罗克韦尔GuardLogix 控制器在金属冲压的应用

2012/2/3 9:09:45
  凭借 Allen-Bradley GuardLogix 安全控制和 Kinetix 集成运动控制将安全转化为竞争优势

  Quigg 团队在某个一级供应商的冲压机应用中充分利用罗克韦尔自动化集成架构带来的各种优势,冲压机与上图中所示机器类似。凭借集成架构,可在同一控制平台中通过一组通用组件和同一程序实现安全、自动化和运动控制应用。由于此解决方案,该一级客户不仅符合了安全要求,还超额完成了生产目标。
 


解决方案
*   Allen-Bradley® GuardLogix® 控制器
 – 该控制系统集标准控制、运动控制和安全控制于一身
• Allen-Bradley Kinetix® 集成运动控制,
 包括 Kinetix 6000 伺服驱动器和 MP系列低惯量伺服电机
 – 集成运动控制有助于通过更少的组件提高机器性能和灵活性
• Allen-Bradley RSLogix™ 5000 软件
 – 易于编程人员使用且有助于管理安全任务
• 基于以太网的 Allen-Bradley PanelView +
 – 充分利用 FactoryTalk 功能,最大限度地减少工程工作以通过控制程序的标签提供实时操作员信息

取得的成果
• 帮助缩短停机时间
• 帮助最终用户提高生产力,增加了价值共计 200 万美元的额外产能
• 帮助增强安全
• 安全合规性

背景
  每逢汽车公司或航空航天公司找到 Quigg International 商谈自动金属冲压系统时,副总裁 Joe Quigg 都会热情地为他们展示创新设计和先进技术如何能够带来支付其前期成本的投资回报。
  该系统集成商位于加拿大安大略省蒂卡姆西市,专门针对金属冲压制定从运动控制到安全系统的工业自动化解决方案。Quigg 和他的团队都了解,客户是带着提高机器性能和削减成本的需求找到他们的。
  当一家重要汽车客户找上门,希望升级其现有冲压系统的自动化程度,增强其员工安全并达到合规要求时,该团队便是这样做到的。此次机器升级还在此基础上更进了一步,帮助客户提高了整体生产力,每年约节省 200 万美元。

面临的挑战
  在原有系统中,叉车操作员在操作员装载站附近装载钢板。操作员每次将一块钢板手动装载到冲压机上。尽管这在过去可能一直都可被接受,但它实际却将操作员推向了机器最危险的区域。因此,Quigg 团队决定在前端增加一个机器人来执行将钢板搬到冲压机上这一高速且繁重的工作,这样一来,便可以将操作人员转移到危险区域以外。还允许操作员在较安全的位置监控机器人,进而确保生产线顺利运行。
  Quigg 及其团队着手寻找可将这三个孤立的控制策略融入同一集成系统中的控制系统解决方案。对比多个方案后,他们根据罗克韦尔提供的集成控制系统选择了罗克韦尔自动化。

解决方案
  通常,这类系统需要采用三个不同的控制机制,分别用于安全控制、运动控制和自动化控制,并且每个控制系统都需要拥有各自的硬件、培训和软件。采用多个孤立系统需要更多的培训、设备和维护工作,而这些都将增加公司的运营成本。Quigg 团队与罗克韦尔自动化合作并利用其集成架构,该架构将安全和运动控制集成在同一控制平台中,并且使用同一软件程序和同一组配件,与此同时,还能符合所需的安全标准。凭借这种先进的控制技术,Quigg 的团队得以构建一个带有安全互锁设备(包括 Allen-Bradley Guar.master安全门开关)的机器,旨在保证人员远离冲压机,同时也带来了更加灵活且标准化的平台。
  此次升级使用了 Allen-BradleyGuardLogix 控制器、Allen-Bradley Kinetix集成运动控制、EtherNet/IP 通信和PanelView + 操作员界面,另外在系统编程方面还通过 Allen-Bradley RSLogix5000 软件实现了在同一环境下编写自动化、运动控制和安全功能。

  GuardLogix 控制器和 Kinetix 集成运动是 Logix 控制平台的组成部分。该平台可通过通用的编程环境、通用的网络和通用的控制引擎为工程师提供多种控制策略,以及在统一的环境下实现集成安全完整性等级 (SIL) 3 控制。
  通过采用 GuardLogix 控制器并实施 4类安全电路,Quigg 的团队得以构建一个带有 Allen-Bradley Guar.master互锁设备的机器,以便防止人员进入机器的危险区域。这样,当操作员必须进入潜在危险区域时,机器人和冲压机自动化系统还能正常进行生产,而不会出现由于人员进入通常所致的减速。
  “即便在需要清除金属废料或维护冲压机的情况下,系统仍具有安全门互锁开关和光幕,以及任何可为必须进入单元内进行维护和修理的人员提供保护的设施,”Quigg 解释说。
  “GuardLogix 控制器用于监视光幕和安全门互锁开关并控制机器循环,有助于确保冲压机安全工作。”
  “该项目最独特的挑战之一是需要将冲压机控制、运动控制和安全控制集成到一个系统中,”Quigg 说。“通过在集成控制架构中采用 GuardLogix便解决了这一问题,不但简化了编程和组态,还增强了系统可靠性。”
  Allen-Bradley Kinetix 6000 和 Kinetix7000 伺服驱动器具有安全关断功能,旨在最大限度提高机器可用性的同时帮助增强安全性。凭借安全关断功能,无需切断驱动器电源便可禁用驱动器输出(符合 SIL 3 安全完整性等级),进而消除电机转矩。
  诸如机器配置、清洁、清除堵转等任务以及其它维护工作都可在不切断整台机器电源的情况下完成。
  因此,机器重启速度更快,进而有助于缩短停机时间。此外,还可以消除输出接触器等外部组件,从而简化机器设计,缩小面板空间并削减系统总成本。

取得的成果

  该机器升级不仅符合客户的所有安全和自动化标准,更验证了它为系统集成商和最终用户在缩短停机时间、提高生产力和增加最终收益方面提供的价值。
  “客户对集成平台带来的多种优势感到非常满意,”Quigg 说。“这些优势包括更紧凑的空间节省型设计、更少的部件、更少的培训和更少的软件,所有这些因素都有助于降低维护和拥有成本。”
  通过使用罗克韦尔自动化的集成架构,Quigg 在硬件、设计、测试、安装和启动方面节省了 50,000 多美元的成本,而这些常规成本几乎高达90,000 美元。
  另外一个优势是员工的工作环境更加安全。此外,提供更安全的环境不仅有助于提高生产力,还能提高产能。与原来每小时最多搬运 120 块钢板相比,新装备的机器人每小时可搬运500 块钢板。该汽车生产商第一年便凭借额外产能共计节省了近 200 百美元,这些都归功于更快的启动速度和更高的生产率。
  “安全和生产可以齐头并进,”Quigg 说。“我们便是例证。我为我们能够设计出满足甚至超出客户预期的解决方案感到自豪。是罗克韦尔自动化提供的帮助,使我们能够为客户
提供更安全的工作场所、更高的产量和更低的设备成本。”

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