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丹佛斯FC302在舞臺設計中的應用


摘 要:本文描述了丹佛斯FC300 變頻器在舞臺設備中的應
用實例。
關鍵詞:FC302,同步定位卡,位置控制。
一、引言
近年來,隨著人們文化水平的提高,人們對演出活動中舞臺效果的要求越來越高。在比較高檔的文化娛樂場所,為創造一種生動活潑的立體演出效果,傳統的靜止舞臺逐漸被擯棄,而被可以旋轉升降的智能化舞臺取而代之。舞臺機械的主要任務是演出時的換景和載人,舞臺的現代化、智能化是必然的發展趨勢。人們從原有機械傳動到對舞臺機械的起動、制動與運行速度變化的要求,促使舞臺機械行業有了較大的發展。80年代以前,由于經濟條件的限制,大多數舞臺機械是定速控制。極少數使用的是直流調速,其調速成本高,造成使用不能普及。隨著使用方便、耗資較少的交流變頻調速技術發展,使得調速設備的使用越來越多,越來越頻繁。目前舞臺機械中已廣泛使用交流調速方式控制的有轉臺、車臺、升降臺、吊桿、大幕等。通過變頻器與現場PLC共同控制,實現舞臺的升降、移動升降、旋轉、升降旋轉、伸縮、伸縮升降等運動,從而達到舞臺與舞美、演員、場景、燈光等協調變化功能,使精彩紛呈的演出更加豐富多彩、變幻無窮,實現舞臺智能化的效果。在舞臺機械控制中,變頻器的應用方式有以下幾種:
(1) 一臺變頻器拖動一臺電機恒載運轉;如升降臺、吊桿、大幕控制;
(2) 一臺變頻器同時成組拖動2臺電機同時運行;如轉臺、車臺等;
(3)一臺變頻器以切換方式拖動多臺電機運轉;如少數幾臺變頻器控制幾十臺吊桿調速運行等;
(4)多臺變頻器各帶一臺電機同步運行: 如升降臺、車臺的多電機多軸傳動等。
本文以某劇院智能舞臺的設計安裝與調試為背景說明丹佛斯FC300系列變頻器在舞臺的控制中的應用。
二.智能舞臺控制系統構成本智能舞臺控制系統主要有以下幾方面的動作控制:單元舞臺臺面的升降運動;通道臺面的左右滑行控制;旋轉臺面的轉動控制。所有活動臺面均有現場手動和自動工作方式
選擇,其所有動作均由PLC與變頻器通過CanOPEN總線聯接配合完成。通過上位機(監控計算機)可實現整體舞臺活動臺面的監視和控制,圖1為本系統的控制網絡拓撲圖。其中左右滑行動作及旋轉運動均屬普通啟??刂?,由PLC根據編碼器反饋決定適當的啟停位置。但由于舞臺設備的慣量都比較大,所以每個電機都配備了機械制動閘,由變頻器輸出抱閘控制信號。本系統重點在于三個臺面的升降控制以及幕
布,燈光設備的定位控制,由于需要定位準確,響應快速,故采用了同步卡控制。下文就以三個臺面控制為例闡述一下DANFOSS變頻器及同步卡在本系統的應用情況。




三、臺面升降控制詳述
系統基本配置如下:
PLC型號:施耐德Premium TSX P57CP0244M
丹佛斯變頻器:FC302 30KW帶制動功能,帶同步定位卡
制動電阻:15歐姆/3KW
通訊協議:canopen
通訊速率:500K bps
編碼器:KOYO,分辨率為1024/P,脈沖系統分辨率約為2475p/mm
臺面控制要求:雙方向回零、定位運行、任意位置中斷運行、多臺隨意組合同步定位運行、自動抱閘控制,通過通訊總線實時回顯當前臺面位置數據及變頻器運行狀態,同步及定位運行精度控制在3mm以內。
通過適當的程序開發,應用同步卡內置的位置中斷功能,本系統實現了虛擬主軸的定位運行,使多軸的同步運行可以自由切換組合,并達到了1mm的定位精度,滿足客戶的需求。由于所有運動控制功能都在同步卡內完成,上位可編程控制器只需要將操作者的動作指令通過現場總線傳送至變頻器即可,而無需對電機的運轉進行實時計算控制,大大簡化了可編程控制器系統的開發難度,也降低了系統對可編程
控制器的性能要求。
四、技術插圖
系統在同步定位運行時的速度同步示意圖:

五、應用展望
隨著舞臺設計和計算機技術的不斷發展,舞臺機械運動控制以PLC(可編程序控制器)和變頻器通過現場總線技術組成的分布式控制系統具有相當的智能化,此類舞臺在一次投資建成后,由于其具有多種組合變化形式,可滿足各種演出節目的要求,故可免去許多原來須根據不同演出搭建不同舞臺的重復搭建演出舞臺的弊端,并且還增加了演出的場景變化,豐富了演出效果。并且丹佛斯特有的同步定位卡為舞
臺機械運行提供實時的、高精度的、安全可靠的運行保證,同時大大降低了系統對PLC的性能要求。因此,這種使用方式可以在舞臺機械控制系統中大力推廣。

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