摘要：本文闡述了德國皮爾磁（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)，并針對安全產(chǎn)品在北京奧運舞臺項目中的舞臺機械設備上的應用，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  舞臺機械

    奧運會(huì )是一個(gè)國家和民族向全世界展示自己獨特歷史文化風(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、人文奧運、科技奧運”的口號會(huì )貫穿在整個(gè)奧運比賽期間，乃至于今后的很長(cháng)一段時(shí)間。說(shuō)到“科技奧運”，我們就不得不提到在奧運舞臺項目上使用的各種各樣的舞臺機械設備，那么在舞臺機械設備上又會(huì )應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)品在奧運舞臺項目中的應用做一些簡(jiǎn)單的介紹。

    首先我們先來(lái)了解一下德國皮爾磁公司。德國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(chǎng)家，分布在全球的23家子公司和分支機構組成了她的全球銷(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(zhù)越來(lái)越多的人。

    那么舞臺設備會(huì )是些什么樣的設備呢？舞臺項目中涉及到的各類(lèi)機械設備上，皮爾磁的安全技術(shù)和安全產(chǎn)品又是如何應用的呢？

    讓我們先來(lái)了解一下什么是舞臺機械，舞臺機械是為了使演出的效果更加完美，從而引領(lǐng)觀(guān)眾進(jìn)入更深的藝術(shù)境界而采用的各類(lèi)機械裝置的總稱(chēng)，是藝術(shù)創(chuàng )作必不可少的科學(xué)技術(shù)結晶。為了適應當代表演藝術(shù)的要求，舞臺機械也需要精度、系列化的機械系統。由于采用了先進(jìn)的技術(shù)，因此控制精度可以達到很高，平穩性、寧靜度、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藝術(shù)，滿(mǎn)足人們高尚的精神需要。
舞臺機械主要應用于各類(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)用設備和其他各類(lèi)特殊機械。

    舞臺機械的安全性指標主要包括設備安全、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。

    設備安全是指舞臺機械設備在規定的工作條件下長(cháng)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)參數下繼續工作的能力；舞臺機械設備對非正常工作狀態(tài)的感知、顯示和報警的能力。這種能力或性能通常是由機械設計本身和電氣控制共同完成的；考慮在演出中盡快排除舞臺機械的臨時(shí)故障的能力，使舞臺機械的故障盡量能不影響演出的正常進(jìn)行。換句話(huà)說(shuō)就是，如何保證我們的奧運活動(dòng)在演出期間絕對不能停頓，當然這里又會(huì )涉及到很多新技術(shù)和新設備的應用。

    還有電氣安全，電氣安全主要是指防止觸電、電氣引發(fā)火災等事宜。由于演出現場(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)。

    現在，讓我們重點(diǎn)來(lái)看一看如果舞臺的機械設備涉及到了人身安全問(wèn)題，我們該怎樣辦呢？我們知道，舞臺的臺下通常會(huì )用到升降機，將演員運送到舞臺上或者舉升到更高的位置。臺下升降機的四周安裝有防護欄，避免有演員誤闖入升降機下被擠壓，造成人身的傷害。護欄上通常裝有兩個(gè)柵欄門(mén)，柵欄門(mén)上就使用了安全門(mén)開(kāi)關(guān)。當然每個(gè)舞臺都可能有若干臺升降機。那么意味著(zhù)，舞臺機械設備在運行的過(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，就是舞臺機械設備的控制系統和安全系統的區別。

    那么什么是控制系統呢？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 )根據人員按下的樓層信息，分析此時(shí)電梯的運行方向、電梯運行的同方向是否有其他的呼梯信號、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，再驅動(dòng)電梯的曳引裝置做出正確的運行動(dòng)作，那么電梯就會(huì )停在人員希望到達的樓層，其實(shí)這時(shí)主要是電梯的控制系統在起作用，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怎樣做才能讓奧運的舞臺機械設備不會(huì )意外停止了。

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

    那么如何避免機器的不安全狀態(tài)？必須提供一種高度可靠的安全保護手段，最大限度地避免機器的不安全狀態(tài)、保護生產(chǎn)裝置和人身安全、防止惡性事故的發(fā)生。換句話(huà)說(shuō)，安全系統就是一旦事故發(fā)生，采用什么樣的保護手段，讓設備或系統能夠可靠地進(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機械設備上。遇到危險情況，實(shí)現舞臺機械設備的安全保護，其核心其實(shí)就是使舞臺機械設備的危險動(dòng)作停止下來(lái)。如何將機械設備從運行狀態(tài)到停止下來(lái)呢？根據所使用的安全保護裝置的不同，可以有不同的安全停止功能，比如設備常見(jiàn)的緊急停止按鈕裝置。在正常運行中使用的停止功能，必須要能夠避免機器設備、產(chǎn)品和加工過(guò)程被破壞，同時(shí)要能夠防止機器設備的重新啟動(dòng)，這就是對安全停止功能的要求。下面的這些國際標準中針對機械設備上使用的緊急停止按鈕，做出了詳細的要求：

    ——適用帶直接斷開(kāi)機構的常閉觸點(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，必須一直保持停止狀態(tài)，只能用手復位，IEC60947-5-5，ISO13850 

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

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

    如果我們在考慮搭建一個(gè)完整的安全控制系統，該怎么做？我們就以皮爾磁的安全產(chǎn)品來(lái)舉一個(gè)應用的例子吧。

    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)安全系統的輸入信號輸入到安全繼電器模塊（-K3）中；

    帶強制斷開(kāi)觸點(diǎn)的繼電器（注：-K4與-K5組成了冗余的輸出結構）是這個(gè)安全系統的輸出端，是通過(guò)安全繼電器模塊（-K3）內的常開(kāi)輸出端子13/14控制的；繼電器/接觸器控制的負載可能就是拖動(dòng)升降機升降的電動(dòng)機了。

    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)做為安全系統的信號反饋，監控外部中間繼電器的狀態(tài)。

    復位按鈕（-S3）實(shí)現的是手動(dòng)復位方式。需要說(shuō)明的是，不同的復位方式（自動(dòng)復位、手動(dòng)復位）的采用并不影響安全控制系統的安全等級的。

    下圖就是一個(gè)最基本的安全控制系統，它涵蓋了安全控制系統最基本的幾個(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；它們直接控制負載的安全停止動(dòng)作。反饋回路的連接與否則直接影響到了控制系統的安全等級。

    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)安全系統的輸入信號來(lái)處理。

    我們通常提到的用于安全系統的安全繼電器模塊，如皮爾磁的安全繼電：器，就是這樣的一種安全產(chǎn)品。它甚至在器件內部觸點(diǎn)出現熔焊的情況下，也能夠把電源從負載安全的移去。同時(shí)，通過(guò)內部強制斷開(kāi)觸點(diǎn)的結構、啟動(dòng)檢測、復位、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輸出端的繼電器/接觸器必須使用帶強制斷開(kāi)觸點(diǎn)的呢？強制斷開(kāi)觸點(diǎn)又是什么意思呢？強制斷開(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)的結構，此結構的繼電器/接觸器主要用于安全控制系統。

    那么林林總總的舞臺機械設備上什么樣的信號是需要進(jìn)入安全系統進(jìn)行處理呢？其實(shí)機械設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、升降機氣缸的氣壓監控、液壓油缸的速度監控、位置監控、制動(dòng)、鏈條和電機的控制和監控、安檢、門(mén)控、接近開(kāi)關(guān)的時(shí)序檢驗等都需要安全控制系統進(jìn)行處理，并做出判斷，保證人員在設備出現異常狀況時(shí)，保護人員的人身安全。

    其實(shí)在我們國內的很多大型舞臺設備上，已經(jīng)逐漸在采用安全技術(shù)和安全產(chǎn)品。

結束語(yǔ)

    隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，安全問(wèn)題已經(jīng)凸現出來(lái)，因此如何提高機械設備的安全性，已經(jīng)越來(lái)越引起了國家和各個(gè)企業(yè)的高度重視。同時(shí)伴隨著(zhù)我們國內日益繁榮的政治、經(jīng)濟、文化的良好氛圍，舞臺機械行業(yè)必將更進(jìn)一步，會(huì )有長(cháng)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)和標準自動(dòng)化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。Pilz的各種產(chǎn)品被廣泛的應用于設備制造行業(yè)，并且獲得客戶(hù)極大的認可。隨著(zhù)國內對安全生產(chǎn)、以人為本的經(jīng)營(yíng)理念的不斷認知，我們相信，國內從事舞臺機械設計及生產(chǎn)大的廠(chǎng)商對安全自動(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，為舞臺機械制造領(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。