閃電模擬實(shí)驗(yàn)室如何保證安全？

無論何處釋放高達(dá)1.5兆伏的人工觸發(fā)閃電電流，人員都必須保持適當(dāng)?shù)木嚯x。下文以一家澳大利亞變壓器制造商為例，說明了 PSS 4000自動化系統(tǒng)在滿足靈活性和模塊化要求的同時(shí)，亦可實(shí)現(xiàn)zui高的安全性。

威爾遜變壓器公司位于澳大利亞墨爾本郊區(qū)格倫韋弗利。公司自1933年起開始從事工業(yè)電力與配電變壓器的制造，主要用戶包括工廠、城鎮(zhèn)和社區(qū)。在向各地的客戶交付之前，變電站會經(jīng)過一個(gè)多階段試驗(yàn)程序： 在日常運(yùn)行中，變壓器必須能在欠壓且負(fù)載波動的情況下安全、可靠地工作。

威爾遜變壓器公司的產(chǎn)品不僅有小巧緊湊型變壓器，還包括大如小型房屋、重達(dá)數(shù)噸的變壓器，因此測試設(shè)施和物理?xiàng)l件必須滿足各自產(chǎn)品的需求。測試過程中會采用高達(dá)22千伏的電壓、模擬閃電，一些變壓器還會使用可燃?xì)怏w或液體進(jìn)行冷卻，因而需要采取適當(dāng)有效的措施來降低對測試人員造成的危險(xiǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須根據(jù)各種變壓器的需求采用一種智能、靈活的安全理念。 

PSS 4000 的靈活安全理念

Pilz自1999年就在澳大利亞設(shè)立了分公司。威爾遜變壓器的合作伙伴之一Downer Australia此前曾與Pilz成功合作,實(shí)施了很多安全項(xiàng)目，因此很快便與來自德國的自動化專家建立了。他們共同提出了一個(gè)測試和安全概念，該概念基于靈活、可連接的測試和安全區(qū)，以及皮爾磁的PSS 4000自動化系統(tǒng)。

這一針對控制和安全任務(wù)的集成解決方案非常適合于聯(lián)合工廠；模塊化特點(diǎn)使其能隨時(shí)擴(kuò)展，且無需任何復(fù)雜的安裝和操作流程便可實(shí)現(xiàn)集成。測試實(shí)驗(yàn)室中的測試裝置對噪音極其敏感，因此使用皮爾磁的光纖電纜和SafetyNET p建立了連接。

安全概念的主要目標(biāo)是為測試人員和周圍區(qū)域的其他人員提供可靠的防觸電保護(hù)。“但是，我們的危險(xiǎn)分析還必須考慮可能性極低的事件，即變壓器可能會在初次啟動時(shí)發(fā)生爆炸，飛濺的零部件會造成嚴(yán)重的危險(xiǎn)，”Pilz技術(shù)和 PSS 4000 專家 Adam Hallinan 說道。

*步是將測試中心分為安全控制室和靈活、可控的測試區(qū)： 。測試的變壓器通過兩扇電動卷簾門后被運(yùn)送到測試中心。編碼型安全開關(guān) PSENcode 監(jiān)測卷簾門的狀態(tài)，并防止測試期間有人擅自進(jìn)入該區(qū)域。Pilz的 PSENcode 之所以受到青睞，是因?yàn)槌税踩灾猓€能提供高水平的操縱保護(hù)。

這些設(shè)備設(shè)計(jì)緊湊，內(nèi)置操縱和故障保護(hù)，兼具評估和診斷功能。 集成評估也使 PSENcode 可以在不降低安全等級的情況下串聯(lián)；因此，無需額外的評估設(shè)備。

集安全控制和傳感器技術(shù)于一體

所有變壓器測試都通過兩個(gè)互連的測試和控制實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。配備測試區(qū)1和2的實(shí)驗(yàn)室1（必要時(shí)可合并形成測試區(qū)3）負(fù)責(zé)大型電力變壓器的測試，而配備測試區(qū)4和5的實(shí)驗(yàn)室2（合并時(shí)形成測試區(qū)6）負(fù)責(zé)中型電源設(shè)備的測試。實(shí)驗(yàn)室和測試區(qū)之間設(shè)有連接門（即總共四個(gè)測試區(qū)）；每個(gè)實(shí)驗(yàn)室還有一扇門通往外部。

安全開關(guān) PSENslock 監(jiān)測所有的六個(gè)門以及自動化系統(tǒng)PSS 4000。在必須頻繁打開門的情況下，機(jī)械防護(hù)鎖緊裝置存在劣勢，因?yàn)樗鼈冃枰{(diào)整。 PSENslock 是一種非接觸式編碼安全開關(guān)，內(nèi)置500?；?000牛磁性聯(lián)鎖。PSENslock 作為現(xiàn)有機(jī)械技術(shù)的安全替代方案，可提供安全的位置監(jiān)測和過程鎖定。高水平的操縱和故障保護(hù)以及低磨損確保其具有較長的使用壽命。

根據(jù)變壓器的尺寸，可以使用移動圍欄在測試中心內(nèi)將靈活可調(diào)的測試區(qū)相互隔離。這樣，每個(gè)測試區(qū)都可以作為一個(gè)獨(dú)立的單元。將使用測試脈沖和 PSS 4000 上輸入的電纜插在各個(gè)圍欄部分之間，形成完整的環(huán)路。只有當(dāng)自動化系統(tǒng) PSS 4000 上的控制系統(tǒng)指示連接后，才能開始試運(yùn)行。

實(shí)時(shí)無干擾信號傳輸

Pilz的分散式系統(tǒng) PSSuniversal 負(fù)責(zé)從安全傳感器 PSENcode 和 PSENslock 以及八個(gè)緊急停止按鈕處采集數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)通過光纖電纜傳送至中央控制系統(tǒng) PSSu PLC。與中央計(jì)算機(jī)的通信可以通過用戶界面和 Modbus TCP 實(shí)現(xiàn)。用戶界面向 PSSuniversal PLC 顯示需要的級別或保護(hù)類型：

0. 無聯(lián)鎖

1. 門已關(guān)閉

2. 圍欄已關(guān)閉

3. 門和圍欄已關(guān)閉，變壓器處于初始測試模式

為確保信號不受干擾，PSS 4000 會按照特定順序預(yù)期級別變化。 Adam Hallinan明確強(qiáng)調(diào)：“控制系統(tǒng) PSSuniversal PLC 是 PSS 4000 系統(tǒng)環(huán)境的一部分，非常適用于互連的工廠，而且具有模塊化特點(diǎn)，可隨時(shí)輕松擴(kuò)展。這為機(jī)器和工廠建造者提供了廣泛的自動化解決方案，這些方案易于實(shí)施和管理，可以確保標(biāo)準(zhǔn)化和安全性。”

PSS 4000實(shí)際上由各種等級的硬件設(shè)備和架構(gòu)組件組成。實(shí)時(shí)以太網(wǎng) SafetyNET p是開放式自動化系統(tǒng)的支柱。SafetyNET p 將所有控制組件聯(lián)網(wǎng)，并傳輸數(shù)據(jù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、安全相關(guān)的控制任務(wù)。結(jié)合軟件平臺 PAS 4000 和相應(yīng)的程序編輯器 PASmulti 以及 EN/IEC 61131-3 編輯器，該自動化系統(tǒng)管理起來簡單而又靈活。

“除 PSS 4000 自動化系統(tǒng)具有高度的靈活性和模塊化優(yōu)勢外，Pilz在安全和自動化技術(shù)領(lǐng)域擁有多年的經(jīng)驗(yàn)也是我們在決策時(shí)考慮的一項(xiàng)重要因素。我必須強(qiáng)調(diào)一下，Pilz的工作人員從設(shè)計(jì)、開發(fā)、技術(shù)選擇一直到調(diào)試階段都提供了非常好的支持，”來自Downer Australia 的 Nick Kolokotronis 總結(jié)說。 這樣看來，還有很多其它高壓項(xiàng)目在澳大利亞上馬也就不足為奇了。