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摘要：本文闡述了德國(guó)皮爾磁（Pilz）公司的安全理念、安全控制技術(shù)和安全產(chǎn)品的原理和特點(diǎn)，并針對(duì)安全產(chǎn)品在北京奧運(yùn)舞臺(tái)項(xiàng)目中的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用，進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵字：皮爾磁（Pilz） 安全理念  安全控制技術(shù)  安全繼電器模塊  舞臺(tái)機(jī)械

    奧運(yùn)會(huì)是一個(gè)國(guó)家和民族向全世界展示自己獨(dú)特歷史文化風(fēng)貌的盛大文化慶典，同時(shí)也是奧林匹克文化遺產(chǎn)的重要組成部分，意義非常重大?！熬G色奧運(yùn)、人文奧運(yùn)、科技奧運(yùn)”的口號(hào)會(huì)貫穿在整個(gè)奧運(yùn)比賽期間，乃至于今后的很長(zhǎng)一段時(shí)間。說(shuō)到“科技奧運(yùn)”，我們就不得不提到在奧運(yùn)舞臺(tái)項(xiàng)目上使用的各種各樣的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備，那么在舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備上又會(huì)應(yīng)用到的什么樣的新技術(shù)和新產(chǎn)品呢？

    在這里我們只就安全控制技術(shù)和安全產(chǎn)品在奧運(yùn)舞臺(tái)項(xiàng)目中的應(yīng)用做一些簡(jiǎn)單的介紹。

    首先我們先來(lái)了解一下德國(guó)皮爾磁公司。德國(guó)皮爾磁公司是一家致力于安全技術(shù)開(kāi)發(fā)、安全產(chǎn)品推廣的專(zhuān)業(yè)廠家，分布在全球的23家子公司和分支機(jī)構(gòu)組成了她的全球銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)；她是一位“安全大使”，她提倡的安全理念正在影響著越來(lái)越多的人。

    那么舞臺(tái)設(shè)備會(huì)是些什么樣的設(shè)備呢？舞臺(tái)項(xiàng)目中涉及到的各類(lèi)機(jī)械設(shè)備上，皮爾磁的安全技術(shù)和安全產(chǎn)品又是如何應(yīng)用的呢？

    讓我們先來(lái)了解一下什么是舞臺(tái)機(jī)械，舞臺(tái)機(jī)械是為了使演出的效果更加完美，從而引領(lǐng)觀眾進(jìn)入更深的藝術(shù)境界而采用的各類(lèi)機(jī)械裝置的總稱(chēng)，是藝術(shù)創(chuàng)作必不可少的科學(xué)技術(shù)結(jié)晶。為了適應(yīng)當(dāng)代表演藝術(shù)的要求，舞臺(tái)機(jī)械也需要精度、系列化的機(jī)械系統(tǒng)。由于采用了先進(jìn)的技術(shù)，因此控制精度可以達(dá)到很高，平穩(wěn)性、寧?kù)o度、安全性等也均能滿(mǎn)足使用要求，令演出成為更加絢麗多彩的舞臺(tái)藝術(shù)，滿(mǎn)足人們高尚的精神需要。
舞臺(tái)機(jī)械主要應(yīng)用于各類(lèi)劇場(chǎng)、會(huì)堂、電視演播廳、多功能廳、體育館等文化娛樂(lè)場(chǎng)所。按功能可分為劇場(chǎng)專(zhuān)用設(shè)備和其他各類(lèi)特殊機(jī)械。

    舞臺(tái)機(jī)械的安全性指標(biāo)主要包括設(shè)備安全、人身安全和電氣安全等三方面，而且，這三個(gè)因素相互關(guān)聯(lián)、相互影響，有時(shí)是不可分割的。

    設(shè)備安全是指舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備在規(guī)定的工作條件下長(zhǎng)期使用不產(chǎn)生意外事故的能力；在發(fā)生臨時(shí)故障時(shí)能在降低后的技術(shù)參數(shù)下繼續(xù)工作的能力；舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備對(duì)非正常工作狀態(tài)的感知、顯示和報(bào)警的能力。這種能力或性能通常是由機(jī)械設(shè)計(jì)本身和電氣控制共同完成的；考慮在演出中盡快排除舞臺(tái)機(jī)械的臨時(shí)故障的能力，使舞臺(tái)機(jī)械的故障盡量能不影響演出的正常進(jìn)行。換句話說(shuō)就是，如何保證我們的奧運(yùn)活動(dòng)在演出期間絕對(duì)不能停頓，當(dāng)然這里又會(huì)涉及到很多新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用。

    還有電氣安全，電氣安全主要是指防止觸電、電氣引發(fā)火災(zāi)等事宜。由于演出現(xiàn)場(chǎng)的人員比較龐雜，走動(dòng)頻繁，因此電氣安全也決不是一件小事。

    這些安全問(wèn)題都不是本文需要說(shuō)明的重點(diǎn)，因此一筆帶過(guò)。

    現(xiàn)在，讓我們重點(diǎn)來(lái)看一看如果舞臺(tái)的機(jī)械設(shè)備涉及到了人身安全問(wèn)題，我們?cè)撛鯓愚k呢？我們知道，舞臺(tái)的臺(tái)下通常會(huì)用到升降機(jī)，將演員運(yùn)送到舞臺(tái)上或者舉升到更高的位置。臺(tái)下升降機(jī)的四周安裝有防護(hù)欄，避免有演員誤闖入升降機(jī)下被擠壓，造成人身的傷害。護(hù)欄上通常裝有兩個(gè)柵欄門(mén)，柵欄門(mén)上就使用了安全門(mén)開(kāi)關(guān)。當(dāng)然每個(gè)舞臺(tái)都可能有若干臺(tái)升降機(jī)。那么意味著，舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，如果遇到了特殊的情況，該停下來(lái)而沒(méi)有停下來(lái)，并且讓人員處于高度危險(xiǎn)的境況之中，怎么辦？

    在這里我首先解釋一下一個(gè)容易混淆的問(wèn)題，就是舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的區(qū)別。

    那么什么是控制系統(tǒng)呢？舉個(gè)小例子，我們經(jīng)常會(huì)乘坐電梯，電梯的控制器會(huì)根據(jù)人員按下的樓層信息，分析此時(shí)電梯的運(yùn)行方向、電梯運(yùn)行的同方向是否有其他的呼梯信號(hào)、電梯間的門(mén)是否夾人或物、電梯間的門(mén)是否關(guān)閉到位等等，再驅(qū)動(dòng)電梯的曳引裝置做出正確的運(yùn)行動(dòng)作，那么電梯就會(huì)停在人員希望到達(dá)的樓層，其實(shí)這時(shí)主要是電梯的控制系統(tǒng)在起作用，為了增加電梯的可靠性，我們通常會(huì)采用冗余的控制技術(shù)。從這個(gè)角度講，我們就可以理解我們?cè)鯓幼霾拍茏寠W運(yùn)的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備不會(huì)意外停止了。

    了解了控制系統(tǒng)能起到的作用，我們?cè)賮?lái)看看什么是安全系統(tǒng)吧。還是前面講到的電梯的例子，一旦電梯出現(xiàn)了故障，如失控了，電梯急速下墜，那么安全系統(tǒng)及安全相關(guān)設(shè)施就要起作用了。實(shí)際上皮爾磁的安全產(chǎn)品就是應(yīng)用在安全系統(tǒng)里的具體的控制器件。

    那么如何避免機(jī)器的不安全狀態(tài)？必須提供一種高度可靠的安全保護(hù)手段，最大限度地避免機(jī)器的不安全狀態(tài)、保護(hù)生產(chǎn)裝置和人身安全、防止惡性事故的發(fā)生。換句話說(shuō)，安全系統(tǒng)就是一旦事故發(fā)生，采用什么樣的保護(hù)手段，讓設(shè)備或系統(tǒng)能夠可靠地進(jìn)入到一種安全的狀態(tài)的技術(shù)。

    回到我們之前提到的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備上。遇到危險(xiǎn)情況，實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的安全保護(hù)，其核心其實(shí)就是使舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的危險(xiǎn)動(dòng)作停止下來(lái)。如何將機(jī)械設(shè)備從運(yùn)行狀態(tài)到停止下來(lái)呢？根據(jù)所使用的安全保護(hù)裝置的不同，可以有不同的安全停止功能，比如設(shè)備常見(jiàn)的緊急停止按鈕裝置。在正常運(yùn)行中使用的停止功能，必須要能夠避免機(jī)器設(shè)備、產(chǎn)品和加工過(guò)程被破壞，同時(shí)要能夠防止機(jī)器設(shè)備的重新啟動(dòng)，這就是對(duì)安全停止功能的要求。下面的這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)機(jī)械設(shè)備上使用的緊急停止按鈕，做出了詳細(xì)的要求：

    ——適用帶直接斷開(kāi)機(jī)構(gòu)的常閉觸點(diǎn)，IEC60947-5-5/-1

    ——按鈕為紅色，背景為黃色，形狀是掌型或蘑菇型，IEC60947-5-5，ISO13850，IEC90204-1 

    ——操動(dòng)頭被按下后，必須一直保持停止?fàn)顟B(tài)，只能用手復(fù)位，IEC60947-5-5，ISO13850 

    ——急停開(kāi)關(guān)在機(jī)器的仍和運(yùn)行狀態(tài)下均應(yīng)有效，并且優(yōu)先于其他任何控制，ISO13850，IEC60204-1 

    ——急停開(kāi)關(guān)的安裝位置應(yīng)在操作控制臺(tái)或工位附近，緊急情況能夠立即操動(dòng)開(kāi)關(guān)，ISO12100，ISO13850，IEC60204-1

    如果我們?cè)诳紤]搭建一個(gè)完整的安全控制系統(tǒng)，該怎么做？我們就以皮爾磁的安全產(chǎn)品來(lái)舉一個(gè)應(yīng)用的例子吧。

    如圖所示，一個(gè)急停按鈕（-S4）（注：帶有11/12、21/22兩副觸點(diǎn)）是做為一個(gè)安全系統(tǒng)的輸入信號(hào)輸入到安全繼電器模塊（-K3）中；

    帶強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)的繼電器（注：-K4與-K5組成了冗余的輸出結(jié)構(gòu)）是這個(gè)安全系統(tǒng)的輸出端，是通過(guò)安全繼電器模塊（-K3）內(nèi)的常開(kāi)輸出端子13/14控制的；繼電器/接觸器控制的負(fù)載可能就是拖動(dòng)升降機(jī)升降的電動(dòng)機(jī)了。

    同時(shí)在安全繼電器模塊（-K3）的S33、S34端子上串接了兩個(gè)繼電器（-K4、-K5）的常閉點(diǎn)做為安全系統(tǒng)的信號(hào)反饋，監(jiān)控外部中間繼電器的狀態(tài)。

    復(fù)位按鈕（-S3）實(shí)現(xiàn)的是手動(dòng)復(fù)位方式。需要說(shuō)明的是，不同的復(fù)位方式（自動(dòng)復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位）的采用并不影響安全控制系統(tǒng)的安全等級(jí)的。

    下圖就是一個(gè)最基本的安全控制系統(tǒng)，它涵蓋了安全控制系統(tǒng)最基本的幾個(gè)要素。輸入（急停按鈕）、控制模塊（安全繼電器）和輸出（帶強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)的中間繼電器／接觸器）就組成了一個(gè)最基本的安全控制系統(tǒng)；它們直接控制負(fù)載的安全停止動(dòng)作。反饋回路的連接與否則直接影響到了控制系統(tǒng)的安全等級(jí)。

    安全門(mén)開(kāi)關(guān)、安全光幕、安全地毯等等也都如緊急停止按鈕一樣，可以是做為一個(gè)安全系統(tǒng)的輸入信號(hào)來(lái)處理。

    我們通常提到的用于安全系統(tǒng)的安全繼電器模塊，如皮爾磁的安全繼電：器，就是這樣的一種安全產(chǎn)品。它甚至在器件內(nèi)部觸點(diǎn)出現(xiàn)熔焊的情況下，也能夠把電源從負(fù)載安全的移去。同時(shí)，通過(guò)內(nèi)部強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、啟動(dòng)檢測(cè)、復(fù)位、反饋等功能，以確保安全的狀態(tài)。

    那么為什么用于安全控制系統(tǒng)輸出端的繼電器/接觸器必須使用帶強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)的呢？強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)又是什么意思呢？強(qiáng)制斷開(kāi)觸點(diǎn)（Positive-guided Contact）是指繼電器/接觸器的整個(gè)工作過(guò)程中，該繼電器/接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)不同時(shí)處于閉合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)的繼電器/接觸器主要用于安全控制系統(tǒng)。

    那么林林總總的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備上什么樣的信號(hào)是需要進(jìn)入安全系統(tǒng)進(jìn)行處理呢？其實(shí)機(jī)械設(shè)備上的緊急停止按鈕、安全門(mén)開(kāi)關(guān)、操作模式、安全帶的控制、升降機(jī)氣缸的氣壓監(jiān)控、液壓油缸的速度監(jiān)控、位置監(jiān)控、制動(dòng)、鏈條和電機(jī)的控制和監(jiān)控、安檢、門(mén)控、接近開(kāi)關(guān)的時(shí)序檢驗(yàn)等都需要安全控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，并做出判斷，保證人員在設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時(shí)，保護(hù)人員的人身安全。

    其實(shí)在我們國(guó)內(nèi)的很多大型舞臺(tái)設(shè)備上，已經(jīng)逐漸在采用安全技術(shù)和安全產(chǎn)品。

結(jié)束語(yǔ)

    隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，安全問(wèn)題已經(jīng)凸現(xiàn)出來(lái)，因此如何提高機(jī)械設(shè)備的安全性，已經(jīng)越來(lái)越引起了國(guó)家和各個(gè)企業(yè)的高度重視。同時(shí)伴隨著我們國(guó)內(nèi)日益繁榮的政治、經(jīng)濟(jì)、文化的良好氛圍，舞臺(tái)機(jī)械行業(yè)必將更進(jìn)一步，會(huì)有長(zhǎng)足的發(fā)展。

    Pilz作為第一個(gè)安全繼電器的發(fā)明者，多年來(lái)一直致力于安全自動(dòng)化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。Pilz的各種產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用于設(shè)備制造行業(yè)，并且獲得客戶(hù)極大的認(rèn)可。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)安全生產(chǎn)、以人為本的經(jīng)營(yíng)理念的不斷認(rèn)知，我們相信，國(guó)內(nèi)從事舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)及生產(chǎn)大的廠商對(duì)安全自動(dòng)化技術(shù)的要求將會(huì)不斷提高。Pilz 將會(huì)保持客戶(hù)至上的公司理念，為舞臺(tái)機(jī)械制造領(lǐng)域的廣大用戶(hù)提供更加可靠、更高性?xún)r(jià)比、更先進(jìn)的安全與非安全的整體解決方案。