罗克韦尔GuardLogix集成安全控制系统在饮料罐生产线的应用

• 关键词：罗克韦尔,GuardLogix,安全控制系统,饮料罐
• 摘要：基于罗克韦尔自动化 GuardLogix 的创新集成安全控制系统，帮助 Amcor 公司新南威尔士饮料罐制造工厂实现快捷的安全升级，同时简化操作并优化效率。

　　基于罗克韦尔自动化 GuardLogix 的创新集成安全控制系统，帮助 Amcor 公司新南威尔士饮料罐制造工厂实现快捷的安全升级，同时简化操作并优化效率。

解决方案
引入的集成安全控制系统包括：
• 12 个 GuardLogix 控制器
• 符合 4 类安全的 DeviceNet 安全通信
• DeviceNet 上的分布式 I/O
• Allen-Bradley InView 消息显示屏
• EtherNet/IP 连接

取得的成果
罗克韦尔自动化集成安全控制解决
方案提供：
• 高级诊断和故障处理功能
• 使用常见的标准控制方法对安全控制系统进行编程和管理
• 更快的安装和调试
• 简化/并行的系统组态和故障处理
• 轻松的系统扩展
• 更短的停机时间
• 更多的安全功能和更高的运行效率
• 工厂重新运行更加迅速

　　每天生产数百万单位产品的高产量制造过程通常依靠先进的过程设备和控制系统来确保不间断生产。在这种高产量的制造应用中，生产中断造成的结果会非常严重。特别是由于安全系统故障所致的紧急中断和停机而造成的意外停机，可以在几分钟内影响公司的最终收益。
　　作为一家在高产量制造方面领先的公司，全球包装巨头 Amcor 公司使用各种塑料、纸板、玻璃和金属提供一系列创新的包装解决方案。
　　Amcor 公司在澳大利亚经营的业务中，铝制饮料罐的制造占有很大比例。其位于新南威尔士里夫斯比的制造工厂经过装备每天可生产近 250万个铝罐，是该公司全球包装网络的重要组成部分。
　　作为公司对安全方面持续承诺的一部分，Amcor 最近着手对里夫斯比工厂进行安全升级。这次升级包括向 Allen-Bradley® 控制系统的转换以及对工厂原有安全控制系统架构的重新设计和更换。

　　由于升级需要在不影响生产的情况下进行，Amcor 公司邀请了本地系统集成商 IGR　Consulting 公司的工程专家来实现快捷的安全控制解决方案。

Amcor 公司的铝罐
　　Amcor 公司的里夫斯比工厂采用“冲拔和薄壁拉伸”(DWI) 过程制造铝制饮料罐。这种生产方法包括使铝板形成浅杯，然后延展或拉伸杯壁使其形成开口罐。通过结合使用快速运转的精密机器与高端的控制系统，可以连续制造大量产品。
　　卷起的铝板被送入压力机，在压力机中切割成圆形板并利用“压制和拉伸”模具及“拉角”使它们形成浅杯。这些浅杯会送往工厂 12 台铝罐制罐机的其中一处，在那里罐成型机械冲头会强制各个浅杯通过一系列圆形冲模。此过程将拉长浅杯壁并将圆顶形铝板压入浅杯的一端，从而形成开口罐。制罐机冲头来回高速移动，每分钟最多可形成 250 个罐体。每次罐成型冲头缩回时，罐体将从冲头头部滑落并送往斗式升降机，该升降机会将罐体运送到修边机。
　　修边机的滚式刀具将罐壁修整为预定的高度，并使其边缘平滑。另一台设备将卷起刚刚切割的边缘，以形成适合安装盖子或者进行密封的凸缘。随后，对这些铝罐进行冲洗、蚀刻、涂色、包装，然后运送到各饮料制造商处。

简化安全过程
　　Amcor 公司全站范围内安全与控制升级的第一阶段于 2008 年中期完成。在升级“正式进行”之前，工厂的 12 套制罐机和修边机均由单独的传统可编程逻辑控制器 (PLC)控制。每套制罐机/修边机均配备有各自的 PLC，这些 PLC 与单独的硬接线安全控制系统进行互锁。每套机器还使用了另一个 PLC 来满足高速控制应用的需求。
　　Amcor 饮料罐公司的工程经理 Chris　Hilton 认为，这次安全升级为 Amcor公司提供了实施更加简化的安全控制解决方案的机会。“我们的原有控制系统多年来一直运作良好，但我们需要一套更加简单直观且具有高级诊断和故障处理功能的系统，”他说。“我们的生产计划不允许设计和安装过程延期，因此我们邀请了控制和自动化专家来提供服务。”
　　IGR Consulting 公司开发了一套新的集成安全和标准控制解决方案，这套方案基于罗克韦尔自动化的Allen-Bradley GuardLogix® 控制器。具有双处理器安全架构的 Allen-Bradley GuardLogix 控制器在一个平台内同时提供集成安全控制和传统控制。
　　“与之前的安全控制架构相比，这套解决方案更加完美，”IGR Consulting公司项目工程师 Karl Schiesser 说。“现在，12 套制罐机/修边机的标准和安全控制将分别由 12 个独立的GuardLogix 控制器来管理。
　　高速的 Logix 平台意味着不再需要另一个 PLC。该集成控制架构为 Amcor 提供了更高等级的安全功能并使系统易于扩展。”

保持在线
　　GuardLogix 控制器是 Amcor 新集成“安全加标准”控制解决方案的核心：由控制器、符合 4 类安全的 DeviceNet™ 安全通信和分布式 I/O 组成的无缝网络。
　　EtherNet/IP™ 连接提供了机器之间的互锁，并将 GuardLogix 控制器连接到工厂的监控和数据采集(SCADA) 系统。

　　多个 Allen-Bradley InView™ 消息显示屏通过 RS232 串口与 GuardLogix控制器相连，为操作员提供详细的系统诊断信息并实现直观监视。“对 InView 消息显示屏进行组态可提供详细的系统诊断，”Hilton 说。
　　“它们允许现场技术人员无需直接访问 GuardLogix 程序代码即可执行故障分析。
　　以前，对 Amcor 公司的 12 台制罐机和修边机的访问由三个独立的硬接线气动防护系统进行保护，每个系统均包括一系列继电器和气动开关。“打开防护装置时，会截断空气并使压力开关脱扣，从而激活安全响应，”Hilton 说。“有时，这些气动开关会因故障而处于断开位置，引起‘误报警’并导致生产线停工。”
　　原有气动安全系统已由与本地 I/O相连的一系列安全开关和设备所替代，并通过 DeviceNet 安全通信网络连接到 GuardLogix 控制器。“借助 GuardLogix 集成控制系统，误报警和产品堵塞的故障排除更加轻松，”Hilton 说。
　　“以前，当安全报警激活并使生产线停工时，技术人员必须目视检查组内的每个机器防护装置来确定故障所在。现在，GuardLogix 控制器使我们可以立即断定脱扣的开关。这意味着我们的响应时间变短，从而使停机时间最短。”

 编程和安装：“轻而易举”
　　Schiesser 认为，分布式 I/O 和DeviceNet 安全网络的结合极大地改善了现场安装和接线时间。“使用 GuardLogix 这类集成控制解决方案意味着 Amcor 公司不必对其安全和标准输入进行复制。这样便可减少接线和 I/O，”他说。“对于标准和安全通信，使用本地机器上安装的 I/O 和单个通信网络也可减少布线并简化安装。”
　　GuardLogix 的完全集成特性还为Amcor 公司提供了编程上的优势。“GuardLogix 确实比其它系统领先一步。随着架构已经建立，开发和扩展系统已不再复杂，”Hilton说。“我们能够同时开发标准控制系统代码和安全控制系统代码。这着实节省了不少时间。”
　　GuardLogix 使用 RSLogix™ 5000 编程软件操作，允许用户使用熟悉的控制方法对其安全控制系统进行编程和管理。“它真正地为我们提供了真实的屏幕信息，而不是像之前的PLC 那样提供隐藏在系统背后的编码数据库，”Hilton 解释说。“凭借使用同一 [RSLogix 5000] 编程环境的标准和安全控制，系统组态和故障处理变得简单明了。这是件轻而易举的事。”

旗开得胜
　　随着里夫斯比工厂 12 个基于GuardLogix 的控制系统已完成安装并投入使用，Amcor 已经完成其安全控制升级的第 1 阶段。Hilton 认为，IGR Consulting 团队是该项目取得成功的关键因素。“他们现场安装和调试首个系统，并对我们的技术人员进行培训，”Hilton 说。“这种实地操作式传授非常宝贵，为我们的现场团队提供了成功实施其余系统所必需的技能。”
　　“我们理解尽可能完善地进行全厂范围内控制系统转换的重要性，”Schiesser 说。“GuardLogix 允许我们模拟真实控制场景并查看系统架构，无需进行任何物理连接。样，便可以在系统设计、安装和调试期间有效地对 Amcor 员工进行培训。”
　　Hilton 设想了 GuardLogix 解决方案的后续应用。