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作者：拓豐舞臺
2023-06-30 15:40:48
摘要：我國的舞臺機(jī)械的發(fā)展以20世紀(jì)末國家大劇院工程啟動(dòng)，上海大劇院的建成為標(biāo)志進(jìn)入了一個(gè)新階段。此后我國大型舞臺的改造和新建工程進(jìn)入了一個(gè)高潮階段，促進(jìn)了大型舞臺機(jī)械的發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展。闡述了舞臺機(jī)械相關(guān)概念，舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件的主要功能及系統(tǒng)構(gòu)成，控制系統(tǒng)的基本組成和實(shí)際應(yīng)用基本功能。
關(guān)鍵詞：舞臺機(jī)械；網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)控制
1.舞臺機(jī)械
舞臺機(jī)械即為用于舞臺演出的專業(yè)機(jī)械設(shè)備舞臺控制系統(tǒng)，舞臺機(jī)械設(shè)備一般可分為臺上設(shè)備和臺下設(shè)備兩個(gè)部分。
臺上設(shè)備以卷揚(yáng)類為主，基礎(chǔ)配置有防火幕、假臺口、大幕、二道幕、景吊桿、燈吊桿、單點(diǎn)吊機(jī)、燈光渡橋、燈光吊籠等設(shè)備，另外還有反聲罩。
臺下設(shè)備以升降、推拉、旋轉(zhuǎn)為主舞臺控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)配置有主升降臺、左右車臺、后車轉(zhuǎn)臺、升降樂池及各種補(bǔ)償臺等設(shè)備。
2.舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)
2.1.舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件主要功能
舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)一般分為PLC軟件功能和上位機(jī)軟件功能。
PLC軟件有以下主要功能：權(quán)限控制，設(shè)置數(shù)據(jù)，設(shè)備互鎖，設(shè)備選擇（單控），設(shè)備禁用，偏差檢查組（強(qiáng)制編組），設(shè)備旁路，變頻器狀態(tài)顯示及復(fù)位報(bào)警，程控I/II，場景運(yùn)行介入（暫停/恢復(fù)、切到單控），故障信息顯示等。
上位機(jī)軟件有以下主要功能：設(shè)置設(shè)備名稱，設(shè)備場景數(shù)據(jù)設(shè)置及編場，劇目計(jì)時(shí)，設(shè)備信息顯示，主機(jī)信息顯示，日志記錄，打印系統(tǒng)信息，劇目下載等。
控制系統(tǒng)能穩(wěn)定、安全、可靠、方便、精確地監(jiān)控臺上、臺下設(shè)備，滿足裝臺、排練、演出及檢修維護(hù)等舞臺機(jī)械設(shè)備的操作和控制。
采用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以對舞臺機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)的監(jiān)視，如：位置、速度、限位、負(fù)載等，可以在舞臺表演前設(shè)定各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，在表演過程中設(shè)備的運(yùn)行定位、同步、速度更精確。
2.2.舞臺機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成及機(jī)械傳動(dòng)方式
舞臺機(jī)械的傳動(dòng)方式一般為機(jī)械傳動(dòng)和流體傳動(dòng)兩種方式。
機(jī)械傳動(dòng)方式主要有鋼絲繩、鏈條、齒輪、齒條、絲杠、磨擦輪等多種傳統(tǒng)的傳動(dòng)方式。加拿大的螺旋升降器和法國的剛性鏈傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)的新技術(shù)，其在舞臺機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中也得到良好的應(yīng)用。
流體傳動(dòng)方式主要有液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)兩種方式，其執(zhí)行元件有作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸和氣缸，也有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)、氣馬達(dá)、擺動(dòng)缸等。
3.舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本構(gòu)成及實(shí)際應(yīng)用基本功能
3.1.舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成
目前舞臺機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)主要采用 DCS 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以雙冗余可編程控制器中央處理器作為主站，通過高速工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)和下位機(jī)相聯(lián)，上位機(jī)采用雙冗余的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)采用PLC 遠(yuǎn)程終端及矢量變頻器作為從站，直接控制和驅(qū)動(dòng)舞臺機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行。
3.1.1.控制系統(tǒng)采用了兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，第一級是通過交換機(jī)聯(lián)結(jié)的工業(yè)以太網(wǎng)，主要用于主站PLC與上位機(jī)的通訊，使用TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。第二級采用現(xiàn)場總線PROFIBUS — DP 光纖環(huán)網(wǎng)與下位機(jī)相聯(lián)，傳輸速率為12M，主要用于主站與下位機(jī)的通訊。
3.1.2.主控制系統(tǒng)主要由主控制臺提供正常情況下的全功能控制與操作，包括單體設(shè)備的控制、設(shè)備聯(lián)鎖、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、預(yù)選擇設(shè)備、設(shè)定運(yùn)行參數(shù)、編組運(yùn)行、場景記憶、場景編輯、故障診斷、系統(tǒng)維護(hù)指南、在線幫助、聯(lián)機(jī)操作向?qū)У裙δ?。為了方便裝臺、排練和正式演出的需要，主控制系統(tǒng)除主控制臺外還設(shè)置有多個(gè)移動(dòng)式操作盤，可以在主控制室、舞臺臺面、二層馬道等不同位置對設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行操作監(jiān)控。移動(dòng)操作盤設(shè)有線操作盤和無線操作盤兩種形式，無線操作盤采用無線局域網(wǎng)并滿足IEEE802.11b 標(biāo)準(zhǔn)。無線移動(dòng)操作盤一般在非正式演出時(shí)使用。
3.2.舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用基本功能
3.2.1.舞臺機(jī)械設(shè)備網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備組合運(yùn)行狀況的不同，除提供足夠的設(shè)備編組（CUE）的存儲空間還提供三種編組形式，即鎖定型編組、安全型編組和聯(lián)鎖型編組。
鎖定型編組中吊掛或運(yùn)載的場景需要固定連接到多個(gè)機(jī)械設(shè)備上時(shí)，該組中所有的機(jī)械設(shè)備需要以相同的速度同時(shí)運(yùn)行并移動(dòng)相同的距離。
安全型編組是用于控制距離、速度等參數(shù)組合的復(fù)雜設(shè)備組運(yùn)行，若在操作過程中出現(xiàn)失誤，將導(dǎo)致場景及設(shè)備碰撞或損壞等危險(xiǎn)情況。系統(tǒng)應(yīng)規(guī)定更高的操作權(quán)限，系統(tǒng)必須高速監(jiān)控該組中所有運(yùn)行設(shè)備的速度和位置，當(dāng)該組中的任一設(shè)備沒有按照預(yù)設(shè)定或計(jì)算出的速度曲線運(yùn)行，或者速度或位置偏差超出了系統(tǒng)允許的誤差范圍時(shí)，系統(tǒng)必須立即停止該組內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行，系統(tǒng)發(fā)出的停止命令應(yīng)該是緊急停機(jī)命令（EMS），以免損壞場景和發(fā)生危險(xiǎn)情況。
聯(lián)鎖型編組用于控制按順序運(yùn)動(dòng)并有聯(lián)鎖關(guān)系的設(shè)備組的運(yùn)行，在該組設(shè)備運(yùn)行中有任一設(shè)備的運(yùn)動(dòng)順序不符合聯(lián)鎖關(guān)系或發(fā)生故障時(shí)，必須立即停止該組內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行，系統(tǒng)發(fā)出的停止命令應(yīng)該是緊急停機(jī)命令（EMS），以免損壞設(shè)備和發(fā)生危險(xiǎn)情況。
3.2.2.場景的物理參數(shù)設(shè)置，場景的物理參數(shù)包括場景的長、寬、高、估計(jì)的重量和運(yùn)行位置的限制等，這些參數(shù)都是控制系統(tǒng)對每個(gè)設(shè)備進(jìn)行可靠控制的依據(jù)，由操作人員將這些參數(shù)輸入系統(tǒng)中，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行安全防護(hù)和信息提示。
3.2.3.故障診斷和遠(yuǎn)程診斷功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷故障類別、區(qū)域，自動(dòng)顯示應(yīng)急處理預(yù)案，及時(shí)提示及幫助操作人員及技術(shù)人員迅速排除故障。遠(yuǎn)程服務(wù)通過電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立起服務(wù)商與用戶間的網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)全球遠(yuǎn)程診斷與系統(tǒng)維護(hù)，在控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能在第一時(shí)間內(nèi)提供快捷有效的服務(wù)，大大地減少了維護(hù)費(fèi)用，爭取了寶貴的時(shí)間，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線技術(shù)幫助、軟件升級更新、資料共享等。
4.總結(jié)：
隨著我國文化設(shè)施建設(shè)的進(jìn)步帶動(dòng)了文化、影視、科技、旅游、娛樂等方面的發(fā)展，其相關(guān)設(shè)施建設(shè)的技術(shù)快速發(fā)展，觀眾對于舞臺效果的要求逐漸提高。我國自行研制的現(xiàn)代大型舞臺機(jī)械網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于，其獨(dú)特的優(yōu)勢和卓越的性能能較完美地發(fā)揮設(shè)備的功能，滿足了觀眾的審美需求，適應(yīng)我國大型舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化為一體的自動(dòng)控制要求。
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