隨著(zhù)國內航運產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，港口起重機械也越來(lái)越多地出現在各個(gè)港口、碼頭。一般的港口起重機械在作業(yè)時(shí)，會(huì )有X軸和Z軸兩個(gè)運動(dòng)方向，Z軸上錯誤的信號會(huì )導致貨物被提升到過(guò)高的位置，造成貨物墜落，對人員造成傷害 ，而X軸上的錯誤信號會(huì )導致貨物在錯誤的位置被放置，造成貨物墜落，也會(huì )對人員造成傷害。 因此，作為危險等級較高的機械，安全控制系統需要對這兩個(gè)運動(dòng)方向進(jìn)行可靠的檢測，以避免危險的發(fā)生。

    針對安全位置檢測的需要，Pilz提供了使用PSS 3000作為安全位置檢測的解決方案，最高可達到安全等級3級和PL d。 

    PSS系列安全PLC被分為一個(gè)故障安全部分和一個(gè)標準部分。僅故障安全部分可以處理安全相關(guān)功能，并且故障安全部分和標準部分之間的通訊互不產(chǎn)生影響。CPU中的故障安全部分被設計為多通道和相異的結構，以確保高的安全等級。所有的輸入和輸出與中間變量，在每個(gè)CPU內部會(huì )被單獨處理。兩個(gè)CPU之間會(huì )相互比較結果，只有得到相同的結果時(shí)，輸入和輸出信號才可用。

                                     圖1 帶有提升裝置的起重機 

     圖1為一臺起重機的示意圖。起重機是用于在不同工位之間傳輸工件的裝置。在起重機工作時(shí)，需要準確地知道工件被提升或落下時(shí)小車(chē)在X軸的位置，以避免工件在垂直運動(dòng)時(shí)對人體造成傷害。而起重機垂直方向的運動(dòng)是由一個(gè)第三方提供的NC控制器來(lái)控制的。PSS通過(guò)安全限位開(kāi)關(guān)（如PSEN系列）來(lái)監測Z軸的位置運動(dòng)，并通過(guò)絕對編碼器來(lái)獲取x軸的位置信號，這些都是與NC控制器獨立的。PSS只有在起重機的Z軸沒(méi)有過(guò)限（即安全限位開(kāi)關(guān)未被觸發(fā)）以及絕對值編碼器正確地記錄了水平位置的情況下起重機才能動(dòng)作。

    顯然，無(wú)論是限位開(kāi)關(guān)的信號還是絕對值編碼器的信號，都是安全相關(guān)的，只有準確獲得這些信號，才能避免事故的發(fā)生，保證操作人員的人身安全。

    在使用PSS3000作為安全控制器的應用中，限位開(kāi)關(guān)是測試脈沖雙通道接線(xiàn)進(jìn)入PSS，能夠檢測輸入部分的斷線(xiàn)、接地、短路等故障。并且起重機的電源接觸器是由PSS控制的帶有反饋回路的監測的雙通道輸出來(lái)控制的，確保在觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)時(shí)，能夠確保有效地切斷輸出。

    而TWK的角度編碼器TMN 50_SA 4096R32768 S1 S Nxx用來(lái)作為安全的絕對編碼器。該編碼器由兩個(gè)冗余、結構相同的系統對于角度進(jìn)行檢測，信號通過(guò)CAN端口進(jìn)行串行通信，每個(gè)編碼器有兩個(gè)CAN總線(xiàn)的節點(diǎn)，通過(guò)這兩個(gè)CAN總線(xiàn)的結點(diǎn)，冗余輸出到控制系統。

    系統的控制器使用的是緊湊型的可編程安全系統PSS 3047-3 ETH-2 CANopen作為控制器。使用Pilz開(kāi)發(fā)的CANopen軟件功能包ST SB CANopen Master，PSS 3047可以作為CAN總線(xiàn)的主站。在標準部分使用功能塊FB090執行編碼器的初始化，FB091和FB092進(jìn)行兩個(gè)編碼器信號的處理。在安全部分，PSS3047通過(guò)FB091和FB092處理之后的編碼器數據，檢測絕對值編碼器信號的外部偏移和內部偏移。外部偏移指的是當前值與參考點(diǎn)之間的偏移，而內部偏移指的兩個(gè)通道數據之間的偏移。通過(guò)安全功能塊SB225進(jìn)行控制，當偏移量超過(guò)設定值時(shí)，將可靠地切斷相應的輸出。 

    通過(guò)這樣產(chǎn)品設計，一臺有兩個(gè)提升裝置的起重機系統，可以由一個(gè)PSS 3047-3 ETH-2 CANopen和兩個(gè)TMN的角度編碼器來(lái)檢測，如圖2所示。如果是一個(gè)有兩個(gè)運動(dòng)方向的物料傳送系統，也可以通過(guò)一個(gè)PSS 3074-3 ETH-2 CANopen進(jìn)行控制，如圖3所示。

                                     圖2 有兩個(gè)提升裝置的起重機

                                  圖3  有兩個(gè)傳輸方向的托盤(pán)物流裝置

     除了安全距離控制外，在一套PSS系統中，還能使用其他安全功能塊，例如急?；蛘吖鈻趴刂茐K，來(lái)控制外圍的安全點(diǎn)，作為常規的安全控制器以替代安全繼電器。通過(guò)與PVIS OPC Server的結合，還能在工作站上能夠以圖形化的方式顯示PSS的診斷信息，如圖4所示。

    與其他廠(chǎng)商所提供的安全解決方案相比，通過(guò)PSS 3000，不僅能夠對兩個(gè)絕對值編碼器組成的安全系統進(jìn)行控制，對于由一個(gè)絕對值編碼器和一個(gè)限位組成的系統，同樣也能進(jìn)行控制。因此，在使用安全控制系統對起重機械進(jìn)行控制時(shí)，不需要對原有系統的機械部分進(jìn)行更改，并且不需要再使用單個(gè)的安全繼電器對急停對外圍安全點(diǎn)進(jìn)行控制，減少機械和電氣部分的工作量，同時(shí)可以有效地簡(jiǎn)化起重機械的安全控制系統。

                                      圖 4 PSS的擴展應用