随着国内航运产业的快速发展，港口起重机械也越来越多地出现在各个港口、码头。一般的港口起重机械在作业时，会有X轴和Z轴两个运动方向，Z轴上错误的信号会导致货物被提升到过高的位置，造成货物坠落，对人员造成伤害 ，而X轴上的错误信号会导致货物在错误的位置被放置，造成货物坠落，也会对人员造成伤害。 因此，作为危险等级较高的机械，安全控制系统需要对这两个运动方向进行可靠的检测，以避免危险的发生。
　　针对安全位置检测的需要，Pilz提供了使用PSS 3000作为安全位置检测的解决方案，最高可达到安全等级3级和PL d。
　　PSS系列安全PLC被分为一个故障安全部分和一个标准部分。仅故障安全部分可以处理安全相关功能，并且故障安全部分和标准部分之间的通讯互不产生影响。CPU中的故障安全部分被设计为多通道和相异的结构，以确保高的安全等级。所有的输入和输出与中间变量，在每个CPU内部会被单独处理。两个CPU之间会相互比较结果，只有得到相同的结果时，输入和输出信号才可用。

　　图1 带有提升装置的起重机

　　图1为一台起重机的示意图。起重机是用于在不同工位之间传输工件的装置。在起重机工作时，需要准确地知道工件被提升或落下时小车在X轴的位置，以避免工件在垂直运动时对人体造成伤害。而起重机垂直方向的运动是由一个第三方提供的NC控制器来控制的。PSS通过安全限位开关（如PSEN系列）来监测Z轴的位置运动，并通过绝对编码器来获取x轴的位置信号，这些都是与NC控制器独立的。PSS只有在起重机的Z轴没有过限（即安全限位开关未被触发）以及绝对值编码器正确地记录了水平位置的情况下起重机才能动作。
　　显然，无论是限位开关的信号还是绝对值编码器的信号，都是安全相关的，只有准确获得这些信号，才能避免事故的发生，保证操作人员的人身安全。
　　在使用PSS3000作为安全控制器的应用中，限位开关是测试脉冲双通道接线进入PSS，能够检测输入部分的断线、接地、短路等故障。并且起重机的电源接触器是由PSS控制的带有反馈回路的监测的双通道输出来控制的，确保在触发限位开关时，能够确保有效地切断输出。
　　而TWK的角度编码器TMN 50_SA 4096R32768 S1 S Nxx用来作为安全的绝对编码器。该编码器由两个冗余、结构相同的系统对于角度进行检测，信号通过CAN端口进行串行通信www.cechina.cn，每个编码器有两个CAN总线的节点，通过这两个CAN总线的结点，冗余输出到控制系统。
　　系统的控制器使用的是紧凑型的可编程安全系统PSS 3047-3 ETH-2 CANopen作为控制器。使用Pilz开发的CANopen软件功能包ST SB CANopen Master，PSS 3047可以作为CAN总线的主站。在标准部分使用功能块FB090执行编码器的初始化，FB091和FB092进行两个编码器信号的处理。在安全部分，PSS3047通过FB091和FB092处理之后的编码器数据，检测绝对值编码器信号的外部偏移和内部偏移。外部偏移指的是当前值与参考点之间的偏移CONTROL ENGINEERING China版权所有，而内部偏移指的两个通道数据之间的偏移。通过安全功能块SB225进行控制，当偏移量超过设定值时CONTROL ENGINEERING China版权所有，将可靠地切断相应的输出。
　　通过这样产品设计，一台有两个提升装置的起重机系统，可以由一个PSS 3047-3 ETH-2 CANopen和两个TMN的角度编码器来检测控制工程网版权所有，如图2所示。如果是一个有两个运动方向的物料传送系统，也可以通过一个PSS 3074-3 ETH-2 CANopen进行控制，如图3所示。

　　图2 有两个提升装置的起重机

　　图3  有两个传输方向的托盘物流装置

　　除了安全距离控制外，在一套PSS系统中，还能使用其他安全功能块，例如急停或者光栅控制块，来控制外围的安全点，作为常规的安全控制器以替代安全继电器。通过与PVIS OPC Server的结合，还能在工作站上能够以图形化的方式显示PSS的诊断信息，如图4所示。
　　与其他厂商所提供的安全解决方案相比，通过PSS 3000，不仅能够对两个绝对值编码器组成的安全系统进行控制，对于由一个绝对值编码器和一个限位组成的系统控制工程网版权所有，同样也能进行控制。因此，在使用安全控制系统对起重机械进行控制时，不需要对原有系统的机械部分进行更改，并且不需要再使用单个的安全继电器对急停对外围安全点进行控制，减少机械和电气部分的工作量，同时可以有效地简化起重机械的安全控制系统。

　　图 4 PSS的扩展应用