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上海銳譽實業有限公司

應用案例-安全繼電器,傳感器,交換機等

皮爾磁PSS3000在航運起重機械上的應用

隨著經濟化,國際海運運輸產業的也快速蓬勃發展。如何快速裝箱、卸貨呢?也對港口起重機械如何快速高效安全的工作有更高的要求。我們知道一般的港口起重機械在作業時,會有X(左右水平)和Z(上下)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,更可能對人員造成傷害 ,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,也可能會對人員造成重大傷害。 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運動方向進行可靠的檢測,以避免危險的發生。

  針對港口起重機械對安全位置檢測的需要,Pilz皮爾磁提供了使用PSS 3000作為安全位置檢測的解決方案,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CPU內部會被單獨處理。兩個CPU之間會相互比較結果,只有得到相同的結果時,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,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)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測的雙通道輸出來控制的,確保在觸發限位開關時,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、結構相同的系統對于角度進行檢測,信號通過CAN端口進行串行通信,每個編碼器有兩個CAN總線的節點,通過這兩個CAN總線的結點,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開發的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執行編碼器的初始化,FB091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之間的偏移,而內部偏移指的兩個通道數據之間的偏移。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。 

  通過這樣產品設計,一臺有兩個提升裝置的起重機系統,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,也可以通過一個PSS 3074-3 ETH-2 CANopen進行控制,如圖3所示。


圖2 有兩個提升裝置的起重機



圖3  有兩個傳輸方向的托盤物流裝置

  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,例如急停或者光柵控制塊,來控制外圍的安全點,作為常規的安全控制器以替代安全繼電器。通過與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。

  與其他廠商所提供的安全解決方案相比,通過PSS 3000,不僅能夠對兩個絕對值編碼器組成的安全系統進行控制,對于由一個絕對值編碼器和一個限位組成的系統,同樣也能進行控制。因此,在使用安全控制系統對起重機械進行控制時,不需要對原有系統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。


圖 4 PSS的擴展應用