舞臺控制系統(tǒng)
現(xiàn)代化舞臺機械的控制系統(tǒng)解析杭州大劇院歌劇院舞臺機械的控制技術現(xiàn)代化舞臺機械的控制系統(tǒng)解析杭州大劇院歌劇院舞臺機械的控制技術藝術科技2005年第2期口俞劍軍現(xiàn)代偽舞詹機械的控鋤系統(tǒng)解析杭州大劇院歌劇院舞臺機械的控制技術舞臺作為劇場技術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)代劇場的舞臺技術早已發(fā)展成為集機電數(shù)字網(wǎng)絡及藍牙技術為一體的綜合技術而在我國真正意義上的現(xiàn)代劇場擁有現(xiàn)代化舞臺機械的出現(xiàn)不過才十幾年的時間進入新世紀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的現(xiàn)代化劇場如國家大劇院杭州大劇院上海東方藝術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現(xiàn)代化標志性建筑其歌劇院的舞臺技術采用了當今世界上最先進的舞臺設計理念具有完備的舞臺工藝和先進的舞臺設備其舞臺為鏡框式舞臺由主舞臺左右側舞臺及后舞臺構成"品"字型平面結構舞臺總寬達65米總進深42米臺口最大尺寸18米寬x12米高整個舞臺機械分為臺上機械及臺下機械兩個部分其中臺上機械包括有6O道主舞臺電動吊桿1道前沿幕吊桿1道天幕吊桿2道側吊桿1道紗幕吊桿1道隔音幕吊桿1O道后舞臺電動吊桿6臺軌道式單點吊機12臺自由式單點吊機1道防火幕1道大幕機4臺燈光渡橋8臺燈光吊籠等設備共計驅動點為116個臺下機械包括有2塊升降樂池6iJ主升降臺12塊側車臺1塊后轉臺一臺升降貨梯32塊補償及輔助升降臺等設備共計驅動點為101個該舞臺的控制系統(tǒng)由德國SBS舞臺技術有限公司設計制造與安裝對于如此結構復雜數(shù)目龐大的舞臺設備作為整套設備的控制系統(tǒng)必須能高效率地協(xié)調處于不同控制層面眾多復雜的設備并通過控制臺對其進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)代舞臺機械控制系統(tǒng)的一些典型技術及特征1控制系統(tǒng)的類型整個控制系統(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)用于不同驅動元件的順序控制有限的數(shù)據(jù)儲存友好的狀態(tài)顯示并可作為計算機輔助控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份計算機輔助控制系統(tǒng)具有強大的控制功能大容量的數(shù)據(jù)存儲以及友好的人機界面2主要功能的描述設備的控制層次按劇目場景設備組及設備進行劃分其設備組可分別實現(xiàn)速度同步組內設備以相同速度運行時間同步組內設備在同一周期內運行運行同步組內設備以相同的速度方向同步運行及目標同步僅用于自動模式組內設備運行至同一目標位置等四種同步類型其控制方式可分為單控編組及延時控制設備的控制模式可分為自動模式手動模式機械設定模式后備模式手動應急模式及維修模式以實現(xiàn)不同工況的操作參數(shù)表的使用可涵蓋所控制層面設備的所有運行參數(shù)其數(shù)值均由計算機進行合法性驗證在編組的情況下如改變組內某軸數(shù)據(jù)其余設備均以指定同步方式自動匹配場景的管理可通過參數(shù)表的方式實現(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現(xiàn)對劇目的管理所有的劇目文件均可在系統(tǒng)中進行裝載存儲刪除及新建等編輯所有的場景文件均可在系統(tǒng)中進行刪除新建提前及后退編輯通過備份控制器實現(xiàn)操作系統(tǒng)的冗余控制以便在故障狀態(tài)下對設備進行操控操作與故障的即時記錄可為事后的檢查診斷提供相關的操作數(shù)據(jù)通過intemet網(wǎng)絡可實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程控制與維護具體可實現(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)的構成COSTACOwin操作系統(tǒng)是由SBS公司專為舞臺設備開發(fā)的控制系統(tǒng)系統(tǒng)為模塊化設計具有較好的擴展性和靈活性如在現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎上擴展新的傳動單元和控制單元只須修改軟件的參數(shù)便可完成整個系統(tǒng)達到DINV192505級標準excel標準偏差excel標準偏差函數(shù)exl標準差函數(shù)國標檢驗抽樣標準表免費下載紅頭文件格式標準下載COSTACOwin控制系統(tǒng)主要由中央計算機軸計算機及控制計算機控制臺gg成各組件之間的通訊通過兩種標準化總線完成一ETHERNET和SERCOS中央計算機是整個系統(tǒng)的運行心臟設備控制數(shù)據(jù)由人機界面的控制計算機輸入并被傳送至中央計算機中央計算機對這些數(shù)據(jù)作邏輯完整性正確性及合理性的判斷后發(fā)送至各軸計算機同時依靠數(shù)字信號處理器中央計算機計算出單個或編組設備的運行曲線并依照操作員的軸計算機將算指令同步傳送到相應的軸計算機得的位置與狀態(tài)信號送回中央計算機再將此數(shù)據(jù)與自身的預期值進行比較評估后更新控制功能并送至控制計算機顯示中央計算機也負責網(wǎng)絡的監(jiān)控在數(shù)據(jù)傳輸錯誤的情況下ETHEKNET和SERCOS它將啟動各自的停機程序所有與系統(tǒng)安全有關的功能都是冗余的另外中央計算機還負責向軸計算機提供應舞臺實踐practiceonstage急電源當故障發(fā)生時使設備回到起始位置軸計算機是一個微處理單元它負責對執(zhí)行元件的實際控制在收到指定的運行曲線后軸計算機計算出不同點的數(shù)據(jù)進行指定值與實際值的比較通過適當?shù)乃惴óa生控制參數(shù)作為動作的控制單元軸計算機根據(jù)機械要求可為運行于離散速度的傳動產生專門的二進制信號為無位置控制要求的變速傳動產生指定的模擬速度信號為有位置要求的變速傳動產生與位置時間有關的指定速度信號軸計算機處理或產生與設備電器控制有關的全部信號作為安全功能的一個冗余回路它也產生與安全有關的信號計算機為雙通道設計且具有看門狗冗余功能連接與各計算機之間的標準化總線可進行組件間的數(shù)據(jù)交換在控制計算機與中央計算機之間采用ETHEKNET連接可滿足大數(shù)據(jù)量的通訊在中央計算機與軸計算機之間采用帶寬為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間內實時傳輸數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步工作在數(shù)據(jù)的實時響應傳輸速率及時間控制的準確性方面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備的運行無同步要求的驅動元件也可以不通過軸計算機而與中央計算機直接相連因為在該控制系統(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通過獨立的總線PKOFIBUS傳輸?shù)街醒胗嬎銠C這些驅動元件由主控制計算機主控制臺操作它們相對于其他設備的獨立屬性由中央計算機鑒別確認這種控制方式被用于如燈光吊籠演員活門等設備中4操作系統(tǒng)的人性化友好的人機界面對于所有設備的操控均通過主控制臺SCOUTEagle及兩個移動控制臺SCOUTMihn完成另有一臺微型終端SCOUTMerlin可進行簡單的手動目視操作主控制臺SCOUTEagle配備有標準鍵盤TFT觸摸屏功能鍵和各種硬件輸入模塊可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速輸入此外它還配備有操縱桿及傳35藝術科技2005年第2期COSTACOWIN系統(tǒng)構成統(tǒng)的控制按鈕如急停按鈕主令開關等該控制臺符合人性化設計可由多人同時操作無論是主控制臺SCOUTEaSe或移動控制臺SCOUTMilin均可顯示系統(tǒng)的狀態(tài)信息移動控制臺SCOUTMilin還可以通過舞臺上多處接口與設備相連以便通過最佳視角對設備進行操控當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時通過PROFIBUS總線備用控制系統(tǒng)可以從主控制臺直接對變頻器進行操作從而保證了系統(tǒng)在故障下仍可對演出活動進行應急操作在維修保養(yǎng)時通過微型終端SCOUTMerlin可就近直接連接至設備進行手動目視操作此時設備的運行已不再依靠計算機系統(tǒng)該系統(tǒng)具有友好的人機界面TFT觸摸屏可提供任意選擇的運行參數(shù)表拓撲圖可視化的運行過程和場次說明運行參數(shù)表提供了可編輯的多軸運行自動場景控制程序的操作過程簡單易學操作人員無須經(jīng)過大時間量的培訓而是通過簡明的操作指南驗證指南下載星度指南下載驗證指南下載驗證指南下載驗證指南下載及一定的現(xiàn)場培訓即可完全掌控設備的操作這為高效率的劇場設備的管理提供了可能五系統(tǒng)對設備運行安全性能的主要控制項目卷揚機的雙重緊急制動繼電器脫鉤的監(jiān)控通過中央計算機和軸計算機冗余性差異性的驅動監(jiān)控配備有特殊檢測算法校驗和看門狗監(jiān)控的高標準軟件保證安全使用多個編碼器監(jiān)控比較個編碼器的數(shù)值設定值實際值及機器狀態(tài)等如有不同將停機通過變頻器進行載荷測量及監(jiān)控松繩監(jiān)測邏輯連鎖和邏輯運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)其先進性的歌劇院舞臺機械它出色的性能豐富的表現(xiàn)能力必定會在今后的演出活動中充分地體現(xiàn)出來舞臺控制系統(tǒng)
