數(shù)控機床作為一種柔性的、高效能的自動化機床，很好地解決了復雜、精密、小批量和多品種的零件加工問題。隨著數(shù)控機床設備在工業(yè)的廣泛應用，其運行的安全性也顯得愈發(fā)重要，安全的數(shù)控機床設備可以有效保護操作人員的人身安全，避免設備的頻繁故障，提高企業(yè)的生產(chǎn)力水平。
為了提高設備的安全等級，某知名動力公司位于中國的生產(chǎn)基地于2012 年全面啟動了設備安全防護改造工程，希望通過對機械加工設備的安全升級改造，避免由于設備安全功能的缺失或不完善可能導致的安全隱患，滿足長遠的 EHS目標，進一步提升企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。
先讓我們看看這家改造企業(yè)的背景：
該公司是一家多元化的動力管理公司，其生產(chǎn)的電力、流體動力和機械動力產(chǎn)品廣泛應用于建筑、飛機、卡車、汽車、機械以及各種商業(yè)設施，全球年銷售額超過200億美元。此次改造的工廠是其位于中國的28個制造基地之一，主要生產(chǎn)各種液壓彎頭、接頭和管件等產(chǎn)品。
三重挑戰(zhàn)，如何個個擊破?
本次整改項目共涉及65臺套設備的機器安全改造，其中難度最大的是20臺 MAZAK數(shù)控機床的安全系統(tǒng)改造。
首先，作為企業(yè)生產(chǎn)的核心設備， MAZAK數(shù)控機床的改造方案必須穩(wěn)妥，只可成功，不可失敗。此外，MAZAK數(shù)控機床設備的使用率極高，設備每天工作16個小時，每小時開門20次，一年總計11.2 萬次的開門次數(shù)，這要求所用方案必須可靠和耐久，可以耐長期高負荷的運行條件。
最令企業(yè)頭痛的是，原設備的PLC 系統(tǒng)代碼被保護，由于不能獲得原設備 PLC的代碼，改造時無法對設備做內(nèi)部改變，但同時又要滿足數(shù)控系統(tǒng)機器安全的防護要求，新方案需要一個創(chuàng)新的設計思路。
總結(jié)來說，此次升級改造需要的不僅僅是安全系列產(chǎn)品，而是一個針對現(xiàn)有數(shù)控機床特點而設計的、完整的定制化安全解決方案。
好產(chǎn)品 ， 更要有好的解決方案!
憑借在美國同類項目的成功應用經(jīng)驗，以及遍布各地的專業(yè)而快速的銷售和執(zhí)行隊伍，羅克韋爾自動化針對工廠現(xiàn)有設備的具體情況，為其量身定制了安全系統(tǒng)升級方案。
改造前，數(shù)控機床設備的安全均采用單回路形式，改造目標是實現(xiàn)安全級別category 3。
首先，羅克韋爾自動化的項目實施團隊反復多次和工廠多個部門討論，查找資料，吃透原機器結(jié)構(gòu)和控制原理，熟悉機器的各種狀態(tài)，包括：設置、數(shù)控編程、運行(手動和自動)、小批次和大批量、維護和調(diào)試狀態(tài)等，新改造方案必須考慮上述各個方面。
在充分了解設備情況后，實施團隊嚴格遵循機器安全國際標準(ISO 13849 和 IEC 62061)，增加安全防護系統(tǒng)并嵌入到現(xiàn)有系統(tǒng)中運行。
整體安全邏輯圖如圖1所示，新安全系統(tǒng)按照SIL 3標準來設計，新舊系統(tǒng)獨立而又并列運行，而且并行的輸入、串行的輸出將新安全系統(tǒng)和舊系統(tǒng)的安全措施有機結(jié)合起來，這種冗余的結(jié)構(gòu)設計是方案的一大亮點，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
為保證改造方案的最優(yōu)化，本次改造采用原型機試制和批量生產(chǎn)的方式。改造前，這些數(shù)控機床設備就在長期高負荷地運行，所以改造方案必須滿足苛刻的運行條件，不適宜一開始就批量改造，所以用19號機器先行改造，運行2個月后，針對效果提出進一步改進措施，而后全部用更新后的方案批量改造。
機器的耐久和穩(wěn)定運行是本次改造的重要目標，為達成該目標，除了采用冗余的系統(tǒng)架構(gòu)外，實施團隊還采取了一系列的措施，包括：浮動推拉門、防震設計、通風防塵設計和備用安全回退選項等。
久經(jīng)考驗的改造，才是真正成功的改造!
從2013年6月完成第一臺數(shù)控機床改造，作為原型機試運行，到2014年6月所有改造設備質(zhì)保期過驗收，整個安全整改項目歷時一年多的時間。羅克韋爾自動化幫助該公司成功完成了共計65臺套設備的機器安全改造任務。自交付運行以來，改造后的20臺套數(shù)控機床安全系統(tǒng)經(jīng)受住了長期、高負荷的運行考驗。工廠的維護人員對安全改造的效果深有體會，由于安全門的開門次數(shù)每年達11 萬次，原有的安全開關經(jīng)常被門上的插銷沖壞，改造成浮動機構(gòu)后，安全開關避免了受門導軌磨損的拖累，故障率大大降低。
該公司對本次安全升級改造非常滿意，并表示MAZAK數(shù)控機床已經(jīng)經(jīng)過5～6年的高負荷運行磨損，羅克韋爾自動化改造方案能與這樣的系統(tǒng)并驅(qū)運行，并面對高強度長時間運行考驗，表現(xiàn)的非常出色。能夠不畏重重困難，并經(jīng)受住時間考驗的改造才是成功的改造。
（轉(zhuǎn)載）
