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舞臺控制系統(tǒng)

現(xiàn)代化舞臺機(jī)械的控制系統(tǒng)解析杭州大劇院歌劇院舞臺機(jī)械的控制技術(shù)現(xiàn)代化舞臺機(jī)械的控制系統(tǒng)解析杭州大劇院歌劇院舞臺機(jī)械的控制技術(shù)藝術(shù)科技2005年第2期口俞劍軍現(xiàn)代偽舞詹機(jī)械的控鋤系統(tǒng)解析杭州大劇院歌劇院舞臺機(jī)械的控制技術(shù)舞臺作為劇場技術(shù)最主要的部分它在歐洲已經(jīng)歷了兩千多年的發(fā)展歷史如今歐美現(xiàn)代劇場的舞臺技術(shù)早已發(fā)展成為集機(jī)電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)及藍(lán)牙技術(shù)為一體的綜合技術(shù)而在我國真正意義上的現(xiàn)代劇場擁有現(xiàn)代化舞臺機(jī)械的出現(xiàn)不過才十幾年的時(shí)間進(jìn)入新世紀(jì)以來自深圳大劇院上海大歌劇院之后一批擁有世界一流水準(zhǔn)的現(xiàn)代化劇場如國家大劇院杭州大劇院上海東方藝術(shù)中心及深圳音樂廳等即將陸續(xù)建成杭州大劇院作為杭州的一個(gè)現(xiàn)代化標(biāo)志性建筑其歌劇院的舞臺技術(shù)采用了當(dāng)今世界上最先進(jìn)的舞臺設(shè)計(jì)理念具有完備的舞臺工藝和先進(jìn)的舞臺設(shè)備其舞臺為鏡框式舞臺由主舞臺左右側(cè)舞臺及后舞臺構(gòu)成"品"字型平面結(jié)構(gòu)舞臺總寬達(dá)65米總進(jìn)深42米臺口最大尺寸18米寬x12米高整個(gè)舞臺機(jī)械分為臺上機(jī)械及臺下機(jī)械兩個(gè)部分其中臺上機(jī)械包括有6O道主舞臺電動(dòng)吊桿1道前沿幕吊桿1道天幕吊桿2道側(cè)吊桿1道紗幕吊桿1道隔音幕吊桿1O道后舞臺電動(dòng)吊桿6臺軌道式單點(diǎn)吊機(jī)12臺自由式單點(diǎn)吊機(jī)1道防火幕1道大幕機(jī)4臺燈光渡橋8臺燈光吊籠等設(shè)備共計(jì)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為116個(gè)臺下機(jī)械包括有2塊升降樂池6iJ主升降臺12塊側(cè)車臺1塊后轉(zhuǎn)臺一臺升降貨梯32塊補(bǔ)償及輔助升降臺等設(shè)備共計(jì)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為101個(gè)該舞臺的控制系統(tǒng)由德國SBS舞臺技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)制造與安裝對于如此結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)目龐大的舞臺設(shè)備作為整套設(shè)備的控制系統(tǒng)必須能高效率地協(xié)調(diào)處于不同控制層面眾多復(fù)雜的設(shè)備并通過控制臺對其進(jìn)行全面的控制以下對該系統(tǒng)作分解說明由此34亦可以看出現(xiàn)代舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的一些典型技術(shù)及特征1控制系統(tǒng)的類型整個(gè)控制系統(tǒng)可根據(jù)不同控制選件的要求分為三類基于接觸器的控制系統(tǒng)用于簡單的位置及速度控制無智能化支持基于可編程控制器PLC的控制系統(tǒng)用于不同驅(qū)動(dòng)元件的順序控制有限的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存友好的狀態(tài)顯示并可作為計(jì)算機(jī)輔助控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份計(jì)算機(jī)輔助控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的控制功能大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及友好的人機(jī)界面2主要功能的描述設(shè)備的控制層次按劇目場景設(shè)備組及設(shè)備進(jìn)行劃分其設(shè)備組可分別實(shí)現(xiàn)速度同步組內(nèi)設(shè)備以相同速度運(yùn)行時(shí)間同步組內(nèi)設(shè)備在同一周期內(nèi)運(yùn)行運(yùn)行同步組內(nèi)設(shè)備以相同的速度方向同步運(yùn)行及目標(biāo)同步僅用于自動(dòng)模式組內(nèi)設(shè)備運(yùn)行至同一目標(biāo)位置等四種同步類型其控制方式可分為單控編組及延時(shí)控制設(shè)備的控制模式可分為自動(dòng)模式手動(dòng)模式機(jī)械設(shè)定模式后備模式手動(dòng)應(yīng)急模式及維修模式以實(shí)現(xiàn)不同工況的操作參數(shù)表的使用可涵蓋所控制層面設(shè)備的所有運(yùn)行參數(shù)其數(shù)值均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行合法性驗(yàn)證在編組的情況下如改變組內(nèi)某軸數(shù)據(jù)其余設(shè)備均以指定同步方式自動(dòng)匹配場景的管理可通過參數(shù)表的方式實(shí)現(xiàn)所有的場景數(shù)據(jù)可存放于同一劇目文件依照場景的順序選擇實(shí)現(xiàn)對劇目的管理所有的劇目文件均可在系統(tǒng)中進(jìn)行裝載存儲(chǔ)刪除及新建等編輯所有的場景文件均可在系統(tǒng)中進(jìn)行刪除新建提前及后退編輯通過備份控制器實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的冗余控制以便在故障狀態(tài)下對設(shè)備進(jìn)行操控操作與故障的即時(shí)記錄可為事后的檢查診斷提供相關(guān)的操作數(shù)據(jù)通過intemet網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與維護(hù)具體可實(shí)現(xiàn)如下工作分析記錄文件檢查軟硬件組件監(jiān)視控制過程升級系統(tǒng)軟件3基于CoSTACoin的控制系統(tǒng)的構(gòu)成COSTACOwin操作系統(tǒng)是由SBS公司專為舞臺設(shè)備開發(fā)的控制系統(tǒng)系統(tǒng)為模塊化設(shè)計(jì)具有較好的擴(kuò)展性和靈活性如在現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展新的傳動(dòng)單元和控制單元只須修改軟件的參數(shù)便可完成整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到DINV192505級標(biāo)準(zhǔn)excel標(biāo)準(zhǔn)偏差excel標(biāo)準(zhǔn)偏差函數(shù)exl標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)國標(biāo)檢驗(yàn)抽樣標(biāo)準(zhǔn)表免費(fèi)下載紅頭文件格式標(biāo)準(zhǔn)下載COSTACOwin控制系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)軸計(jì)算機(jī)及控制計(jì)算機(jī)控制臺gg成各組件之間的通訊通過兩種標(biāo)準(zhǔn)化總線完成一ETHERNET和SERCOS中央計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行心臟設(shè)備控制數(shù)據(jù)由人機(jī)界面的控制計(jì)算機(jī)輸入并被傳送至中央計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)對這些數(shù)據(jù)作邏輯完整性正確性及合理性的判斷后發(fā)送至各軸計(jì)算機(jī)同時(shí)依靠數(shù)字信號處理器中央計(jì)算機(jī)計(jì)算出單個(gè)或編組設(shè)備的運(yùn)行曲線并依照操作員的軸計(jì)算機(jī)將算指令同步傳送到相應(yīng)的軸計(jì)算機(jī)得的位置與狀態(tài)信號送回中央計(jì)算機(jī)再將此數(shù)據(jù)與自身的預(yù)期值進(jìn)行比較評估后更新控制功能并送至控制計(jì)算機(jī)顯示中央計(jì)算機(jī)也負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控在數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤的情況下ETHEKNET和SERCOS它將啟動(dòng)各自的停機(jī)程序所有與系統(tǒng)安全有關(guān)的功能都是冗余的另外中央計(jì)算機(jī)還負(fù)責(zé)向軸計(jì)算機(jī)提供應(yīng)舞臺實(shí)踐practiceonstage急電源當(dāng)故障發(fā)生時(shí)使設(shè)備回到起始位置軸計(jì)算機(jī)是一個(gè)微處理單元它負(fù)責(zé)對執(zhí)行元件的實(shí)際控制在收到指定的運(yùn)行曲線后軸計(jì)算機(jī)計(jì)算出不同點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行指定值與實(shí)際值的比較通過適當(dāng)?shù)乃惴óa(chǎn)生控制參數(shù)作為動(dòng)作的控制單元軸計(jì)算機(jī)根據(jù)機(jī)械要求可為運(yùn)行于離散速度的傳動(dòng)產(chǎn)生專門的二進(jìn)制信號為無位置控制要求的變速傳動(dòng)產(chǎn)生指定的模擬速度信號為有位置要求的變速傳動(dòng)產(chǎn)生與位置時(shí)間有關(guān)的指定速度信號軸計(jì)算機(jī)處理或產(chǎn)生與設(shè)備電器控制有關(guān)的全部信號作為安全功能的一個(gè)冗余回路它也產(chǎn)生與安全有關(guān)的信號計(jì)算機(jī)為雙通道設(shè)計(jì)且具有看門狗冗余功能連接與各計(jì)算機(jī)之間的標(biāo)準(zhǔn)化總線可進(jìn)行組件間的數(shù)據(jù)交換在控制計(jì)算機(jī)與中央計(jì)算機(jī)之間采用ETHEKNET連接可滿足大數(shù)據(jù)量的通訊在中央計(jì)算機(jī)與軸計(jì)算機(jī)之間采用帶寬為10M的SEKCOS連接它可允許所有連接到總線的工作單元在給定的時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步工作在數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)傳輸速率及時(shí)間控制的準(zhǔn)確性方面SEKCOS比其他總線系統(tǒng)如PKOFIBUSCANBUS等具有明顯的優(yōu)勢對于一些與其他設(shè)備的運(yùn)行無同步要求的驅(qū)動(dòng)元件也可以不通過軸計(jì)算機(jī)而與中央計(jì)算機(jī)直接相連因?yàn)樵谠摽刂葡到y(tǒng)中可編程控制器PLC的控制與繼電器的控制已融為一體這些軸數(shù)據(jù)可由可編程控制器PLC通過獨(dú)立的總線PKOFIBUS傳輸?shù)街醒胗?jì)算機(jī)這些驅(qū)動(dòng)元件由主控制計(jì)算機(jī)主控制臺操作它們相對于其他設(shè)備的獨(dú)立屬性由中央計(jì)算機(jī)鑒別確認(rèn)這種控制方式被用于如燈光吊籠演員活門等設(shè)備中4操作系統(tǒng)的人性化友好的人機(jī)界面對于所有設(shè)備的操控均通過主控制臺SCOUTEagle及兩個(gè)移動(dòng)控制臺SCOUTMihn完成另有一臺微型終端SCOUTMerlin可進(jìn)行簡單的手動(dòng)目視操作主控制臺SCOUTEagle配備有標(biāo)準(zhǔn)鍵盤TFT觸摸屏功能鍵和各種硬件輸入模塊可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速輸入此外它還配備有操縱桿及傳35藝術(shù)科技2005年第2期COSTACOWIN系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)的控制按鈕如急停按鈕主令開關(guān)等該控制臺符合人性化設(shè)計(jì)可由多人同時(shí)操作無論是主控制臺SCOUTEaSe或移動(dòng)控制臺SCOUTMilin均可顯示系統(tǒng)的狀態(tài)信息移動(dòng)控制臺SCOUTMilin還可以通過舞臺上多處接口與設(shè)備相連以便通過最佳視角對設(shè)備進(jìn)行操控當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)通過PROFIBUS總線備用控制系統(tǒng)可以從主控制臺直接對變頻器進(jìn)行操作從而保證了系統(tǒng)在故障下仍可對演出活動(dòng)進(jìn)行應(yīng)急操作在維修保養(yǎng)時(shí)通過微型終端SCOUTMerlin可就近直接連接至設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)目視操作此時(shí)設(shè)備的運(yùn)行已不再依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)該系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面TFT觸摸屏可提供任意選擇的運(yùn)行參數(shù)表拓?fù)鋱D可視化的運(yùn)行過程和場次說明運(yùn)行參數(shù)表提供了可編輯的多軸運(yùn)行自動(dòng)場景控制程序的操作過程簡單易學(xué)操作人員無須經(jīng)過大時(shí)間量的培訓(xùn)而是通過簡明的操作指南驗(yàn)證指南下載星度指南下載驗(yàn)證指南下載驗(yàn)證指南下載驗(yàn)證指南下載及一定的現(xiàn)場培訓(xùn)即可完全掌控設(shè)備的操作這為高效率的劇場設(shè)備的管理提供了可能五系統(tǒng)對設(shè)備運(yùn)行安全性能的主要控制項(xiàng)目卷揚(yáng)機(jī)的雙重緊急制動(dòng)繼電器脫鉤的監(jiān)控通過中央計(jì)算機(jī)和軸計(jì)算機(jī)冗余性差異性的驅(qū)動(dòng)監(jiān)控配備有特殊檢測算法校驗(yàn)和看門狗監(jiān)控的高標(biāo)準(zhǔn)軟件保證安全使用多個(gè)編碼器監(jiān)控比較個(gè)編碼器的數(shù)值設(shè)定值實(shí)際值及機(jī)器狀態(tài)等如有不同將停機(jī)通過變頻器進(jìn)行載荷測量及監(jiān)控松繩監(jiān)測邏輯連鎖和邏輯運(yùn)行升降臺的安全邊緣監(jiān)控所有針對安全的信號都是被雙重監(jiān)控的設(shè)備的位置都通過兩種不同的方式列出隨著杭州大劇院的建成一流劇場的行列又將添新員作為在很大程度上體現(xiàn)其先進(jìn)性的歌劇院舞臺機(jī)械它出色的性能豐富的表現(xiàn)能力必定會(huì)在今后的演出活動(dòng)中充分地體現(xiàn)出來舞臺控制系統(tǒng)