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目前流動演出中舞臺機械的使用范圍越來越廣、規(guī)模越來越大，需要的機械設備數(shù)量也在逐年攀升，舉辦各種大型活動往往需要在體育場、體育館等活動場地臨時搭建舞臺及相應的機械設備或裝置。這種需求使得機械設備也需要像燈光、音響設備一樣方便運輸和快速搭建。如慶祝澳門回歸祖國20周年文藝晚會，整體采用了兩種機械結構，共用了60余臺數(shù)控單元。一種為開場蓮花流動舞臺設備，由22臺卷揚機吊掛了11片蓮花花瓣，如圖1所示，其中，上場口布置了12臺吊機和一個軌道移動平臺（吊機都布置在軌道移動平臺上），下場口布置了10臺吊機和一個軌道移動平臺，每片花瓣由2臺吊機控制，通過控制吊機運行過程中的速度變化及各吊機間的速度差，實現(xiàn)蓮花花瓣在展開過程中隨風飄蕩的姿態(tài)。另一種機械機構由30臺數(shù)控葫蘆組成，用于吊掛15塊透明LED屏（冰屏），每塊透明LED屏由2臺數(shù)控葫蘆吊掛，通過安全編組控制2臺數(shù)控葫蘆位置偏差不超限或安全停止，防止故障，保障其吊掛的透明LED屏的安全。

圖1 慶祝澳門回歸祖國20周年文藝晚會的開場蓮花

筆者基于流動演出中常用吊機設備的技術特點，對常見吊機系統(tǒng)的類型、架構及控制單元技術特點進行解析，并闡明舞臺機械設備應用中存在的問題。

1 流動演出中常用吊機設備的技術特點

臺上常見的升降類設備為環(huán)鏈葫蘆和卷揚機。相比卷揚機，葫蘆的搭建更為簡單易用，直接懸掛于桁架上即可；但葫蘆由于自身設計的限制，速度通常只能到20 m/min，最快的也不超過30 m/min，這種速度有時無法滿足實際需求，往往需要卷揚機作為補充。如圖2所示，是一種為流動演出而改裝的典型數(shù)控葫蘆，內部加裝了編碼器、凸輪限位開關等。

圖2 數(shù)控葫蘆

流動演出的應用中，升降類設備與傳統(tǒng)固定場館有所不同，大型升降平臺往往需要多個頂升機構來分散驅動，無法用大功率電機和硬軸連接的方式；對于旋轉類設備，一般也采用多電機分布摩擦驅動方式來實現(xiàn)。針對這一應用領域的技術特點，英國的Kinesys、德國的Movecat、荷蘭的Cybermotion等國外公司提供有各自的解決方案。

數(shù)控葫蘆是流動演出中使用最廣泛也最頻繁的，隨著演出規(guī)模的擴大以及對于舞臺整體造型變換多樣性的需求，在演出中需要懸掛各種屏和舞美裝置等，使用量逐年遞增。數(shù)控葫蘆目前主要采用的結構形式是驅動單元+葫蘆；也有個別廠家采用數(shù)控和電機整體集成的方式，但造成重量過重流動舞臺設備，進而導致前期安裝不易等問題。葫蘆本體經(jīng)過改裝后，內部加裝1或2個編碼器，通過單根或多根線連接到驅動單元；葫蘆內部電機多為異步電機，便于三相電直接驅動，有些廠家也采用伺服電機，但是未發(fā)現(xiàn)有較好解決雙制動的產(chǎn)品，難以達到安全要求。

流動演出中，配合數(shù)控葫蘆的使用有兩種解決方案，一種是根據(jù)應用需求對葫蘆進行改裝，自行配裝相應的驅動單元，另一種就是葫蘆與驅動單元集成的產(chǎn)品。對于自行配裝驅動單元的方案，驅動單元需要集成有通信接口、針對葫蘆的單HARTING（哈?。┙涌凇?shù)據(jù)顯示和設置面板、外部電源接口等，如圖3所示，便于針對不同廠家的普通葫蘆進行改裝。比如Kinesys可以針對CM、GIS、Liftket等品牌的葫蘆進行改裝。改裝過程主要是在葫蘆本體內部增加編碼器、限位開關，并對控制線路進行改造，利于與廠家定制開發(fā)的驅動單元進行互聯(lián)。

圖3 兩種可以加裝葫蘆的驅動單元

將驅動單元和葫蘆本體集成到一起的產(chǎn)品如圖4所示，這種方案使用相對方便，但是不利于搬運，單個葫蘆本體重量較重。

圖4 與葫蘆集成的驅動單元

國內針對流動演出領域，也有一批擁有自己數(shù)控設備的企業(yè)，但多數(shù)都是采用PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）控制的方式，并不像前面介紹的幾家采用定制的軸控板卡的方式，性能差距較大，主要體現(xiàn)在安全性、使用便捷性、設備編程的易用性等方面。

2 流動演出吊機系統(tǒng)的類型及架構

流動演出中采用的吊機系統(tǒng)架構種類較多，但常見的有兩種架構：基于定制軸控板卡和PLC架構。

2.1

定制軸控板卡方式

基于定制軸控板卡的方式，是將軸控板卡集成在驅動單元內部，形成固定的驅動單元，與電機進行快速有效的互聯(lián)，系統(tǒng)架構如圖5所示。

圖5 定制軸控板卡方式的吊掛系統(tǒng)框圖

2.2

PLC架構

采用PLC架構的吊掛系統(tǒng)，通過PLC連接每個變頻器或者伺服驅動，幾個變頻器或者伺服驅動安裝在一個航空箱內部，類似劇場舞臺的實現(xiàn)方式。但該種架構并不利于流動演出的使用。該架構下，通常需要PLC通過組態(tài)完成功能要求，這種模式較難完成設備現(xiàn)場的快速增加和減少，并且流動演出一般采用多個小型PLC分散控制的方式，但每個小型PLC處理能力和通信能力又比較受限，對于完成多個設備間的互鎖、聯(lián)動一類的功能相對復雜。

3 吊機設備控制系統(tǒng)的技術特點

流動演出吊機系統(tǒng)由于使用場合的特殊性，其控制系統(tǒng)通常具備如下技術特點。

（1）表格加圖形快速編程模式

流動演出機械類設備數(shù)量多，往往需要針對幾十個設備進行幾十上百個動作的編程，例如有時候需要將不同的設備從不同位置同時移動到某個位置，則可采用設置時間從而自動設置速度，加快編程速度。采用表格和圖形結合的方式比較容易實現(xiàn)快速批量編程。

（2）外部信號觸發(fā)方式

在目前的流動演出中，演唱會居多，演唱會對于音視頻與機械協(xié)調的一致性要求較高，需要有信號同時觸發(fā)音視頻和機械設備運行。為了實現(xiàn)對機械設備的觸發(fā)，往往需要支持其他觸發(fā)信號輸入，如DMX、時間碼等信號。但由于機械類設備運行存在安全風險大，需要對設備運行情況進行實時監(jiān)控，機械操控臺需要單獨配置，對于單個設備的運行一般不允許通過其他信號來觸發(fā)，而采用編好的CUE在操作員控制的情況下觸發(fā)運行。DMX觸發(fā)運行簡單方便，但使用應謹慎。

（3）電控單元模塊化

機械模塊化相對容易實現(xiàn)，但是電控模塊化有其自身特點。為了方便操作人員的搭建，一般要求設備具備即插即用功能，并且在這種情況下還得保證設備快速自動識別和高速通信的能力，對于這些需求則采用定制研發(fā)的軸控制器更適合。采用軸控方式可以方便設置每個驅動單元地址，進行快速識別和搭建。

（4）基于物體對象的編程需求

基于物體對象的編程需求同樣來源于模塊化單元搭建衍生出來的特殊需求，比如一個圓環(huán)，用4～6個驅動單元來懸掛，要求圓環(huán)能自由擺動起來，假如基于單個驅動設備編程，會使得編程復雜度大大增加，需要人為計算坐標和運行動作區(qū)間；而基于物體對象的編程可以直接輸入需要動作的角度值，即可完成搖擺，按照物體本身空間屬性編程，如空間坐標高度值、沿X方向傾斜的角度值、沿Y方向的傾斜角度值，簡單、安全性高。

4 現(xiàn)狀和問題

在目前國內各類流動演出活動中，吊機仍然為使用最多的設備，但其他設備如模塊化升降臺、拆裝式轉臺等也在流動演出中使用，此類舞臺機械設備的應用中仍存在一些共性的問題。

（1）安全類傳感器配置不足

為了快速搭臺的需要，通常會省去很多安全傳感器和開關，比如很多升降臺都沒有限位開關和極限開關的配置，往往僅依賴于電機尾軸的增量編碼器設置軟限位來完成基本的限位功能。對于載荷類傳感器，內地在進行舞臺機械系統(tǒng)的搭建時較少配置，但在港澳臺和國外的項目中，載荷傳感器幾乎是標準配置。

（2）伺服電機使用不當

流動演出用的舞臺機械設備，多數(shù)為提升類設備，如環(huán)鏈葫蘆、升降臺等，在目前的一些應用中采用了伺服電機，但又沒有配置額外的制動單元，導致整個機器制動力矩不夠，在失電的情況下容易發(fā)生危險。

（3）操作復雜

目前，為流動演出臨時搭建的舞臺機械控制系統(tǒng)，其操作仍然比較繁瑣，針對物體的編組幾乎沒有，對于一個需要搖擺的物體很難滿足快速編程的需求。

以上問題以現(xiàn)在的技術和設備水平完全可以解決，關鍵是要在系統(tǒng)設計時予以高度重視。同樣可采用基于風險分析的方法，進行設備的風險分析，再采用措施降低到可容許的風險范圍?？蓞⒖糄IN56950、EN17206等行業(yè)標準。

小編根據(jù)《演藝科技》2020年第10期侯鵬強，唐偉，向飛《舞臺機械技術與設備系列談（五）——流動演出中吊機系統(tǒng)架構及技術特點》摘編，未經(jīng)作者確認，如需了解原文，請查閱《演藝科技》2020年第10期，轉載請標注：演藝科技傳媒。更多詳細內容請參閱《演藝科技》。

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