我(wo)國文藝(yi)舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)的(de)繁(fan)榮，各種劇(ju)場、演(yan)播(bo)廳等(deng)對舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)自動化(hua)要求(qiu)越(yue)來越(yue)高，相應對舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)控制(zhi)系(xi)統也提出(chu)了更高的(de)要求(qiu)。升降臺(tai)(tai)(tai)作為舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)下機械(xie)設備(bei)中應用最廣泛的(de)設備(bei)之一，以多(duo)種形(xing)式出(chu)現在各種劇(ju)院以及諸多(duo)國際知名(ming)音樂(le)廳里。它具有快速遷換(huan)布(bu)景(jing)、根據表演(yan)的(de)需求(qiu)改變舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)形(xing)式的(de)特點，以滿足舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)工藝(yi)布(bu)置(zhi)和舞(wu)美設計(ji)的(de)需要以及劇(ju)目編導人(ren)員的(de)需求(qiu)，達到(dao)豐(feng)富舞(wu)臺(tai)(tai)(tai)多(duo)功能的(de)效果。

　　一、升降舞臺同(tong)步控制系統

　　（一）升降舞臺簡介

　　以3個(ge)升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)的(de)舞(wu)(wu)臺(tai)(tai)為(wei)(wei)背景(jing)，由3個(ge)升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)構成一(yi)個(ge)圓形的(de)升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)舞(wu)(wu)臺(tai)(tai)。其(qi)中(zhong)每個(ge)升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)由一(yi)個(ge)45 kW電(dian)機來進(jin)行控制，電(dian)機主軸通過(guo)減速器與柔性齒條(tiao)結(jie)合，把電(dian)機的(de)旋(xuan)轉運(yun)動變為(wei)(wei)升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)的(de)上(shang)升(sheng)(sheng)(sheng)和下降(jiang)(jiang)(jiang)運(yun)動。整(zheng)個(ge)升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)舞(wu)(wu)臺(tai)(tai)行程為(wei)(wei)舞(wu)(wu)臺(tai)(tai)臺(tai)(tai)面以下5.2 m到(dao)舞(wu)(wu)臺(tai)(tai)臺(tai)(tai)面以上(shang)1 m，且(qie)能在行程內(nei)進(jin)行精(jing)(jing)確定位；升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)的(de)速度調節范圍(wei)為(wei)(wei)0.0015一(yi)0.15 m/s；升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)的(de)定位精(jing)(jing)度為(wei)(wei)12mm，升(sheng)(sheng)(sheng)降(jiang)(jiang)(jiang)臺(tai)(tai)之間的(de)同步(bu)精(jing)(jing)度為(wei)(wei)±13mm。

　　（二）同步控制簡(jian)介(jie)

　　在同步控(kong)制(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)，最常見的(de)有主從(cong)控(kong)制(zhi)(zhi)和(he)(he)并行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)。主從(cong)控(kong)制(zhi)(zhi)，其(qi)結(jie)構以前一(yi)(yi)(yi)臺(tai)電機(ji)(ji)(ji)的(de)速(su)度(du)輸(shu)出作(zuo)為下(xia)(xia)一(yi)(yi)(yi)臺(tai)電機(ji)(ji)(ji)的(de)給(gei)(gei)定速(su)度(du)。這種(zhong)結(jie)構穩態時同步性(xing)能好(hao)(hao)，但在電機(ji)(ji)(ji)啟動(dong)停(ting)止和(he)(he)負載擾(rao)動(dong)情況下(xia)(xia)控(kong)制(zhi)(zhi)對象之間(jian)會產生很大的(de)同步誤差(cha)。并行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)式(shi)采用同一(yi)(yi)(yi)給(gei)(gei)定速(su)度(du)，啟動(dong)停(ting)止時的(de)同步性(xing)能好(hao)(hao)，但當一(yi)(yi)(yi)個控(kong)制(zhi)(zhi)對象出現擾(rao)動(dong)時，其(qi)他電機(ji)(ji)(ji)不(bu)能很好(hao)(hao)的(de)跟隨。結(jie)合前兩種(zhong)控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)式(shi)優缺(que)點，在并行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)加人每(mei)一(yi)(yi)(yi)臺(tai)電機(ji)(ji)(ji)的(de)反饋信息，即(ji)把每(mei)臺(tai)電機(ji)(ji)(ji)的(de)偏(pian)差(cha)值(zhi)加權補償到每(mei)一(yi)(yi)(yi)臺(tai)電機(ji)(ji)(ji)給(gei)(gei)定環節中(zhong)(zhong)去，得(de)出偏(pian)差(cha)藕合的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)策略。

　　二(er)、主從同(tong)步控制方式

　　（一）主從控制(zhi)的工作原理

　　如何才能準確、高速(su)地將(jiang)主傳動的(de)(de)轉矩信號(hao)和速(su)度(du)信號(hao)，發送到從傳動變頻器，通(tong)過其對信號(hao)的(de)(de)計算(suan)，來(lai)實時(shi)地完成(cheng)對主機的(de)(de)跟蹤和維護，這是主從控制的(de)(de)主要問(wen)題。而實現這個問(wen)題的(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)，將(jiang)取決于產品(pin)的(de)(de)型號(hao)規格。同(tong)時(shi)在不(bu)同(tong)場合中(zhong)，可以采用不(bu)同(tong)的(de)(de)方(fang)(fang)法，來(lai)完成(cheng)與傳動控制精度(du)相(xiang)對應的(de)(de)要求。

 　　主機(ji)和(he)從機(ji)變頻器(qi)，分別采(cai)用速(su)度控制模(mo)式(shi)和(he)從機(ji)速(su)度控制模(mo)式(shi)來完成(cheng)運(yun)行工作，而從機(ji)變頻器(qi)上(shang)，還要安裝上(shang)一個同(tong)步卡(ka)選件。

　　期(qi)(qi)刊文章分類(lei)查詢,盡在期(qi)(qi)刊圖(tu)書館

　　兩臺(tai)電機(ji)(ji)(ji)，都(dou)是(shi)利用增量(liang)型編(bian)碼(ma)器來完成信號(hao)(hao)的(de)(de)采集工(gong)作，然后將信號(hao)(hao)傳送到各自的(de)(de)變頻(pin)器，通過將編(bian)碼(ma)器信號(hao)(hao)從(cong)主(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)到從(cong)機(ji)(ji)(ji)同步卡的(de)(de)傳送，當成是(shi)參考點(dian)，來觀察從(cong)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)速度運行(xing)情況，其是(shi)隨(sui)主(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)運行(xing)速度發生(sheng)實時變化的(de)(de)，在主(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)與從(cong)機(ji)(ji)(ji)控制中，模式(shi)設定是(shi)不變的(de)(de)。

　　（二）主(zhu)從控制方式的(de)實現方法

　　以SEW電機(ji)(ji)MDX61B為例(li)，來研究硬(ying)件(jian)的連接，先安裝一(yi)塊D5R11B同步卡(ka)到從機(ji)(ji)上，通過5芯I/O數字量(liang)信號和9芯編碼器信號，來連接主(zhu)機(ji)(ji)和從機(ji)(ji)。

　　采用(yong)將(jiang)從(cong)機(ji)(ji)(ji)(ji)同(tong)步(bu)卡上(shang)面的(de)(de)(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)輸入端口(kou)和(he)主(zhu)(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)編(bian)碼器信(xin)(xin)號(hao)輸出(chu)端口(kou)連接(jie)的(de)(de)(de)(de)方式(shi)，同(tong)時還要將(jiang)主(zhu)(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)輸人端口(kou)信(xin)(xin)號(hao)和(he)從(cong)機(ji)(ji)(ji)(ji)輸出(chu)端口(kou)相(xiang)接(jie)。在(zai)設備的(de)(de)(de)(de)啟動(dong)過程中(zhong)，通過主(zhu)(zhu)(zhu)變頻器接(jie)收來源于外界的(de)(de)(de)(de)控(kong)制命令信(xin)(xin)號(hao)，同(tong)時帶動(dong)從(cong)變頻器的(de)(de)(de)(de)啟動(dong)，編(bian)碼器將(jiang)主(zhu)(zhu)(zhu)變頻器的(de)(de)(de)(de)速度(du)轉化為(wei)信(xin)(xin)號(hao)。如果設備是(shi)同(tong)步(bu)運(yun)行(xing)，則從(cong)機(ji)(ji)(ji)(ji)必須(xu)大于主(zhu)(zhu)(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)最高速度(du)。其采用(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)動(dong)態(tai)方式(shi)，來對二(er)者之間(jian)的(de)(de)(de)(de)速度(du)位置偏(pian)差(cha)進行(xing)調節，并將(jiang)其設定在(zai)一(yi)個固定的(de)(de)(de)(de)范圍內。利用(yong)變頻器狀態(tai)菜(cai)單顯示，來觀察(cha)脈沖形式(shi)，確認主(zhu)(zhu)(zhu)、從(cong)機(ji)(ji)(ji)(ji)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)偏(pian)差(cha)。一(yi)旦偏(pian)差(cha)超過預(yu)設的(de)(de)(de)(de)范圍，則發出(chu)報(bao)警信(xin)(xin)號(hao)，隨后兩臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)器終(zhong)止運(yun)行(xing)。

　　三(san)、虛(xu)擬(ni)主軸(zhou)同(tong)步控制方式

　　（一）虛擬主軸(zhou)同步控制方式的布局形式

　　以臺上設(she)備中的(de)(de)景吊(diao)桿應用為例(li)。機(ji)械結構形式(shi)；20個(ge)景吊(diao)桿相互獨(du)立(li)，采取的(de)(de)電(dian)動(dong)機(ji)、減速(su)機(ji)和(he)傳動(dong)方式(shi)完全一致。電(dian)控配置:各電(dian)動(dong)機(ji)分(fen)別(bie)受各自(zi)的(de)(de)變頻器的(de)(de)控制(zhi)；每個(ge)電(dian)機(ji)的(de)(de)編(bian)碼器信號都通過各自(zi)變頻器上安裝的(de)(de)運動(dong)控制(zhi)卡來收(shou)集，反饋速(su)度和(he)位置。

　　（二）虛(xu)擬(ni)主軸的工作原理(li)

　　虛擬主(zhu)軸(zhou)方式(shi)就是(shi)(shi)無主(zhu)軸(zhou)的(de)(de)(de)(de)方式(shi)，在(zai)(zai)(zai)系(xi)統中(zhong)不存在(zai)(zai)(zai)物(wu)理主(zhu)軸(zhou)，“主(zhu)軸(zhou)”僅僅是(shi)(shi)數學模(mo)(mo)型，一(yi)切物(wu)理軸(zhou)即是(shi)(shi)從動(dong)軸(zhou)。系(xi)統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)任何一(yi)個運動(dong)控制卡都可以得(de)到這(zhe)個數學模(mo)(mo)型并跟隨這(zhe)個數學模(mo)(mo)型運動(dong)。在(zai)(zai)(zai)系(xi)統中(zhong)，虛擬主(zhu)軸(zhou)實(shi)際(ji)上是(shi)(shi)一(yi)個編碼器的(de)(de)(de)(de)信號仿(fang)真器，它(ta)以主(zhu)機信號的(de)(de)(de)(de)形(xing)式(shi)服務于整個系(xi)統的(de)(de)(de)(de)同步(bu)運動(dong)。它(ta)要求系(xi)統在(zai)(zai)(zai)穩定(ding)運行(xing)狀態下(xia)和運行(xing)中(zhong)速度(du)的(de)(de)(de)(de)每(mei)一(yi)個微(wei)分點(dian)上都實(shi)現(xian)同步(bu)。在(zai)(zai)(zai)執行(xing)這(zhe)個方式(shi)的(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)，各軸(zhou)之間具有很強(qiang)的(de)(de)(de)(de)時(shi)間同步(bu)性(xing)，不會出(chu)現(xian)時(shi)間差。

　　（三）虛擬主軸控(kong)制的實現方法(fa)

　　在硬件連(lian)接方面，運(yun)動(dong)控(kong)制卡在每個(ge)變頻(pin)器(qi)上(shang)都必(bi)(bi)須(xu)配備，每個(ge)卡上(shang)的都必(bi)(bi)須(xu)連(lian)接的設備是:編(bian)碼器(qi)信號(hao)(hao)輸入(ru)接口、數(shu)字量輸入(ru)和數(shu)字量輸出，直接采集限(xian)位開關、安(an)全開關、景吊桿的速度信號(hao)(hao)和各種安(an)全保護信號(hao)(hao)，運(yun)動(dong)控(kong)制卡獲取這(zhe)些信號(hao)(hao)再經過(guo)高(gao)速實(shi)時通訊發送到上(shang)一級的PLC系統(tong)。

　　運(yun)(yun)動控制(zhi)(zhi)長(chang)與(yu)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)結合起來(lai)，再加上運(yun)(yun)用(yong)虛擬主(zhu)軸的(de)控制(zhi)(zhi)方式(shi)，可以(yi)實現(xian)對(dui)各個設備之間同步運(yun)(yun)行和定(ding)位運(yun)(yun)行的(de)精確(que)控制(zhi)(zhi)。同時，通過(guo)對(dui)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)運(yun)(yun)動控制(zhi)(zhi)卡(ka)內(nei)部編程的(de)運(yun)(yun)用(yong)，對(dui)許多復(fu)雜邏輯(ji)的(de)控制(zhi)(zhi)使用(yong)非常簡單(dan)的(de)方式(shi)就可以(yi)實現(xian)。這種控制(zhi)(zhi)模式(shi)相(xiang)當于20個兵(bing)在將領(ling)的(de)號子下齊步走，每個兵(bing)不(bu)用(yong)管別人(ren)的(de)表(biao)現(xian)，只須聽將領(ling)的(de)號子動作(zuo)。

　　四、結論

　　綜上所述，對(dui)(dui)于(yu)劇院升(sheng)降(jiang)舞(wu)臺同(tong)步來(lai)說(shuo)，集合劇院舞(wu)臺的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)際情況，具有針對(dui)(dui)性的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)同(tong)步控(kong)(kong)(kong)制方(fang)式，對(dui)(dui)于(yu)劇院來(lai)說(shuo)，舞(wu)臺升(sheng)降(jiang)控(kong)(kong)(kong)制技術會隨著舞(wu)臺規模(mo)的(de)(de)(de)(de)逐漸變大而要求越來(lai)越高。因此，本文就對(dui)(dui)目前我(wo)國(guo)大多數劇院經常(chang)采用的(de)(de)(de)(de)是主從控(kong)(kong)(kong)制方(fang)式和虛擬(ni)主軸控(kong)(kong)(kong)制方(fang)式兩(liang)種進行了深入的(de)(de)(de)(de)分析和研究，以便能夠為劇團升(sheng)降(jiang)舞(wu)臺的(de)(de)(de)(de)同(tong)步控(kong)(kong)(kong)制實(shi)(shi)現奠定良好的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。