清潔、清除堵轉(zhuǎn)等任務以及其它維護工作都可在不切斷整臺機器電源的情況下完成。
因此，機器重啟速度更快，進而有助于縮短停機時間。此外，還可以消除輸出接觸器等外部組件，從而簡化機器設計，縮小面板空間并削減系統(tǒng)總成本。
取得的成果
該機器升級不僅符合客戶的所有安全和自動化標準，更驗證了它為系統(tǒng)集成商和最終用戶在縮短停機時間、提高生產(chǎn)力和增加最終收益方面提供的價值。
“客戶對集成平臺帶來的多種優(yōu)勢感到非常滿意，”Quigg 說。“這些優(yōu)勢包括更緊湊的空間節(jié)省型設計、更少的部件、更少的培訓和更少的軟件，所有這些因素都有助于降低維護和擁有成本。”
通過使用羅克韋爾自動化的集成架構(gòu)，Quigg 在硬件、設計、測試、安裝和啟動方面節(jié)省了 50,000 多美元的成本，而這些常規(guī)成本幾乎高達90,000 美元。
另外一個優(yōu)勢是員工的工作環(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。與原來每小時最多搬運 120 塊鋼板相比，新裝備的機器人每小時可搬運500 塊鋼板。該汽車生產(chǎn)商第一年便憑借額外產(chǎn)能共計節(jié)省了近 200 百美元，這些都歸功于更快的啟動速度和更高的生產(chǎn)率。
“安全和生產(chǎn)可以齊頭并進，”Quigg 說。“我們便是例證。我為我們能夠設計出滿足甚至超出客戶預期的解決方案感到自豪。是羅克韋爾自動化提供的幫助，使我們能夠為客戶
提供更安全的工作場所、更高的產(chǎn)量和更低的設備成本。”
