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Beckhoff基于PC的控制技术在复杂舞台中的应用

Beckhoff基于PC的控制技术在复杂舞台中的应用

剧院行业是一个具有相当活力的市场,随着安全规范和安全标准的不断改进,相应的也对舞台技术的供应商提出了重大挑战。Stakebrand Technische Toneelinstallaties,一个历史悠久的荷兰公司,决定实现一种全新的舞台技术:对位于Amsterdam的Carre歌剧院和位于Enschede的Twentse Schouwburg歌剧院的所有帷幕和滑轮使用完全的、基于PC的控制系统。     位于阿姆斯特丹的Carr�歌剧院,Beckhoff嵌入式PC CX1000控制着舞台幕布及滑轮。

  长期以来,Stakebrand公司一直致力于提供舞台技术。最早始于1902年,现任公司董事长的曾祖父,Han Stakebrand先生,就为Carre歌剧院提供舞台技术,去年的改造项目是Stakebrand公司在过去的几年中为Carre歌剧院进行的第四次改造。这次改造是由于一些有关职业健康和安全的新法律和新法规的出台。这就为重新考虑控制系统提供了机遇。“Twentse Schouwburg和Carre项目成为我们实现新控制思想的研发实验室,事实也确实如此”,Stakebrand公司的Thoms Nagels解释到,“有了技术上的自信和少许勇气,我们选用了来自Beckhoff、SEW、Hitachi以及其它公司的高可靠性驱动和控制组件”。   在Carre歌剧院,Stakebrand公司设计、建造和安装了牵引变速箱、各种滑轮并 了整体控制的理念。牵引变速箱是连接不同帷幕和背景幕的设备,通过滑轮可以升高或降低,而电机和滑轮现在都是通过工业PC来集中控制。 实时以太网控制   室内装有用三个智能交换机和玻璃光纤组成的令牌网,当其中一条线失效时,另外一个交换机就会接替工作。每个交换机都与三个Beckhoff的C5102型工业PC相连:其中两个负责处理控制任务,第三个用于监控整个系统。Thoms Nagels解释到:“所有Beckhoff的CX1000嵌入式PC都实时控制着牵引变速箱,电机和滑轮,同时,大量的数据需要从存有所有电机和位置参数的数据库中读取出来,整个演出过程所需参数均保存在此数据库中,相关的数据交换就建立在这个可靠的以太网上。”

  Carre歌剧院有五个操作站,每个操作站都与大量的操作控制单元相连,一个Beckhoff的控制面板,一个C6320型的工业PC和一个带有各种总线端子的BK9000以太网耦合器。BK9000通过以太网与PC控制实时通讯。   牵引变速箱信号通过智能交换机传送给CX1000控制器。Beckhoff的荷兰合作伙伴,一位在IAL的技术支持工程师,Jurjen Verhoeff解释到:“CX1000通过嵌入式Windows XP可以执行PC功能,运行在CX1000上的软PLC处理PLC任务,当然,CX1000也可以执行其它各种运动控制任务。”   对于Thomas Nagels来说,Beckhoff组件有很多优点:“首先是Beckoff系统从现场总线的选择上是相当灵活的,目前我们使用了Interbus、Profibus和以太网,将来也许还会用到CAN。原则上,我们是使用独立的PC来控制电机还是集中的PC控制是没有区别的,这样我们完成控制系统的组态就相当灵活了,毕竟每个歌剧院的情况是不同的。而不同I/O总线端子上的灵活性是另外一个显而易见的优点。过去,我们用单独的模块来检测负载,而现在我们只需简单的插入另外一个端子,接上电阻桥,系统就可以检测了。连接到控制器后,由控制器根据负载情况恰当的处理:比如,负载重的运行速度相应更慢。”   “例如舞台帷幕,58个滑轮通过集中网络控制,滑轮的控制被分为若干组,分散在四一个滑轮,我们短开发周期d公司使用Beckhoff的TwinCAT自动化软件做为最基本的控制系统。该系:“现在我们可个控制柜中,每个滑轮都与CX1000相连,并配置三个总线端子:一个提供张力,第二个(数字量输出)控制滑轮,第三个(数字量输入)反馈滑轮实际动作。”   “该系统可随时扩展,” Thomas Nagels解释到,“如果我们需要添加要做的仅仅是增加三个总线端子并输入一些参数,软件会自动检测滑轮可用与否,这样,我们的安装人员就可以配置和参数化一个完整的系统,而不需要程序员的帮助。” 缩短开发周期   Stakebran司使用Beckhoff的TwinCAT自动化软件做为最基本的控制系统。该系统取名为“Stalogic Centurion”操作软件,由Stakebrand公司内部人员开发。“我们自主开发TwinCAT PLC程序,但我们也用到了大量的标准化功能块,比如用于运动控制的” 。“与PC集成对我们Stakebrand公司来说是很重要的:可视化软件一般是基于标准平台的,像windows XP。我们可以很快的为Carre歌剧院开发出滑轮控制系统。”   “该系统再过一个半月就可以投入使用了,” Thomas Nagels解释到:“现在我们可以在任何时候把滑轮集成到以太网中来,而不用到处去架设电缆。”建筑安全是歌剧院要重点考虑的一方面,这就使控制系统从某种程度上来说比其它一些应用场合更为复杂。“我们在控制系统上设置了保护层以满足不同需求” Thomas Nagels解释到。按照Jurjen Verhoeff的说法,计划最终采用Beckhoff的TwinSAFE系统,TwinSAFE的保护端子会无缝的集成到总线端子当中。“这就意味着将来,我们再也不需要建立一个单独的安全系统。”

帷幕的高精度定位   每个驱动电机的变频器通过Profibus与CX1000相连,CX1000与变频器通讯直接控制电机。控制器与变频器都能接收到帷幕位置的反馈信号。“这样,我们就能实现更精确的定位”,Thoms Nagels说:“从高度上来说,有些歌剧院能达到25米,对我们来说误差在1毫米以内已经是相当精确了,而实际上,这个误差会完全小于操作时钢杆的挠度”。

审核编辑(
王静
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