摘 要：本文描述了丹佛斯FC300 變頻器在舞臺設(shè)備中的應(yīng)
用實(shí)例。
關(guān)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(chuàng)造一種生動活潑的立體演出效果，傳統(tǒng)的靜止舞臺逐漸被擯棄，而被可以旋轉(zhuǎn)升降的智能化舞臺取而代之。舞臺機(jī)械的主要任務(wù)是演出時的換景和載人，舞臺的現(xiàn)代化、智能化是必然的發(fā)展趨勢。人們從原有機(jī)械傳動到對舞臺機(jī)械的起動、制動與運(yùn)行速度變化的要求，促使舞臺機(jī)械行業(yè)有了較大的發(fā)展。80年代以前，由于經(jīng)濟(jì)條件的限制，大多數(shù)舞臺機(jī)械是定速控制。極少數(shù)使用的是直流調(diào)速，其調(diào)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(diào)速技術(shù)發(fā)展，使得調(diào)速設(shè)備的使用越來越多，越來越頻繁。目前舞臺機(jī)械中已廣泛使用交流調(diào)速方式控制的有轉(zhuǎn)臺、車臺、升降臺、吊桿、大幕等。通過變頻器與現(xiàn)場PLC共同控制，實(shí)現(xiàn)舞臺的升降、移動升降、旋轉(zhuǎn)、升降旋轉(zhuǎn)、伸縮、伸縮升降等運(yùn)動，從而達(dá)到舞臺與舞美、演員、場景、燈光等協(xié)調(diào)變化功能，使精彩紛呈的演出更加豐富多彩、變幻無窮，實(shí)現(xiàn)舞臺智能化的效果。在舞臺機(jī)械控制中，變頻器的應(yīng)用方式有以下幾種：
（1） 一臺變頻器拖動一臺電機(jī)恒載運(yùn)轉(zhuǎn)；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(jī)同時運(yùn)行；如轉(zhuǎn)臺、車臺等；
（3）一臺變頻器以切換方式拖動多臺電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；如少數(shù)幾臺變頻器控制幾十臺吊桿調(diào)速運(yùn)行等；
（4）多臺變頻器各帶一臺電機(jī)同步運(yùn)行: 如升降臺、車臺的多電機(jī)多軸傳動等。
本文以某劇院智能舞臺的設(shè)計安裝與調(diào)試為背景說明丹佛斯FC300系列變頻器在舞臺的控制中的應(yīng)用。
二．智能舞臺控制系統(tǒng)構(gòu)成本智能舞臺控制系統(tǒng)主要有以下幾方面的動作控制：單元舞臺臺面的升降運(yùn)動；通道臺面的左右滑行控制；旋轉(zhuǎn)臺面的轉(zhuǎn)動控制。所有活動臺面均有現(xiàn)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(lián)接配合完成。通過上位機(jī)（監(jiān)控計算機(jī)）可實(shí)現(xiàn)整體舞臺活動臺面的監(jiān)視和控制，圖1為本系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。其中左右滑行動作及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動均屬普通啟?？刂疲蒔LC根據(jù)編碼器反饋決定適當(dāng)?shù)膯⑼Ｎ恢?。但由于舞臺設(shè)備的慣量都比較大，所以每個電機(jī)都配備了機(jī)械制動閘，由變頻器輸出抱閘控制信號。本系統(tǒng)重點(diǎn)在于三個臺面的升降控制以及幕
布，燈光設(shè)備的定位控制，由于需要定位準(zhǔn)確，響應(yīng)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(tǒng)的應(yīng)用情況。
三、臺面升降控制詳述
系統(tǒng)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(xié)議：canopen
通訊速率：500K bps
編碼器：KOYO，分辨率為1024/P，脈沖系統(tǒng)分辨率約為2475p/mm
臺面控制要求：雙方向回零、定位運(yùn)行、任意位置中斷運(yùn)行、多臺隨意組合同步定位運(yùn)行、自動抱閘控制，通過通訊總線實(shí)時回顯當(dāng)前臺面位置數(shù)據(jù)及變頻器運(yùn)行狀態(tài)，同步及定位運(yùn)行精度控制在3mm以內(nèi)。
通過適當(dāng)?shù)某绦蜷_發(fā)，應(yīng)用同步卡內(nèi)置的位置中斷功能，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬主軸的定位運(yùn)行，使多軸的同步運(yùn)行可以自由切換組合，并達(dá)到了1mm的定位精度，滿足客戶的需求。由于所有運(yùn)動控制功能都在同步卡內(nèi)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(xiàn)場總線傳送至變頻器即可，而無需對電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)時計算控制，大大簡化了可編程控制器系統(tǒng)的開發(fā)難度，也降低了系統(tǒng)對可編程
控制器的性能要求。
四、技術(shù)插圖
系統(tǒng)在同步定位運(yùn)行時的速度同步示意圖：
五、應(yīng)用展望
隨著舞臺設(shè)計和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，舞臺機(jī)械運(yùn)動控制以PLC（可編程序控制器）和變頻器通過現(xiàn)場總線技術(shù)組成的分布式控制系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)闹悄芑祟愇枧_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(jié)目的要求，故可免去許多原來須根據(jù)不同演出搭建不同舞臺的重復(fù)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(jī)械運(yùn)行提供實(shí)時的、高精度的、安全可靠的運(yùn)行保證，同時大大降低了系統(tǒng)對PLC的性能要求。因此，這種使用方式可以在舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)中大力推廣。