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PROFINET网络为波音“梦幻客机”装配线提供安全和兼容的自动化
作者:pijing 发布日期:2021-08-16 14:45

项目背景:
先进集成技术(AIT是一家有20年历史的交钥匙式工业自动化系统供应商,是领先的航空航天供应商之一,AIT在机器安全方面取得了重要进展。作为波音787梦幻客机的总承包商,AIT主要负责最后总装和主体结合功能,负责交付一个完全自动化的定位和结合系统。一个带有安全PLC的全方位安全方案是系统的核心要素,使用PROFINET进行通讯。为了帮助工厂操作员和安全工程师符合IEC62061和ISO13849-1标准的要求,也使用了经TÜV认证的在线安全评估工具(SET)。


解决方案
 
集成控制和安全需要一种围绕安全生命周期管理所建立的全方位的安全意识,正如 IEC 61508、IEC 62061和ISO 13849等主要安全标准所描述的那样。这是一种系统性的、分阶段的安全处理方式,从最初的危险和风险分析到安全系统执行一直到系统退役,所有步骤都记录详尽并经过验证。
 
步骤如下:
l   设计和工程,包括风险评估和识别以及安全制造过程所需的安全功能的定义
l   安装和调试,包括安全功能的测试,人员的安全培训
l   运营和维护,包括为保持机器功能安全访问文档和备用配件,周期性运营测试,快速故障诊断
l   维护,包括检查并定期更换安全相关的组件
l   现代化和升级,包括在机器的安全设计和工程允许的情况下实现功能安全的改进

校准和定位

提供了2个完整的装配系统和一个定位系统。机身3个主要部分的连接,使用了14个定位器,安装在运输结构体系上,运输结构体系可以独立移动或被互锁并被附着(indexed)在工厂地面上以保持稳定性。使用集成的室内GPS记录实时定位测量数据。AIT设计的校准和定位系统(在飞机移动车(aircraft dollies)下面滚动),大幅降低了所需的辅助设备、物料搬运需求和额外的定位步骤。

在波音的生产现场,这14个定位系统组件被移动到支架移动车(cradle dollies)附近它们各自的位置。一旦系统被严格地连接了,机上的测量系统就开始定位飞机的各部分,然后将该信息提供给系统的软件应用。从这些数据点,系统计算出每个部分(机头、机尾和左右机翼)需要移动多少距离,以确保精确适合于邻接的部分。这种精确的校准能确保顺利、快速地组装好每个机身。

AIT选择西门子为其提供设备。AIT总裁艾德·查卢帕(Ed Chalupa)解释说,“我们寻找到一个现成的兼具自动化和运动控制解决方案的供应商,它能为我们提供全球支持。我们的目标是利用所有现有软件、集成安全和先进的控制技术。波音公司和AIT均对该项目关键领域的信息安全问题极为敏感。”
 
使用PROFINET

AIT设计了控制架构的整体布局,规划了带有PLC的运动控制系统、分布式I/O和集成的安全,此外对波音内部结构和生命周期所需的需求提供支持。运动控制系统的基本方案由运动控制器、基于Windows的HMI、安全PLC以及故障安全I/O模块和标准I/O模块(通过PROFIsafe连接)构成,所有设备都在PROFINET网络上运行。然后,这个基本架构再乘以由AIT设计的整条生产线中每个特定运行系统的控制节点的数量。
 
再加一些PROFINET电缆和模式选择,最终的机身装配工具作为单一实体运行。安全设备也连贯地在这种配置中一起运行,对所有的紧急停止情况提供适当的响应水平。每个单元运动控制器通过网络通信接收来自HMI的命令,与工具一起作为一个整体来执行统一的动作。
 
整个系统的集成安全概念基于三个核心原理:越来越多的分层安全架构,更大程度的控制和安全系统的集成,更多地使用网络,尤其是PROFINET。在实际运行中,这些安全原理体现在物理屏障和机械手段的形态中,如墙、门、门锁装置等等。他们都能够将危险与人员隔离。
 
结论
由于集成的安全和控制,使项目拥有标准和安全自动化的单一系统。PROFINET网络和工程系统均采用标准技术和安全技术,进一步降低了成本。作为一个附带的好处,就是软件解决方案能使系列机器更加容易复制。
 
同样地,更快的故障排除和广泛的诊断可以减少飞机的停机时间,解决问题后重启速度更快。从功能上看,控制系统中的安全集成,统一了用户接口和数据库,而且减少了控制柜的数量。

由于先进PLC和PROFINET网络技术的组合,对于AIT及其客户来说,系统安全是一种生产资产,它保护了工人的人身安全,也确保了最大程度的可用性和运行时间。也实现了降低初始资金的投入和现场运行的成本。