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為了更好地利用可用建筑空間，并加速項(xiàng)目進(jìn)度,大型建筑工地越來(lái)越趨于高負(fù)荷運(yùn)作。重負(fù)荷塔式起重機(jī)對(duì)此類建筑工地的效率至關(guān)重要，現(xiàn)在的起重機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司 NTK 通過(guò)為塔式起重機(jī)提供先進(jìn)的新型安全系統(tǒng)而使解決以上問(wèn)題變得簡(jiǎn)單，即通過(guò)帶圓形或橢圓形駕駛窗的獨(dú)特駕駛室便可輕松加以識(shí)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(shí)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及工作和碰撞區(qū)域，達(dá)到 SIL3 （IEC 61508 和 62061） PLe (ISO 13849-1) 功能安全等級(jí)。借此，操作員能夠即時(shí)而全面地查看所有關(guān)鍵的起重機(jī)狀態(tài)指示器。現(xiàn)在還通過(guò)完全動(dòng)態(tài)的負(fù)載力矩計(jì)算，來(lái)控制起重機(jī)的最大移動(dòng)速度。這提供了無(wú)限可調(diào)的提升性能，而非使用更具限制性的分級(jí)最大速率帶，從而提高起重機(jī)生產(chǎn)力。

  采用 ABB AC500-S 的安全 PLC，由于具備內(nèi)置數(shù)學(xué)函數(shù)能力，因而簡(jiǎn)化了該控制升級(jí)項(xiàng)目。與其他安全控制器選項(xiàng)不同，PLC 支持三角數(shù)學(xué)函數(shù)，大大加快了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)起重機(jī)的負(fù)載安全計(jì)算。吊運(yùn)車位置、起重機(jī)半徑及負(fù)載和風(fēng)力條件均通過(guò) 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(shuō)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(guò)最大允許負(fù)載力矩，以防止起重機(jī)過(guò)載傾翻。現(xiàn)在可實(shí)時(shí)顯示相關(guān)狀態(tài)。只需一眼，操作員便可找到吊運(yùn)車或起重機(jī)的位置及其負(fù)載。當(dāng)你在擁擠的工地或高海拔地區(qū)工作時(shí)，這便是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。”

  NTK 一直處于起重機(jī)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(cè)試用戶，借助新型數(shù)學(xué)功能 AC500-S 安全 PLC，將控制系統(tǒng)升級(jí)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(guò)來(lái)，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(lái)說(shuō)，NTK 的新型控制系統(tǒng)約在 12 個(gè)月內(nèi)就被推向市場(chǎng)。但是，其中有一段時(shí)間為 NTK 與起重機(jī) OEM 客戶研發(fā)預(yù)發(fā)布的測(cè)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(gè)月時(shí)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(jìn)行編程，而是提供完整的安全認(rèn)證結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言。這種高級(jí)語(yǔ)言涵蓋了使用 IF 語(yǔ)句等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力，為 NTK 提供了更多靈活性來(lái)開發(fā)獨(dú)一無(wú)二的新型起重機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和用戶界面。此外還提供一個(gè)關(guān)鍵的開發(fā)工具 —— ABB 獨(dú)有的安全代碼分析器 (SCA)，助力 NTK 實(shí)現(xiàn)從寫入“標(biāo)準(zhǔn)”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(yàn)證用戶是否遵照安全編程規(guī)則或準(zhǔn)則。當(dāng) NTK 創(chuàng)建新的軟件模塊時(shí)，便可使用 SCA 工具進(jìn)行快速驗(yàn)證，該工具可執(zhí)行大量的檢查工作，例如驗(yàn)證變量命名是否正確及傳輸是否正常運(yùn)行，并自動(dòng)標(biāo)記代碼結(jié)構(gòu)是否復(fù)雜以及可能會(huì)導(dǎo)致軟件錯(cuò)誤的指令（如循環(huán)程序）。

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

  ABB 自動(dòng)化產(chǎn)品部門機(jī)械控制和自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理 Knud Jansen 說(shuō)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(jiǎn)單性。 NTK 的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素是使用高級(jí)結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言進(jìn)行編程的能力，以及強(qiáng)大的安全代碼分析器工具 —— 在開發(fā)和測(cè)試 PLC 代碼模塊時(shí)為軟件開發(fā)人員提供即時(shí)反饋。”

  NTK 的 PLC 起重機(jī)控制系統(tǒng)安裝于駕駛室內(nèi)受保護(hù)的機(jī)柜中。不過(guò)，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(qiáng)型功能安全 PLC 解決方案，例如常見于某些起重機(jī)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(biāo)準(zhǔn) 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(xiàng)目的復(fù)雜性和成本，并開辟新的應(yīng)用選項(xiàng)，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(xué)能力涵蓋一個(gè)強(qiáng)大的三角計(jì)算函數(shù)套件，包括 COS, SIN, TAN, ASIN, ACOS 和 LOG。這是復(fù)雜運(yùn)動(dòng)學(xué)中安全運(yùn)動(dòng)控制的理想之選 —— 如起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)械手和移動(dòng)平臺(tái)（自動(dòng)導(dǎo)引車）。

  AC500-S 安全 CPU 采用標(biāo)準(zhǔn)編輯器如結(jié)構(gòu)化文本 (ST)、梯形圖 (LD) 或功能塊圖 (FBD) 進(jìn)行編程，使得用戶能夠輕松地將控制系統(tǒng)提升到一個(gè)新的安全水平。這啟動(dòng)了快速學(xué)習(xí)曲線并促進(jìn)了快速應(yīng)用開發(fā) —— 降低了自動(dòng)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(yàn)證安全編程規(guī)則或準(zhǔn)則，進(jìn)一步加速應(yīng)用開發(fā)。這一強(qiáng)大工具已獲 TÜV SÜD 認(rèn)證，對(duì)軟件進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果記錄于技術(shù)報(bào)告中，驗(yàn)證了分析器的特性、標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性及安全應(yīng)用程序源代碼的語(yǔ)法正確性。

  另一個(gè)有價(jià)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(jiǎn)化認(rèn)證工作，降低發(fā)布后的維護(hù)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(kù)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(biāo)準(zhǔn)化功能塊，進(jìn)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(gè)獨(dú)立的安全處理器。即使非安全處理器處于停止或維護(hù)模式，或進(jìn)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(rèn)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(shí)測(cè)量壓力、溫度、位置和扭矩等參數(shù)，而無(wú)需 A/D 轉(zhuǎn)換或?qū)ｉT的電子裝置。這可以簡(jiǎn)化各種安全機(jī)械控制應(yīng)用的實(shí)施，例如卷?yè)P(yáng)機(jī)和起重設(shè)備中的制動(dòng)系統(tǒng)，起重機(jī)上的定位系統(tǒng)和溫度控制，風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)上的移動(dòng)平臺(tái)和選擇性關(guān)閉系統(tǒng)。

  為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安全控制模塊可作為主 PLC 解決方案的一部分進(jìn)行安裝，或安裝于使用 PROFINET/PROFIsafe 協(xié)議進(jìn)行鏈接的遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)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(wèn)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(biāo)準(zhǔn)，在起重機(jī)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(guó)韋爾特。公司致力于開發(fā)和制造完整的起重機(jī)控制系統(tǒng)，包括所有的安全、監(jiān)測(cè)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(wú)振動(dòng)啟動(dòng)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(jī)駕駛室 —— 可輕松安裝并連接至起重機(jī)機(jī)架。控制系統(tǒng)被集成到很多無(wú)塔頭式、俯仰式和無(wú)塔頭變幅式起重機(jī)之中。客戶包括起重機(jī)制造商 Jost Cranes, Crane Tec 和 BBL