基于燃料电池的不间断电源供电装置安全解决方案解析

在制造变压器用布赫继电器、步进开关用监控继电器及其它液体冷却隔离装置用保护设备方面已有丰富的经验。巴雷奔公司与马格德堡大学密切合作，研发了一台基于燃料电池技术的不间断电源样机。作为批量样机，其旨在向信号系统、照明设备、无线电柱、电信分配器及其他离网电力用户供电。根据所需输出，该设备还可用作一个冗余应急电源装置，可在断电时立即做出响应。与基于太阳能的系统相比，该现代化发电机无需昂贵的备用电池且几乎能一直使用。在更高输出段，它可代替高维护、不环保的柴油发电机。

该箱体可防风雨，看上去很不起眼：其占地面积不到一平方米，与街头随处可见的电话配电柜差不多大。箱体外壳类似开关柜，无任何迹象表明内含各种高科技设备。箱体内有一台基于现代燃料电池的发电机正在工作。

该紧凑型供电装置由两部分组成：主室装有燃料电池模块、过程控制系统和所有电子器件，而二次室包括4个充满氢气的压力容器。当前模块可自由选择输出电压，并以1-2kW的功率供电10小时，使样机适合在低负荷范围内供电。

用在市中心平民区或离网应用中，左侧是主室，右侧为燃料室

很显然，该创新产品早在开发阶段便需满足德国产品安全法及相关欧洲标准和指令的要求。首先应按照ENISO12100的要求确定风险，以尽可能减少对人和环境的潜在危害。巴雷奔公司向公认的专家求助。“我们已了解到皮尔磁是有经验的自动化和安全解决方案供应商，其应用还超出了传统的机械工程范围。除技术和其提供的成套服务外，皮尔磁在机器及设备安全方面的专业知识及制定的协调标准都是我们做出该选择的关键因素”，巴雷奔公司项目开发人员Sascha Hanf如是说。

经初步磋商，巴雷奔公司和皮尔磁确定了需要采取安全措施的区域。例如须采取预防措施，以防两扇门被无意或故意打开。授权人员更换压力容器或开展必要维护工作时，不得遭受任何危险。采用的可编程安全系统不仅用于监控安全信号，还用于连接过程控制系统、外部传感器和远程维护。外壳偶尔会无任何保护，因此需使用防破坏的外壳。

“我们与巴雷奔公司一起分析了潜在风险并推荐可能的解决方案以及合适的软硬件组件。始终采用清晰、易用的解决方案很重要，可从一开始便杜绝可能的误操作”，皮尔磁现场工作人员中的应用工程师MarTIn Mielke强调道。

皮尔磁的两个磁性门开关PSENmag对门进行监控。若无进出授权而将门打开，系统将进入安全操作模式。皮尔磁的非接触式安全门系统PSENslock能提供更多保护，在一套相同的装置中将可靠的安全门监控与强大的非接触式磁性联锁相结合。这样可以满足最高安全要求，同时能有条件地承受人为破坏。

操作模式选择开关PITmode用于确保服务人员可轻松而无风险地更换压力容器或开展维护工作：智能RFID访问秘钥确定了其插入后系统将进入的安全状态、秘钥所有者获得的授权以及允许或不允许秘钥所有者在设备上采取何种措施。更换压力容器前，服务公司员工须先进行个人秘钥授权。系统进入安全模式后，可无风险的更换压力容器。一旦门关闭，系统自动返回到操作模式。

操作模式选择开关PITmode在一套紧凑型装置中提供两项功能：选择操作模式和访问机器的授权控制。

同样的情况也适用于服务工程师：安装的急停按钮可确保紧急情况下快速停机，使服务工程师无风险地进行维护。巴雷奔公司当前样机的PITmode中定义了两种操作模式（正常和维修模式）。如有必要，最多可实现5种操作模式。还计划引入远程维护功能，在维护前让工作人员在系统中注册。

“令我们欣喜的是：一切都是那么简单明了，在样机上工作时，没有人会担心健康问题”，Sascha Hanf强调道。

可配置控制系统PNOZmulTI 2仅45毫米宽，但适于在设备或机器上执行多项安全功能。可通过其他模块进行系统扩展。PNOZmulTI 2可连接公共通信网络。可在不考虑上级控制系统的前提下创建安全架构。

可配置控制系统PNOZmulti 2监控门的安全信号和急停按钮。该设备有20个安全输入，其中最多8个可配置成信号输出，4个可配置成安全半导体输出。PNOZmulti Configurator可通过鼠标拖放轻松完成配置。基础单元45毫米宽，可随时灵活而经济地从三种安全功能开始进行扩展。CANopen接口可使PNOZmulti 2与设备控制系统和诸如监控内部或温度的外部传感器相连。

皮尔磁的PAScal安全计算器可计算EN ISO 13849的性能等级（PL）d，且皮尔磁使用的所有组件均满足甚至超过该等级的要求。“皮尔磁提供安全组件和咨询服务，从而出色地完成了工作。我方工作人员可安全轻松的使用实施的解决方案。在研发该系列产品及即将推出的CE认证过程中，皮尔磁向我们提供了巨大支持，”Sascha Hanf总结道。