1、舞台机械内部交流内容舞台机械内部交流内容第三部分第三部分 电气控制电气控制一、舞台电气控制分类一、舞台电气控制分类二、大丰控制系统组成二、大丰控制系统组成 1 1、控制系统概述、控制系统概述 2 2、操作管理层配置、操作管理层配置 3 3、控制网络层配置、控制网络层配置 4 4、驱动分类、驱动分类 5 5、现场传感器配置、现场传感器配置 三、电气控制系统的特点三、电气控制系统的特点四、工程实例四、工程实例 五、舞台控制成本关联五、舞台控制成本关联六、德国六、德国BBHBBH控制系统介绍控制系统介绍七、结束语七、结束语 根据舞台机械厂家各自的控制特点和舞台机械招标要求，现阶段大丰及其合作厂家基本
2、提供以下几种舞台机械控制系统：一、舞台电气控制分类一、舞台电气控制分类1、德国SBS公司COSTACOwin控制系统，将在上海文化广场舞台机械工程中应用；2、德国BBH公司INTECON控制系统，正在重庆大剧院舞台机械工程中应用；3、我公司自行设计的舞台机械控制系统，该控制系统采用成熟可靠的现场总线控制技术FCS。控制器多由西门子最高档可编程控制器S7-400组成，用于监控的计算机大多采用冗余配置。1、控制系统概述：二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成右图表示FCS控制系统的简要构成。FCS舞台机械电气和控制系统，由主操作台（内置上位机监控系统）、主控PLC、通迅网络、现场PLC从站、
3、矢量变频器、驱动电机以及现场传感器等设备组成。二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成用于对整个舞台机械设备集中操作，是控制与操作系统的管理中心。主操作台除了具有对剧场所有机械设备进行控制与操作的功能（预选择、运动参数设定、设备编组、场景运行、场景序列运行、手动介入功能等），还提供系统管理及维护和根据演出过程需要而附带的工程组态功能。主操作台放在主控制室内，并配有打印机。2、操作管理层配置：主操作台二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成主操作台包括一个LCD显示器、功能键盘和鼠标、一个宽视角触控屏、两只操纵杆。该操作台外形美观，操作方便。2、操作管理层配置：主操作台二、电气控制系统的
4、组成二、电气控制系统的组成提供操作人员在设备附近或能够观察到设备大部分运动过程的地方进行操作。移动式操作台挂在主控制系统网络上,移动式操作台的人-机界面与主操作台保持一致，是全功能的操作，可通过软件的授权或密码设定其操作范围。移动式操作台制作成台装式，结构坚固，安装牢固，能够长期使用而免于维护。通常在舞台面上场口位置布置插口盒，相对插口至少可移动15米。2、操作管理层配置：移动操作台二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成左图是我公司在2006年开始在工程中推广使用的移动操作台，包括按键、操纵杆、开关、显示器（触摸屏）、便携式电脑、指示器。其依托德国公司台体，由大丰公司自主研发的移动式操作
5、设备，是国内舞台厂家做工最好、式样最完美的操作台，其移动方便，操作符合国际舞台行业规范。2、操作管理层配置：移动操作台 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成提供操作人员在设备附近或能够观察到设备大部分运动过程的地方进行操作。按键、开关、显示器（触摸屏）、指示器选用适合于在尘埃和较差条件下工作的产品，结构坚固，安装牢固，能够长期使用而免于维护。便携式操作盘挂在主控制系统网络上，人-机界面与主操作台保持一致，是全功能的操作，也可通过软件的授权或密码设定其操作范围。便携式操作盘约3KG，可肩挎或手持操作，通常在舞台面上场口位置和台上设备层处布置插口盒，相对插口至少可移动15米。2、操作管理层
6、配置：便携式操作盘 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成左图是我公司在2006年开始在工程中推广使用的便携式操作盘，其依托德国公司台体，由大丰公司自主研发的移动式操作设备，是国内舞台厂家做工最好、式样最完美的手持移动设备，其移动方便，操作符合国际舞台行业规范。2、操作管理层配置：便携式操作盘 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 根据舞台机械工艺特点，通常为以下设备设置就地操作盘，台下设备：升降乐池、演员升降小车；台上设备：假台口侧片、侧灯光吊笼、台口防火幕和大幕机。另外，多数舞台工程为台下升降台配置了辅助驱动控制盘，台上吊杆配置了手动选杆控制盘，其操作类型均为就地操作，不受主
7、控制系统的影响，在主控系统失灵情况下，可方便地把舞台设备运行到安全位置。2、操作管理层配置：就地操作盘 就地操作盘主令操作按钮二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成计算机系统（含服务器、主机、通讯线路等）多为冗余配置，可提供连续操作的安全保障。当一台计算机或一条通讯线路出现故障时，自动切换到冗余计算机或通讯线路。用于主控制系统或网络管理的计算机采用工业型计算机，大丰控制系统多采用西门子工控机，其抗干扰强，可靠性高。3、控制网络层配置：计算机系统 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成用于控制与操作管理的PLC选用SIEMENS公司最高档产品S7-400（或S7-400H系列冗余PL
8、C，具有热插拔、自诊断等高级功能，CPU、电源、通讯模块均为冗余配置），用于驱动装置控制的PLC选用SIEMENS公司S7-300或S7-200系列产品。3、控制网络层配置：可编程序控制器（PLC）二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成主控制系统中的PLC与计算机之间采用工业级以太网，PLC与现场控制设备之间采用PROFIBUS-DP现场总线。现场总线的数据传输速率为12MBPs，工业级以太网数据传输速率为100MBPS。网络容量有适当的余量，可供系统扩展和升级。3、控制网络层配置：网络通讯系统 工控机主控PLC现场控制器以太网DP总线二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成我公司在
9、众多剧院中使用了侧车台无线通讯技术，该技术是国内首创，运行无拖缆，启动平稳、定位精度高，可实现两侧车台横穿舞台。无线车台采用SIEMENS公司的工业级无线网络产品（无线以太网），该产品通讯距离长、信号稳定。3、控制网络层配置：无线通讯系统 交换机主控PLC无线路由器（主站-右）无线路由器（主站-左）无线路由器（从站-侧车台）无线路由器（从站-侧车台）无线通讯二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成3、控制网络层配置：上位机监控系统 舞台机械监控系统V3.0是大丰公司自行开发专用于舞台机械监控领域的上位机监制系统，是目前的最新版，已成功应用很多舞台工程，快速稳定且简单易用，深受用户好评。台下
10、设备使用三维图形显示，观察角度任意。可提供正视图、立体图、横剖视图和纵剖视图。二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成3、控制网络层配置：上位机监控-正视图 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成3、控制网络层配置：上位机监控-立体图 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成3、控制网络层配置：上位机监控-横剖图 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成3、控制网络层配置：上位机监控-纵剖图 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 根据舞台工艺，以下设备大多采用调速、定位控制。台下设备：升降乐池、主升降台、侧车台、后车台和后车台转台以及演员升降小车；台上设备：主舞台吊杆
11、、灯杆、后吊杆和灯杆、台口单点吊、主舞台单点吊、大幕机（提升、对开、斜拉）以及飞行器等设备。需要精确定位和同步运行的设备，用矢量变频器配高精度旋转编码器实现了速度闭环和位置闭环，调速比可达1:100，定位精度1mm。4、驱动分类：调速、定位驱动 变频器交流电机+编码器三相电源二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 变频器选用德国SEW品牌的矢量变频器，该变频器具有零速伺服锁定、刹车控制、力矩和电流监控、现场总线通讯、故障自诊断、自适应控制等功能。4、驱动分类：调速、定位驱动二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成4、驱动分类：调速、定位驱动 速度编码器选用瑞士ELCO品牌增量编码器，
12、解相度通常为1024p（脉冲）/r(转速)，用于速度闭环的编码器安装在电机传动轴上。二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成4、驱动分类：调速、定位驱动 台下设备升降台如为链条驱动，侧车台如为自行走，后车台及转台为摩擦轮驱动，这些设备除在电机尾部安装了速度编码器外，还在反映舞台实际位置的地方安装了拉线编码器或测距机构。其测量元件也是编码器。位置编码器组装2种形式：升降台升降、后车台移动采用市场成品，德国米铱品牌的拉线编码器；侧车台行走、转台旋转采用公司自制的测距机构，配装SEW配套的增量编码器。二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 调速、不定位驱动是指驱动器件为变频器，但电机尾轴不
13、安装编码器，只有两个预停位置，即最高位和最低位，台口防火幕是调速不定位控制，其配置的变频器主要作用是把电机变速运行在33HZ，满足机械工艺设计要求。4、驱动分类：调速、不定位驱动 变频器交流电机三相电源二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 不调速、定位驱动是指驱动器件为交流接触器，但电机尾部安装了编码器，编码器计数信号进PLC控制器。该类设备如台上灯光吊笼的升降驱动。4、驱动分类：不调速、定位驱动 接触器交流电机三相电源编码器PLC二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成4、驱动分类：不调速、不定位驱动 不调速不定位驱动是指驱动器件为交流接触器，并且该驱动不安装编码器，该类设备通常
14、只有两个预停位置，即最高位和最低位或最大开度和闭位置。符合该类控制的设备有，台下机械：升降栏杆、前后辅助升降台、侧辅助升降台、侧补偿台、后补偿台以及各类锁定装置。台上设备：假台口侧片、灯光吊笼平移、二幕机等。接触器交流电机三相电源二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 切换调速驱动是通过切换矩阵实现的，切换矩阵由变频器号（行）和吊杆号（列）组成。主要用于台上众多调速景吊杆、灯杆和单点吊机的切换运行。常用8台变频器控制主舞台40至50台吊杆（11KW）的调速运行以及6台变频器切换灯杆、单点吊机（4KW）的调速运行。根据切换原理和其逻辑控制关系，参与切换的每台变频器都可以控制驱动所切换的任一
15、设备；同理，参与切换的设备可以被任一一台变频器切换驱动。这样，当一台变频器故障时，可以用其它变频器来切换驱动，变频器间互为冗余备份。4、驱动分类：台上切换调速驱动 二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 左图为切换系统示意图，为3台变频器切换10台吊杆设备。实际工程多为两个切换矩阵，变频器和设备的数量都有所增加。切换系统可有效降低台上设备的调速、定位驱动控制的成套成本。4、驱动分类：台上切换调速驱动 变频器1变频器2变频器3J1J2J3J4J9J5J6J7J8J10切换矩阵（3切10）二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 大丰电气控制系统通常采集2种分辨率的增量编码器，分别为10
16、24PPR进变频调速系统，实现调速定位控制；512PPR进PLC系统，实现不调速定位驱动。5、现场传感器：编码器 编码器（1024PPR）变频器编码器（512PPR）PLC二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 台上吊杆、灯杆、单点吊机设备的行程终止限位开关、冲顶开关安装在传动装置上的专用限位箱内，限位开关采用日本欧姆龙品牌产品。5、现场传感器：台上限位开关和冲顶开关 冲顶限位开关直接动作于电动机主回路和抱闸电源的控制回路，以快速切断其动力电源和抱闸电源。二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 台下设备多在适当位置安装直接撞击式限位开关，限位开关型号为欧姆龙HL-5030，为摆臂式
17、触发开关，用于台下机械升降台、乐池、栏杆、侧辅助台、侧补偿台、前后辅助升降台、后补偿台、后车台的终端限位，台上大幕对开、二幕对开、灯光吊笼升降、防火幕升降也用该型号开关。5、现场传感器：限位开关二、电气控制系统的组成二、电气控制系统的组成 载荷传感器多为台上吊杆类设备提供超载保护功能，在大型舞台机械项目中采用。5、现场传感器：载荷传感器 可在控制界面上实时显示吊杆的挂重，当挂重超过吊杆的承载范围时，控制系统停止运行该设备，并发出超载报警指示，对设备起超载保护功能。三、电气控制系统的特点三、电气控制系统的特点1、安全可靠：采用西门子最高端PLC、冗余工业 控制计算机；2、技术先进：采用当今最先进
18、的现场总线技术，工业以太网络，保证系统实时性和高速性；3、操作灵活：可配置了主操作台、移动操作台、便携式控制盘、就地操作盘；4、网络开放：采用PROFIBUS-DP和TCP/IP协议，有强大的扩充功能和远程联网功能，实现远程监控；5、控制精确：采用智能变频器配高精度旋转编码器实现速度和位置闭环。四、工程实例四、工程实例1、大庆工程：主操作台 四、工程实例四、工程实例2、大庆工程：移动操作台 四、工程实例四、工程实例3、大庆工程：便携操作盘 四、工程实例四、工程实例4、大庆工程：冗余工控机柜 四、工程实例四、工程实例5、大庆工程：电气室控制柜 五、舞台控制成本关联五、舞台控制成本关联1.1 台下电气室 台下电气室多设在主升降台台仓层，地面抬高1米左右，一般拥有4个主升降台，6个车台，对应数量的侧辅助台和补台的品字型舞台，台下电气室面积要求一般不小于30平方米，要求提供空调和除湿设备。剧场建筑多能满足该要求。以上描述的剧场台下最大用电量：230KVA左右。1、电气室和控制室位置舞台电气控制介绍结束！谢谢！
