隨著國內(nèi)航運產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,港口起重機械也越來越多地出現(xiàn)在各個港口、碼頭。一般的港口起重機械在作業(yè)時,會有X軸和Z軸兩個運動方向,Z軸上錯誤的信號會導致貨物被提升到過高的位置,造成貨物墜落,對人員造成傷害 ,而X軸上的錯誤信號會導致貨物在錯誤的位置被放置,造成貨物墜落,也會對人員造成傷害。 因此,作為危險等級較高的機械,安全控制系統(tǒng)需要對這兩個運動方向進行可靠的檢測,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PLd。
PSS系列安全PLC被分為一個故障安全部分和一個標準部分。僅故障安全部分可以處理安全相關功能,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(jié)構(gòu),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CPU內(nèi)部會被單獨處理。兩個CPU之間會相互比較結(jié)果,只有得到相同的結(jié)果時,輸入和輸出信號才可用。
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圖1 帶有提升裝置的起重機[/align]
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,需要準確地知道工件被提升或落下時小車在X軸的位置,以避免工件在垂直運動時對人體造成傷害。而起重機垂直方向的運動是由一個第三方提供的NC控制器來控制的。PSS通過安全限位開關(如PSEN系列)來監(jiān)測Z軸的位置運動,并通過絕對編碼器來獲取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軸沒有過限(即安全限位開關未被觸發(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作。
顯然,無論是限位開關的信號還是絕對值編碼器的信號,都是安全相關的,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,限位開關是測試脈沖雙通道接線進入PSS,能夠檢測輸入部分的斷線、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(jiān)測的雙通道輸出來控制的,確保在觸發(fā)限位開關時,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用來作為安全的絕對編碼器。該編碼器由兩個冗余、結(jié)構(gòu)相同的系統(tǒng)對于角度進行檢測,信號通過CAN端口進行串行通信,每個編碼器有兩個CAN總線的節(jié)點,通過這兩個CAN總線的結(jié)點,冗余輸出到控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)的控制器使用的是緊湊型的可編程安全系統(tǒng)PSS 3047-3 ETH-2 CANopen作為控制器。使用Pilz開發(fā)的CANopen軟件功能包ST SB CANopen Master,PSS 3047可以作為CAN總線的主站。在標準部分使用功能塊FB090執(zhí)行編碼器的初始化,F(xiàn)B091和FB092進行兩個編碼器信號的處理。在安全部分,PSS3047通過FB091和FB092處理之后的編碼器數(shù)據(jù),檢測絕對值編碼器信號的外部偏移和內(nèi)部偏移。外部偏移指的是當前值與參考點之間的偏移,而內(nèi)部偏移指的兩個通道數(shù)據(jù)之間的偏移。通過安全功能塊SB225進行控制,當偏移量超過設定值時,將可靠地切斷相應的輸出。
通過這樣產(chǎn)品設計,一臺有兩個提升裝置的起重機系統(tǒng),可以由一個PSS 3047-3 ETH-2 CANopen和兩個TMN的角度編碼器來檢測,如圖2所示。如果是一個有兩個運動方向的物料傳送系統(tǒng),也可以通過一個PSS 3074-3 ETH-2 CANopen進行控制,如圖3所示。
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圖2 有兩個提升裝置的起重機[/align]
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圖3 有兩個傳輸方向的托盤物流裝置[/align]
除了安全距離控制外,在一套PSS系統(tǒng)中,還能使用其他安全功能塊,例如急停或者光柵控制塊,來控制外圍的安全點,作為常規(guī)的安全控制器以替代安全繼電器。通過與PVIS OPC Server的結(jié)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。
與其他廠商所提供的安全解決方案相比,通過PSS 3000,不僅能夠?qū)蓚€絕對值編碼器組成的安全系統(tǒng)進行控制,對于由一個絕對值編碼器和一個限位組成的系統(tǒng),同樣也能進行控制。因此,在使用安全控制系統(tǒng)對起重機械進行控制時,不需要對原有系統(tǒng)的機械部分進行更改,并且不需要再使用單個的安全繼電器對急停對外圍安全點進行控制,減少機械和電氣部分的工作量,同時可以有效地簡化起重機械的安全控制系統(tǒng)。
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圖 4 PSS的擴展應用[/align]