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為了更好地利用可用建筑空間，并加速項目進度,大型建筑工地越來越趨于高負荷運作。重負荷塔式起重機對此類建筑工地的效率至關(guān)重要，現(xiàn)在的起重機操作員通常需要在極為復(fù)雜的 3D 空間內(nèi)工作，其中很多區(qū)域都可能發(fā)生碰撞。

  起重機控制系統(tǒng)設(shè)計公司 NTK 通過為塔式起重機提供先進的新型安全系統(tǒng)而使解決以上問題變得簡單，即通過帶圓形或橢圓形駕駛窗的獨特駕駛室便可輕松加以識別。NTK 目前采用基于新一代 ABB 安全 PLC 的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可持續(xù)監(jiān)控實時負載轉(zhuǎn)矩以及工作和碰撞區(qū)域，達到 SIL3 （IEC 61508 和 62061） PLe (ISO 13849-1) 功能安全等級。借此，操作員能夠即時而全面地查看所有關(guān)鍵的起重機狀態(tài)指示器。現(xiàn)在還通過完全動態(tài)的負載力矩計算，來控制起重機的最大移動速度。這提供了無限可調(diào)的提升性能，而非使用更具限制性的分級最大速率帶，從而提高起重機生產(chǎn)力。

  采用 ABB AC500-S 的安全 PLC，由于具備內(nèi)置數(shù)學函數(shù)能力，因而簡化了該控制升級項目。與其他安全控制器選項不同，PLC 支持三角數(shù)學函數(shù)，大大加快了靜態(tài)和動態(tài)起重機的負載安全計算。吊運車位置、起重機半徑及負載和風力條件均通過 NTK 的觸摸屏圖形用戶界面顯示。

  NTK 工程師事務(wù)所創(chuàng)始人之一 Ralf Tensing 說道：“安全 PLC 執(zhí)行復(fù)雜的安全算術(shù)函數(shù)，以監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)。此外，其確保不超過最大允許負載力矩，以防止起重機過載傾翻。現(xiàn)在可實時顯示相關(guān)狀態(tài)。只需一眼，操作員便可找到吊運車或起重機的位置及其負載。當你在擁擠的工地或高海拔地區(qū)工作時，這便是一個巨大的優(yōu)勢。”

  NTK 一直處于起重機控制安全的第一線。關(guān)于新一代控制系統(tǒng)，NTK 同意成為 ABB 的測試用戶，借助新型數(shù)學功能 AC500-S 安全 PLC，將控制系統(tǒng)升級為雙 PLC 體系。這使得 NTK 能夠在開發(fā)階段早期便接觸到新型安全 PLC。反過來，NTK 開發(fā)人員也向 ABB 提供 PLC 及開發(fā)工具的相關(guān)反饋。

  總的來說，NTK 的新型控制系統(tǒng)約在 12 個月內(nèi)就被推向市場。但是，其中有一段時間為 NTK 與起重機 OEM 客戶研發(fā)預(yù)發(fā)布的測試版，由客戶提供新型安全控制系統(tǒng)的反饋信息。新型安全代碼本身在很短的三個月時間內(nèi)便開發(fā)完成，這很大程度上歸因于 ABB 編程工具的高質(zhì)量。

  AC500-S 并非采用專用安全 PLC 功能塊進行編程，而是提供完整的安全認證結(jié)構(gòu)化文本編程語言。這種高級語言涵蓋了使用 IF 語句等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力，為 NTK 提供了更多靈活性來開發(fā)獨一無二的新型起重機安全監(jiān)測系統(tǒng)和用戶界面。此外還提供一個關(guān)鍵的開發(fā)工具 —— ABB 獨有的安全代碼分析器 (SCA)，助力 NTK 實現(xiàn)從寫入“標準”PLC 控制代碼到生成安全 PLC 代碼的轉(zhuǎn)變。該工具根據(jù) IEC 61508-3，驗證用戶是否遵照安全編程規(guī)則或準則。當 NTK 創(chuàng)建新的軟件模塊時，便可使用 SCA 工具進行快速驗證，該工具可執(zhí)行大量的檢查工作，例如驗證變量命名是否正確及傳輸是否正常運行，并自動標記代碼結(jié)構(gòu)是否復(fù)雜以及可能會導(dǎo)致軟件錯誤的指令（如循環(huán)程序）。

  NTK 整體開發(fā)環(huán)境的另一個重要組成部分是 ABB Automation Builder 工具套件。這為 NTK 等控制系統(tǒng)項目中使用的各種自動化組件提供集成開發(fā)環(huán)境 —— 從 PLC、安全 PLC 和運動控制器到驅(qū)動器和 HMI。該工具顯著降低了軟件復(fù)雜性，縮短了上市時間。

  ABB 自動化產(chǎn)品部門機械控制和自動化產(chǎn)品經(jīng)理 Knud Jansen 說道：“該應(yīng)用程序闡明了 PLC 用戶采用基于 PLC 的安全控制系統(tǒng)體系的簡單性。 NTK 的關(guān)鍵驅(qū)動因素是使用高級結(jié)構(gòu)化文本語言進行編程的能力，以及強大的安全代碼分析器工具 —— 在開發(fā)和測試 PLC 代碼模塊時為軟件開發(fā)人員提供即時反饋。”

  NTK 的 PLC 起重機控制系統(tǒng)安裝于駕駛室內(nèi)受保護的機柜中。不過，還可提供“極端條件”版 PLC，使用戶能夠配置適用于惡劣條件和極端氣候的加強型功能安全 PLC 解決方案，例如常見于某些起重機和絞車應(yīng)用。

  ABB 安全 PLC的 硬件保留了與非安全應(yīng)用的AC500 PLC 系列一致的外觀，擁有與標準 ABB CPU 和 I/O 模塊一致的尺寸，以及相同的安裝和布線方案。兩種類型的模塊可混合安裝于同一 PLC 中，從而允許系統(tǒng)執(zhí)行安全和非安全功能。借此可降低項目的復(fù)雜性和成本，并開辟新的應(yīng)用選項，如直接變量映射、控制系統(tǒng)安全和非安全變量之間的數(shù)據(jù)交換。

  AC500-S 的數(shù)學能力涵蓋一個強大的三角計算函數(shù)套件，包括 COS, SIN, TAN, ASIN, ACOS 和 LOG。這是復(fù)雜運動學中安全運動控制的理想之選 —— 如起重機、卷揚機、機械手和移動平臺（自動導(dǎo)引車）。

  AC500-S 安全 CPU 采用標準編輯器如結(jié)構(gòu)化文本 (ST)、梯形圖 (LD) 或功能塊圖 (FBD) 進行編程，使得用戶能夠輕松地將控制系統(tǒng)提升到一個新的安全水平。這啟動了快速學習曲線并促進了快速應(yīng)用開發(fā) —— 降低了自動化系統(tǒng)的總擁有成本。ABB 安全代碼分析器工具 SCA 根據(jù) IEC 61508-3，驗證安全編程規(guī)則或準則，進一步加速應(yīng)用開發(fā)。這一強大工具已獲 TÜV SÜD 認證，對軟件進行了嚴格的測試。測試結(jié)果記錄于技術(shù)報告中，驗證了分析器的特性、標準合規(guī)性及安全應(yīng)用程序源代碼的語法正確性。

  另一個有價值的影響是 PLC 代碼更為可靠、結(jié)構(gòu)更合理、更易讀取，有助于簡化認證工作，降低發(fā)布后的維護成本。AC500-S 安全編程編輯器支持遐邇聞名的 PLCopen 安全應(yīng)用庫文件 —— 包括緊急停止、模塊選擇器、雙手控制等安全應(yīng)用中使用的標準化功能塊，進一步助力降低成本和加速開發(fā)。此外，AC500-S 還支持廣泛的 IEC 數(shù)據(jù)類型，為程序員提供更大的靈活性。

  與某些安全 PLC 不同，ABB 的 AC500-S 擁有一個獨立的安全處理器。即使非安全處理器處于停止或維護模式，或進行在線變更，也可將安全 CPU 配置為工作狀態(tài)。ABB 提供 SIL3/PL e 認證安全 I/O 模塊供您選擇，包括數(shù)字輸入和輸出，并提供涵蓋 0-20 mA（或 4-20 mA）范圍的專用模擬電流輸入模塊。專用模擬電流輸入模塊可直接在應(yīng)用時測量壓力、溫度、位置和扭矩等參數(shù)，而無需 A/D 轉(zhuǎn)換或?qū)ｉT的電子裝置。這可以簡化各種安全機械控制應(yīng)用的實施，例如卷揚機和起重設(shè)備中的制動系統(tǒng)，起重機上的定位系統(tǒng)和溫度控制，風力發(fā)電渦輪機上的移動平臺和選擇性關(guān)閉系統(tǒng)。

  為了簡化系統(tǒng)設(shè)計，安全控制模塊可作為主 PLC 解決方案的一部分進行安裝，或安裝于使用 PROFINET/PROFIsafe 協(xié)議進行鏈接的遠程 I/O 機架中。這種網(wǎng)絡(luò)連接控制系統(tǒng)節(jié)省了布線和裝配成本，并避免干擾問題的出現(xiàn)。在此類應(yīng)用中，NTK 選擇使用 PROFINET / PROFIsafe 工業(yè)以太網(wǎng)標準，在起重機上執(zhí)行安全相關(guān)通信。

  NTK 工程師事務(wù)所創(chuàng)建于 2001 年，總部位于德國韋爾特。公司致力于開發(fā)和制造完整的起重機控制系統(tǒng)，包括所有的安全、監(jiān)測和控制組件。公司所擁有的技術(shù)包括已獲專利的回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，它將速度與極為順暢的無振動啟動和停止相結(jié)合。公司還提供一系列的控制解決方案，以滿足客戶需求，從控制模塊到完整的組合起重機駕駛室 —— 可輕松安裝并連接至起重機機架。控制系統(tǒng)被集成到很多無塔頭式、俯仰式和無塔頭變幅式起重機之中。客戶包括起重機制造商 Jost Cranes, Crane Tec 和 BBL