舞臺電氣控制

1、舞臺機械內(nèi)部交流內(nèi)容舞臺機械內(nèi)部交流內(nèi)容第三部分第三部分 電氣控制電氣控制一、舞臺電氣控制分類一、舞臺電氣控制分類二、大豐控制系統(tǒng)組成二、大豐控制系統(tǒng)組成 1 1、控制系統(tǒng)概述、控制系統(tǒng)概述 2 2、操作管理層配置、操作管理層配置 3 3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置、控制網(wǎng)絡(luò)層配置 4 4、驅(qū)動分類、驅(qū)動分類 5 5、現(xiàn)場傳感器配置、現(xiàn)場傳感器配置 三、電氣控制系統(tǒng)的特點三、電氣控制系統(tǒng)的特點四、工程實例四、工程實例 五、舞臺控制成本關(guān)聯(lián)五、舞臺控制成本關(guān)聯(lián)六、德國六、德國BBHBBH控制系統(tǒng)介紹控制系統(tǒng)介紹七、結(jié)束語七、結(jié)束語 根據(jù)舞臺機械廠家各自的控制特點和舞臺機械招標(biāo)要求，現(xiàn)階段大豐及其合作廠家基本

2、提供以下幾種舞臺機械控制系統(tǒng)：一、舞臺電氣控制分類一、舞臺電氣控制分類1、德國SBS公司COSTACOwin控制系統(tǒng)，將在上海文化廣場舞臺機械工程中應(yīng)用 ；2、德國BBH公司INTECON控制系統(tǒng)，正在重慶大劇院舞臺機械工程中應(yīng)用；3、我公司自行設(shè)計的舞臺機械控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用成熟可靠的現(xiàn)場總線控制技術(shù)FCS?？刂破鞫嘤晌鏖T子最高檔可編程控制器S7-400組成，用于監(jiān)控的計算機大多采用冗余配置。1、控制系統(tǒng)概述：二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成右圖表示FCS控制系統(tǒng)的簡要構(gòu)成。FCS舞臺機械電氣和控制系統(tǒng)，由主操作臺（內(nèi)置上位機監(jiān)控系統(tǒng)）、主控PLC、通迅網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場PLC從站

3、、矢量變頻器、驅(qū)動電機以及現(xiàn)場傳感器等設(shè)備組成。二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成用于對整個舞臺機械設(shè)備集中操作，是控制與操作系統(tǒng)的管理中心。主操作臺除了具有對劇場所有機械設(shè)備進行控制與操作的功能（預(yù)選擇、運動參數(shù)設(shè)定、設(shè)備編組、場景運行、場景序列運行、手動介入功能等），還提供系統(tǒng)管理及維護和根據(jù)演出過程需要而附帶的工程組態(tài)功能。主操作臺放在主控制室內(nèi)，并配有打印機。2、操作管理層配置：主操作臺二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成主操作臺包括一個LCD顯示器、功能鍵盤和鼠標(biāo)、一個寬視角觸控屏、兩只操縱桿。該操作臺外形美觀，操作方便。2、操作管理層配置：主操作臺二、電氣控制系統(tǒng)

4、的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成提供操作人員在設(shè)備附近或能夠觀察到設(shè)備大部分運動過程的地方進行操作。移動式操作臺掛在主控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上,移動式操作臺的人-機界面與主操作臺保持一致，是全功能的操作，可通過軟件的授權(quán)或密碼設(shè)定其操作范圍。移動式操作臺制作成臺裝式，結(jié)構(gòu)堅固，安裝牢固，能夠長期使用而免于維護。通常在舞臺面上場口位置布置插口盒，相對插口至少可移動15米。2、操作管理層配置：移動操作臺二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成左圖是我公司在2006年開始在工程中推廣使用的移動操作臺，包括按鍵、操縱桿、開關(guān)、顯示器（觸摸屏）、便攜式電腦、指示器。其依托德國公司臺體，由大豐公司自主研發(fā)的移動式操

5、作設(shè)備，是國內(nèi)舞臺廠家做工最好、式樣最完美的操作臺，其移動方便，操作符合國際舞臺行業(yè)規(guī)范。2、操作管理層配置：移動操作臺 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成提供操作人員在設(shè)備附近或能夠觀察到設(shè)備大部分運動過程的地方進行操作。按鍵、開關(guān)、顯示器（觸摸屏）、指示器選用適合于在塵埃和較差條件下工作的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)堅固，安裝牢固，能夠長期使用而免于維護。便攜式操作盤掛在主控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上，人-機界面與主操作臺保持一致，是全功能的操作，也可通過軟件的授權(quán)或密碼設(shè)定其操作范圍。便攜式操作盤約3KG，可肩挎或手持操作，通常在舞臺面上場口位置和臺上設(shè)備層處布置插口盒，相對插口至少可移動15米。 2、操作管

6、理層配置：便攜式操作盤 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成左圖是我公司在2006年開始在工程中推廣使用的便攜式操作盤，其依托德國公司臺體，由大豐公司自主研發(fā)的移動式操作設(shè)備，是國內(nèi)舞臺廠家做工最好、式樣最完美的手持移動設(shè)備，其移動方便，操作符合國際舞臺行業(yè)規(guī)范。2、操作管理層配置：便攜式操作盤 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 根據(jù)舞臺機械工藝特點，通常為以下設(shè)備設(shè)置就地操作盤，臺下設(shè)備：升降樂池、演員升降小車；臺上設(shè)備：假臺口側(cè)片、側(cè)燈光吊籠、臺口防火幕和大幕機。 另外，多數(shù)舞臺工程為臺下升降臺配置了輔助驅(qū)動控制盤，臺上吊桿配置了手動選桿控制盤，其操作類型均為就地操作，

7、不受主控制系統(tǒng)的影響，在主控系統(tǒng)失靈情況下，可方便地把舞臺設(shè)備運行到安全位置。 2、操作管理層配置：就地操作盤 就地操作盤主令操作按鈕二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)（含服務(wù)器、主機、通訊線路等）多為冗余配置，可提供連續(xù)操作的安全保障。當(dāng)一臺計算機或一條通訊線路出現(xiàn)故障時，自動切換到冗余計算機或通訊線路。用于主控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)管理的計算機采用工業(yè)型計算機，大豐控制系統(tǒng)多采用西門子工控機，其抗干擾強，可靠性高。3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：計算機系統(tǒng) 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成用于控制與操作管理的PLC選用SIEMENS公司最高檔產(chǎn)品S7-400（或S7-400H系列

8、冗余PLC，具有熱插拔、自診斷等高級功能，CPU、電源、通訊模塊均為冗余配置），用于驅(qū)動裝置控制的PLC選用SIEMENS公司S7-300或S7-200系列產(chǎn)品。3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：可編程序控制器（PLC） 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成主控制系統(tǒng)中的PLC與計算機之間采用工業(yè)級以太網(wǎng)，PLC與現(xiàn)場控制設(shè)備之間采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)傳輸速率為12MBPs，工業(yè)級以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率為100MBPS。網(wǎng)絡(luò)容量有適當(dāng)?shù)挠嗔?，可供系統(tǒng)擴展和升級。3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng) 工控機主控PLC現(xiàn)場控制器以太網(wǎng)DP總線二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組

9、成我公司在眾多劇院中使用了側(cè)車臺無線通訊技術(shù)，該技術(shù)是國內(nèi)首創(chuàng)，運行無拖纜，啟動平穩(wěn)、定位精度高，可實現(xiàn)兩側(cè)車臺橫穿舞臺。 無線車臺采用SIEMENS公司的工業(yè)級無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品（無線以太網(wǎng)），該產(chǎn)品通訊距離長、信號穩(wěn)定。3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：無線通訊系統(tǒng) 交換機主控PLC無線路由器（主站-右）無線路由器（主站-左）無線路由器（從站-側(cè)車臺）無線路由器（從站-側(cè)車臺）無線通訊二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：上位機監(jiān)控系統(tǒng) 舞臺機械監(jiān)控系統(tǒng)V3.0是大豐公司自行開發(fā)專用于舞臺機械監(jiān)控領(lǐng)域的上位機監(jiān)制系統(tǒng)，是目前的最新版，已成功應(yīng)用很多舞臺工程，快速穩(wěn)定且簡單易用，深受用

10、戶好評。臺下設(shè)備使用三維圖形顯示，觀察角度任意?？商峁┱晥D、立體圖、橫剖視圖和縱剖視圖。二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：上位機監(jiān)控-正視圖 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：上位機監(jiān)控-立體圖 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：上位機監(jiān)控-橫剖圖 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成3、控制網(wǎng)絡(luò)層配置：上位機監(jiān)控-縱剖圖 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 根據(jù)舞臺工藝，以下設(shè)備大多采用調(diào)速、定位控制。臺下設(shè)備：升降樂池、主升降臺、側(cè)車臺、后車臺和后車臺轉(zhuǎn)臺以及演員升降小車；臺上設(shè)備

11、：主舞臺吊桿、燈桿、后吊桿和燈桿、臺口單點吊、主舞臺單點吊、大幕機（提升、對開、斜拉）以及飛行器等設(shè)備。需要精確定位和同步運行的設(shè)備，用矢量變頻器配高精度旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)了速度閉環(huán)和位置閉環(huán)，調(diào)速比可達1:100，定位精度1mm。 4、驅(qū)動分類：調(diào)速、定位驅(qū)動 變頻器交流電機+編碼器三相電源二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 變頻器選用德國SEW品牌的矢量變頻器，該變頻器具有零速伺服鎖定、剎車控制、力矩和電流監(jiān)控、現(xiàn)場總線通訊、故障自診斷、自適應(yīng)控制等功能。 4、驅(qū)動分類：調(diào)速、定位驅(qū)動二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成4、驅(qū)動分類：調(diào)速、定位驅(qū)動 速度編碼器選用瑞士ELCO

12、品牌增量編碼器，解相度通常為1024p（脈沖）/r(轉(zhuǎn)速)，用于速度閉環(huán)的編碼器安裝在電機傳動軸上。二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成4、驅(qū)動分類：調(diào)速、定位驅(qū)動 臺下設(shè)備升降臺如為鏈條驅(qū)動，側(cè)車臺如為自行走，后車臺及轉(zhuǎn)臺為摩擦輪驅(qū)動，這些設(shè)備除在電機尾部安裝了速度編碼器外，還在反映舞臺實際位置的地方安裝了拉線編碼器或測距機構(gòu)。其測量元件也是編碼器。 位置編碼器組裝2種形式：升降臺升降、后車臺移動采用市場成品，德國米銥品牌的拉線編碼器；側(cè)車臺行走、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)采用公司自制的測距機構(gòu)，配裝SEW配套的增量編碼器。 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 調(diào)速、不定位驅(qū)動是指驅(qū)動器件為

13、變頻器，但電機尾軸不安裝編碼器，只有兩個預(yù)停位置，即最高位和最低位，臺口防火幕是調(diào)速不定位控制，其配置的變頻器主要作用是把電機變速運行在33HZ，滿足機械工藝設(shè)計要求。 4、驅(qū)動分類：調(diào)速、不定位驅(qū)動 變頻器交流電機三相電源二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 不調(diào)速、定位驅(qū)動是指驅(qū)動器件為交流接觸器，但電機尾部安裝了編碼器，編碼器計數(shù)信號進PLC控制器。該類設(shè)備如臺上燈光吊籠的升降驅(qū)動。4、驅(qū)動分類：不調(diào)速、定位驅(qū)動 接觸器交流電機三相電源編碼器PLC二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成4、驅(qū)動分類：不調(diào)速、不定位驅(qū)動 不調(diào)速不定位驅(qū)動是指驅(qū)動器件為交流接觸器，并且該驅(qū)動不安

14、裝編碼器，該類設(shè)備通常只有兩個預(yù)停位置，即最高位和最低位或最大開度和閉位置。符合該類控制的設(shè)備有，臺下機械：升降欄桿、前后輔助升降臺、側(cè)輔助升降臺、側(cè)補償臺、后補償臺以及各類鎖定裝置。臺上設(shè)備：假臺口側(cè)片、燈光吊籠平移、二幕機等。接觸器交流電機三相電源二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 切換調(diào)速驅(qū)動是通過切換矩陣實現(xiàn)的，切換矩陣由變頻器號（行）和吊桿號（列）組成。主要用于臺上眾多調(diào)速景吊桿、燈桿和單點吊機的切換運行。常用8臺變頻器控制主舞臺40至50臺吊桿（11KW）的調(diào)速運行以及6臺變頻器切換燈桿、單點吊機（4KW）的調(diào)速運行。根據(jù)切換原理和其邏輯控制關(guān)系，參與切換的每臺變頻器都可

15、以控制驅(qū)動所切換的任一設(shè)備；同理，參與切換的設(shè)備可以被任一一臺變頻器切換驅(qū)動。這樣，當(dāng)一臺變頻器故障時，可以用其它變頻器來切換驅(qū)動，變頻器間互為冗余備份。4、驅(qū)動分類：臺上切換調(diào)速驅(qū)動 二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 左圖為切換系統(tǒng)示意圖，為3臺變頻器切換10臺吊桿設(shè)備。實際工程多為兩個切換矩陣，變頻器和設(shè)備的數(shù)量都有所增加。切換系統(tǒng)可有效降低臺上設(shè)備的調(diào)速、定位驅(qū)動控制的成套成本。 4、驅(qū)動分類：臺上切換調(diào)速驅(qū)動 變頻器1變頻器2變頻器3J1J2J3J4J9J5J6J7J8J10切換矩陣（3切10）二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 大豐電氣控制系統(tǒng)通常采集2種分辨率

16、的增量編碼器，分別為1024PPR進變頻調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)調(diào)速定位控制；512PPR進PLC系統(tǒng)，實現(xiàn)不調(diào)速定位驅(qū)動。 5、現(xiàn)場傳感器：編碼器 編碼器（1024PPR）變頻器編碼器（512PPR）PLC二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 臺上吊桿、燈桿、單點吊機設(shè)備的行程終止限位開關(guān)、沖頂開關(guān)安裝在傳動裝置上的專用限位箱內(nèi)，限位開關(guān)采用日本歐姆龍品牌產(chǎn)品。5、現(xiàn)場傳感器：臺上限位開關(guān)和沖頂開關(guān) 沖頂限位開關(guān)直接動作于電動機主回路和抱閘電源的控制回路，以快速切斷其動力電源和抱閘電源。二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 臺下設(shè)備多在適當(dāng)位置安裝直接撞擊式限位開關(guān)，限位開關(guān)型號為歐姆

17、龍HL-5030，為擺臂式觸發(fā)開關(guān)，用于臺下機械升降臺、樂池、欄桿、側(cè)輔助臺、側(cè)補償臺、前后輔助升降臺、后補償臺、后車臺的終端限位，臺上大幕對開、二幕對開、燈光吊籠升降、防火幕升降也用該型號開關(guān)。5、現(xiàn)場傳感器：限位開關(guān)二、電氣控制系統(tǒng)的組成二、電氣控制系統(tǒng)的組成 載荷傳感器多為臺上吊桿類設(shè)備提供超載保護功能，在大型舞臺機械項目中采用。5、現(xiàn)場傳感器：載荷傳感器 可在控制界面上實時顯示吊桿的掛重，當(dāng)掛重超過吊桿的承載范圍時，控制系統(tǒng)停止運行該設(shè)備，并發(fā)出超載報警指示，對設(shè)備起超載保護功能。三、電氣控制系統(tǒng)的特點三、電氣控制系統(tǒng)的特點1、安全可靠：采用西門子最高端PLC、冗余工業(yè) 控制計算機；2、技術(shù)先進：采用當(dāng)今最先進的現(xiàn)場總線技術(shù)，工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，保證系統(tǒng)實時性和高速性；3、操作靈活：可配置了主操作臺、移動操作臺、便攜式控制盤、就地操作盤；4、網(wǎng)絡(luò)開放：采用PROFIBUS-DP和TCP/IP協(xié)議，有強大的擴充功能和遠程聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；5、控制精確：采用智能變頻器配高精度旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)速度和位置閉環(huán)。四、工程實例四、工程實例1、大慶工程：