一種多升降舞臺群組控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計算機控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多升降舞臺群組控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]升降舞臺是現(xiàn)代演藝中常用的一種舞臺表現(xiàn)形式，其能夠根據(jù)設(shè)計的舞臺效果進(jìn)行升降臺的編組運行。
[0003]升降舞臺控制系統(tǒng)涉及計算機控制、變頻驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)通信及傳感器等多種技術(shù)，不僅要求該系統(tǒng)對機械設(shè)備具有調(diào)速、定位等基本功能，還應(yīng)對其能夠提供方便靈活的操作和及時有效的監(jiān)管，因此控制系統(tǒng)基本都采用集散控制方式，以實現(xiàn)對設(shè)備的集中管理，分散控制。常見的控制方式有兩種，一種是“上位機+服務(wù)器+軸控制器+驅(qū)動單元”的方式，這種方式源之于國外的技術(shù)，不過也存在一些問題，如軸控制器的硬件與軟件與其他產(chǎn)品的兼容性較差，因而對廠家的依賴程度極高。另一種是“上位機+可編程控制器(PLC) +驅(qū)動單元”的方式，這種方式是國內(nèi)應(yīng)用較廣的舞臺控制技術(shù)。但目前尚未發(fā)現(xiàn)基于工業(yè)以太網(wǎng)的集散控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多升降舞臺群組控制系統(tǒng)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的多升降舞臺群組控制系統(tǒng)包括:控制臺、人機界面、主站控制器、交換機、以太網(wǎng)、從站控制器、變頻器、編碼器和限位開關(guān)；其中:控制臺與人機界面連接并同時與交換機相連接；主站控制器與交換機相連接，多個從站控制器通過以太網(wǎng)與交換機相連接，從站控制器同時與多個變頻器連接，電機分別與多個變頻器和多圈編碼器相連接，限位開關(guān)與從站控制器相連接。
[0006]所述的人機界面為人機交互界面，采用帶觸摸屏的顯示器組件。
[0007]所述的主站控制器和從站控制器采用PLC作為核心控制器。
[0008]所述的變頻器選擇高性能磁場矢量控制型。
[0009]所述的編碼器選擇增量型或絕對型編碼器，連接于電機尾軸，用于反饋電機轉(zhuǎn)動的位置信息。
[0010]本發(fā)明提供的多升降舞臺群組控制系統(tǒng)以鎮(zhèn)江大型水景秀《白蛇傳》水中升降舞臺為工程實踐，設(shè)計了基于工業(yè)以太網(wǎng)的集散控制系統(tǒng)，以工控機和PLC為核心控制器，變頻器作為驅(qū)動裝置，可實現(xiàn)對40個獨立運行的矩陣式升降臺的速度、位置伺服運動控制及編組運行。
[0011]本發(fā)明提供的多升降臺群組控制方法具有如下優(yōu)點:
[0012](I)極少的電氣設(shè)備處于水下
[0013]采用岸上布置電機、減速機等驅(qū)動裝置、鋼絲繩遠(yuǎn)程牽引升降臺的工作方式，保證了系統(tǒng)調(diào)試時方便性。只有限位開關(guān)等極少的電氣設(shè)備處于水面以下，保證了運行的可靠及后期維護(hù)的便利。
[0014](2)多升降臺高運行同步性
[0015]控制系統(tǒng)采用PLC主從控制方式，通過主站控制器對從站控制器統(tǒng)一進(jìn)行信號控制，保證了信號發(fā)送的同步。此外，采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的通信方式，網(wǎng)絡(luò)帶寬大，能滿足大量數(shù)據(jù)快速交換的需求，信號傳輸延時小，保證了信號傳輸?shù)耐健?br>[0016](3)控制精度高
[0017]采用“PLC+矢量變頻器+變頻電機+編碼器”控制方式，可實現(xiàn)對升降臺進(jìn)行精確伺服控制。使用矢量變頻器，在電機低速運行時仍可輸出較大轉(zhuǎn)矩，且具有零速保持功能，升降臺停位時電機不用抱閘，因而消除了因抱閘導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)確問題。
[0018]⑷擴展性強
[0019]系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行擴展，可方便進(jìn)行從站控制器的增減。
【附圖說明】
[0020]圖1為升降舞臺組成示意圖。
[0021]圖2為升降舞臺中傳動裝置組成示意圖。
[0022]圖3為升降舞臺中升降臺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為位置閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)圖。
[0024]圖5為本發(fā)明提供的多升降舞臺群組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為限位開關(guān)安裝相對位置示意圖。
[0026]圖7為變頻電機一次回路原理圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的多升降舞臺群組控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]本升降舞臺群組控制系統(tǒng)主要是對由傳動裝置和升降臺構(gòu)成的升降舞臺中的升降臺進(jìn)行運動控制，按照演出場景要求，控制升降臺以預(yù)定速度到達(dá)指定位置，并監(jiān)視升降臺的運行狀態(tài)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單升降臺的速度和位置控制，還能進(jìn)行多升降臺的運動組合、場景編輯等操作。
[0029]由于升降臺位于水中，為減少驅(qū)動裝置對水質(zhì)影響，采用電機驅(qū)動方式。
[0030]如圖1、圖2所示，所述的傳動裝置主要為電機1、減速機2、聯(lián)軸器3、鏈輪4、鏈條5和鋼絲繩6 ;其中:電機I通過減速機2、聯(lián)軸器3與鏈輪4相連接，并能夠帶動鏈輪4轉(zhuǎn)動，鏈條5安裝在鏈輪4之上并與之相嚙合，鏈條5的外端與鋼絲繩6 —端相連接，鏈輪4轉(zhuǎn)動時能夠帶動鏈條5對鋼絲繩6實施牽引收放，實現(xiàn)通過鋼絲繩6遠(yuǎn)程牽引升降臺運行；為節(jié)約空間，使用鏈輪鏈條傳動方式代替卷筒對鋼絲繩6進(jìn)行收放。
[0031]如圖1、圖3所示，升降臺為框架式結(jié)構(gòu)，主要由外框架7和內(nèi)框架8組成，外框架7固定在地基上；內(nèi)框架8嵌入在外框架7內(nèi)部，并且下端與鋼絲繩6的另一端相連接，可通過鋼絲繩6牽引內(nèi)框架8沿著外框架7上的導(dǎo)軌進(jìn)行升降運動。
[0032]本發(fā)明是對水中40個獨立驅(qū)動的升降臺進(jìn)行運動控制，每個升降臺由一臺電機I拖動，通過鋼絲繩6進(jìn)行遠(yuǎn)程牽引，且系統(tǒng)輸入輸出I/O點數(shù)量近1000點，數(shù)據(jù)處理量較大。因此，設(shè)計合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對升降臺的同步運行至關(guān)重要。系統(tǒng)選用基于工業(yè)以太網(wǎng)的分布式控制方式，實時性和可靠性高，可有效減小信號傳輸延時對升降臺同步運行的影響。
[0033]升降臺由電機I進(jìn)行拖動，控制電機I即可控制升降臺，本系統(tǒng)以控制器為控制核心，并選擇變頻調(diào)速方式控制電機I轉(zhuǎn)速，采用“控制器+變頻器+電機+編碼器”控制方式對電機I進(jìn)行伺服控制。
[0034]如圖5所示，本發(fā)明提供的多升降舞臺群組控制系統(tǒng)包括:控制臺11、人機界面12、主站控制器13、交換機14、以太網(wǎng)15、從站控制器16、變頻器17、編碼器19和限位開關(guān)20 ;其中:控制臺11與人機界面12連接并同時與交換機14相連接；主站控制器13與交換機14相連接，多個從站控制器16通過以太網(wǎng)15與交換機14相連接，從站控制器16同時與多個變頻器17連接，電機I分別與多個變頻器17和多圈編碼器19相連接，限位開關(guān)20與從站控制器16相連接。
[0035]監(jiān)控設(shè)備包括控制臺11、人機界面12，控制臺11用于實現(xiàn)軟件組態(tài)、參數(shù)設(shè)