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摘要：本文闡述了德國皮爾磁（Pilz）公司的安全理念、安全控制技術和安全產品的原理和特點，并針對安全產品在北京奧運舞臺項目中的舞臺機械設備上的應用，進行了介紹。

關鍵字：皮爾磁（Pilz） 安全理念  安全控制技術  安全繼電器模塊  舞臺機械

    奧運會是一個國家和民族向全世界展示自己獨特歷史文化風貌的盛大文化慶典，同時也是奧林匹克文化遺產的重要組成部分，意義非常重大。“綠色奧運、人文奧運、科技奧運”的口號會貫穿在整個奧運比賽期間，乃至于今后的很長一段時間。說到“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應用到的什么樣的新技術和新產品呢？

    在這里我們只就安全控制技術和安全產品在奧運舞臺項目中的應用做一些簡單的介紹。

    首先我們先來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開發、安全產品推廣的專業廠家，分布在全球的23家子公司和分支機構組成了她的全球銷售網絡；她是一位“安全大使”，她提倡的安全理念正在影響著越來越多的人。

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

    讓我們先來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，從而引領觀眾進入更深的藝術境界而采用的各類機械裝置的總稱，是藝術創作必不可少的科學技術結晶。為了適應當代表演藝術的要求，舞臺機械也需要精度、系列化的機械系統。由于采用了先進的技術，因此控制精度可以達到很高，平穩性、寧靜度、安全性等也均能滿足使用要求，令演出成為更加絢麗多彩的舞臺藝術，滿足人們高尚的精神需要。
舞臺機械主要應用于各類劇場、會堂、電視演播廳、多功能廳、體育館等文化娛樂場所。按功能可分為劇場專用設備和其他各類特殊機械。

    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，這三個因素相互關聯、相互影響，有時是不可分割的。

    設備安全是指舞臺機械設備在規定的工作條件下長期使用不產生意外事故的能力；在發生臨時故障時能在降低后的技術參數下繼續工作的能力；舞臺機械設備對非正常工作狀態的感知、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行。換句話說就是，如何保證我們的奧運活動在演出期間絕對不能停頓，當然這里又會涉及到很多新技術和新設備的應用。

    還有電氣安全，電氣安全主要是指防止觸電、電氣引發火災等事宜。由于演出現場的人員比較龐雜，走動頻繁，因此電氣安全也決不是一件小事。

    這些安全問題都不是本文需要說明的重點，因此一筆帶過。

    現在，讓我們重點來看一看如果舞臺的機械設備涉及到了人身安全問題，我們該怎樣辦呢？我們知道，舞臺的臺下通常會用到升降機，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柵欄門，柵欄門上就使用了安全門開關。當然每個舞臺都可能有若干臺升降機。那么意味著，舞臺機械設備在運行的過程中，如果遇到了特殊的情況，該停下來而沒有停下來，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容易混淆的問題，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？舉個小例子，我們經常會乘坐電梯，電梯的控制器會根據人員按下的樓層信息，分析此時電梯的運行方向、電梯運行的同方向是否有其他的呼梯信號、電梯間的門是否夾人或物、電梯間的門是否關閉到位等等，再驅動電梯的曳引裝置做出正確的運行動作，那么電梯就會停在人員希望到達的樓層，其實這時主要是電梯的控制系統在起作用，為了增加電梯的可靠性，我們通常會采用冗余的控制技術。從這個角度講，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意外停止了。

    了解了控制系統能起到的作用，我們再來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設施就要起作用了。實際上皮爾磁的安全產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？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、保護生產裝置和人身安全、防止惡性事故的發生。換句話說，安全系統就是一旦事故發生，采用什么樣的保護手段，讓設備或系統能夠可靠地進入到一種安全的狀態的技術。

    回到我們之前提到的舞臺機械設備上。遇到危險情況，實現舞臺機械設備的安全保護，其核心其實就是使舞臺機械設備的危險動作停止下來。如何將機械設備從運行狀態到停止下來呢？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、產品和加工過程被破壞，同時要能夠防止機器設備的重新啟動，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：

    ——適用帶直接斷開機構的常閉觸點，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 

    ——操動頭被按下后，必須一直保持停止狀態，只能用手復位，IEC60947-5-5，ISO13850 

    ——急停開關在機器的仍和運行狀態下均應有效，并且優先于其他任何控制，ISO13850，IEC60204-1 

    ——急停開關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開關，ISO12100，ISO13850，IEC60204-1

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

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

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

    同時在安全繼電器模塊（-K3）的S33、S34端子上串接了兩個繼電器（-K4、-K5）的常閉點做為安全系統的信號反饋，監控外部中間繼電器的狀態。

    復位按鈕（-S3）實現的是手動復位方式。需要說明的是，不同的復位方式（自動復位、手動復位）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（帶強制斷開觸點的中間繼電器／接觸器）就組成了一個最基本的安全控制系統；它們直接控制負載的安全停止動作。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。

    安全門開關、安全光幕、安全地毯等等也都如緊急停止按鈕一樣，可以是做為一個安全系統的輸入信號來處理。

    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品。它甚至在器件內部觸點出現熔焊的情況下，也能夠把電源從負載安全的移去。同時，通過內部強制斷開觸點的結構、啟動檢測、復位、反饋等功能，以確保安全的狀態。

    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觸點的呢？強制斷開觸點又是什么意思呢？強制斷開觸點（Positive-guided Contact）是指繼電器/接觸器的整個工作過程中，該繼電器/接觸器的常開觸點和常閉觸點不同時處于閉合狀態的結構，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入安全系統進行處理呢？其實機械設備上的緊急停止按鈕、安全門開關、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、鏈條和電機的控制和監控、安檢、門控、接近開關的時序檢驗等都需要安全控制系統進行處理，并做出判斷，保證人員在設備出現異常狀況時，保護人員的人身安全。

    其實在我們國內的很多大型舞臺設備上，已經逐漸在采用安全技術和安全產品。

結束語

    隨著我國國民經濟的快速發展，安全問題已經凸現出來，因此如何提高機械設備的安全性，已經越來越引起了國家和各個企業的高度重視。同時伴隨著我們國內日益繁榮的政治、經濟、文化的良好氛圍，舞臺機械行業必將更進一步，會有長足的發展。

    Pilz作為第一個安全繼電器的發明者，多年來一直致力于安全自動化技術和標準自動化技術的研究和開發。Pilz的各種產品被廣泛的應用于設備制造行業，并且獲得客戶極大的認可。隨著國內對安全生產、以人為本的經營理念的不斷認知，我們相信，國內從事舞臺機械設計及生產大的廠商對安全自動化技術的要求將會不斷提高。Pilz 將會保持客戶至上的公司理念，為舞臺機械制造領域的廣大用戶提供更加可靠、更高性價比、更先進的安全與非安全的整體解決方案。