文章來源：MM《新自動(dòng)化》
杜伊斯堡劇院舞臺(tái)所用的技術(shù)已有很長時(shí)間，所以該劇院決定在幕后安裝新的電動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)后臺(tái)機(jī)構(gòu)。用于控制100臺(tái)以上驅(qū)動(dòng)裝置的新自動(dòng)化技術(shù)，如今可滿足符合SIL 3的安全要求。
牽引裝置、杠桿系統(tǒng)以及其他久經(jīng)考驗(yàn)的機(jī)械裝置和大部分使用已久的減速馬達(dá)雖然仍在繼續(xù)工作，但控制采用的是自動(dòng)化行業(yè)專業(yè)公司Unican的新型系統(tǒng)。這種使用性能極好的成套方案達(dá)到了SIL 3的安全要求。它包括HMI操作臺(tái)、功能強(qiáng)大的軟件和許多配有現(xiàn)代化軸線控制器的成套開關(guān)柜，以及數(shù)十個(gè)采用新型變頻器的驅(qū)動(dòng)單元。
在歌劇院和舞劇院中，手工操作的探照燈、幕布和舞臺(tái)器械已很少使用。如今，全套的自動(dòng)化技術(shù)以及大量的驅(qū)動(dòng)單元，負(fù)責(zé)在演出過程中的適當(dāng)時(shí)間為舞臺(tái)搬運(yùn)更換布景時(shí)所用到的厚重幕布，隨時(shí)將聚光燈更換到適當(dāng)?shù)奈恢茫蛘呤挂粝裨O(shè)備精確協(xié)調(diào)地運(yùn)行。Neusser Unican GmbH公司是各類舞臺(tái)的全面自動(dòng)化方案、操作方案和控制方案的重要制造廠家之一。
有了同名軟件的Opencue，歌劇院、舞劇院、會(huì)議中心和類似機(jī)構(gòu)便有了一整套系統(tǒng)，它們既可以帶有固定安裝的操作平臺(tái)，也可以選配便攜式操作臺(tái)。HMI設(shè)備可以經(jīng)過其圖形界面順暢地進(jìn)行操作，可隨時(shí)監(jiān)控，也可對(duì)舞臺(tái)上部機(jī)構(gòu)和下部機(jī)構(gòu)中多達(dá)240個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行靈活的演示編程。
安全措施保障了員工的人身安全
在歌劇舞劇院里，許多牽引裝置以及其他設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作上都不可避免地貼近演員和技術(shù)人員，且距觀眾也并不遠(yuǎn)。由于同時(shí)還要搬運(yùn)重物，更增加了潛在的危險(xiǎn)性。為了避免發(fā)生嚴(yán)重的事故，安全措施成為不可推卸的責(zé)任。在大多數(shù)情況下，必須保證與安全相關(guān)的電動(dòng)部件符合EN 61508中的SIL 3綜合安全水平。
這項(xiàng)要求也適用于杜伊斯堡劇院里新安裝的系統(tǒng)。舞臺(tái)的現(xiàn)代化改造需要上部機(jī)構(gòu)的74部驅(qū)動(dòng)裝置，首先是驅(qū)動(dòng)舞臺(tái)空間上部繩索牽引和鏈條牽引的驅(qū)動(dòng)裝置，另外還有總共6個(gè)舞臺(tái)和下部機(jī)構(gòu)傾斜底座的39臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置。
Unican為新的控制方案安裝了3個(gè)控制臺(tái)，其中兩臺(tái)配備了2×22"的顯示屏（圖1），另一臺(tái)配置了19"的控制盤。顯示器既可以立式安裝，也可以平躺式放置在控制盤操作。輸入既可以用觸摸屏直接進(jìn)行，也可以用內(nèi)置于相應(yīng)鋁制底座中的鍵盤進(jìn)行，鍵盤配有背景光照的特殊按鍵，兩個(gè)操作棒和一個(gè)跟蹤球。底座采用移動(dòng)式設(shè)計(jì)，以備可能發(fā)生的地點(diǎn)變化。作為固定位置的補(bǔ)充，還提供了一套配有12"觸摸屏的便攜式HMI。
不過，系統(tǒng)的最大部分還是100多臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的成套開關(guān)柜（圖2）。每一個(gè)開關(guān)柜里都使用了一臺(tái)ICU型軸向計(jì)算機(jī)。這種智能電子單元工作時(shí)不依賴所連接的驅(qū)動(dòng)裝置，因而除了電驅(qū)動(dòng)方案之外，原則上也適應(yīng)液壓驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)方案。控制器提供雙重CAN接口，支持CAN-Open，還為SSI-Encoder配有兩個(gè)輸入端口，并配有一個(gè)內(nèi)置的緊急停車?yán)^電器。對(duì)于SIL 3的應(yīng)用，Unican提供的軸線計(jì)算機(jī)是雙通道結(jié)構(gòu)。
在杜伊斯堡劇院里，軸向計(jì)算機(jī)控制電動(dòng)機(jī)。為此，在100多臺(tái)成套的開關(guān)柜中，每一臺(tái)都安裝了Nord Drivesystems公司的SK 535E型變頻器（圖3）。對(duì)于舞臺(tái)驅(qū)動(dòng)來說，可靠的大功率電子裝置市場情況很好，這種電子裝置可以納入到Unican全面系統(tǒng)方案的安全方案里，而且它是具有令人信服的性能價(jià)格比的一種合適的功能配置。Nord當(dāng)前的這種變頻器系列開關(guān)柜對(duì)此適用。
SK 500E系列的所有變頻器均標(biāo)配內(nèi)置制動(dòng)管理、制動(dòng)斷路器、電網(wǎng)濾波器以及無傳感器的電流矢量調(diào)節(jié)裝置。該系列的基本類型配有5個(gè)可參數(shù)化的控制輸入端、兩個(gè)模擬輸入端、一個(gè)模擬輸出端和兩個(gè)繼電器輸出端，提供了靈活多樣的連接備選方案。該系列目前配備的電動(dòng)機(jī)額定功率達(dá)37kW，從該系列中為杜伊斯堡劇院選出的是SK 535E系列中的機(jī)器，結(jié)構(gòu)規(guī)格為5和6，功率為11kW或22kW。除上述基本配置之外，這種型號(hào)還分別配有兩個(gè)額外的數(shù)字輸入輸出通道以及一個(gè)用于轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩調(diào)節(jié)的TTL輸入端。SK 535E系列支持EN 954-1或者EN 13849-1（最大安全類別為4，停車類別為0和1）規(guī)定的“安全停車”功能，并配備有直接內(nèi)置于電路板上的CAN-Open接口。
除此之外，配置范圍還包括Posicon模塊，該模塊提供性能強(qiáng)大的定位控制功能。此外SK 535E的控制卡還可以選用24V的外部電源供電。切斷功率電源后，亦可對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)和總線接口進(jìn)行調(diào)用，這樣就提高了在線的可使用性，還可以進(jìn)行諸如電梯疏散運(yùn)行等特殊應(yīng)用。
采用控制100多部上部機(jī)構(gòu)和下部機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置的新型自動(dòng)化技術(shù)，杜伊斯堡劇院就有了一套滿足SIL 3安全要求的系統(tǒng)解決方案，有了一套適用的現(xiàn)代操作裝置，并可利用觸摸屏對(duì)全部設(shè)想進(jìn)行編程。電氣設(shè)備的核心組成部分是用于舞臺(tái)驅(qū)動(dòng)的成套開關(guān)柜，它們把部分仍在使用的電動(dòng)機(jī)通過新型變頻器和智能軸使計(jì)算機(jī)從功能上可靠地連接到現(xiàn)代控制系統(tǒng)上。
