石家莊舞臺機械設備m.fondu.cn及其控制操作系統是不可分割的整體，其所有的功能、特性、技術參數都是為滿足演出需要，按演出工藝及使用要求進行設計的。除滿足舞臺演出的核心要求——安全外，最大限度地為表演藝術提供良好的物質條件，以較多類型的機械設備、先進合理的技術參數、以及寬廣的控制范圍、多樣的控制模式給編導、演職人員以及舞臺美術創作人員充分發揮藝術創造的空間和余地，是舞臺工藝配置、舞臺機械設備及控制操作系統設計m.fondu.cn的基本原則。按剛院的規模、經營管理模式、所演劇種和劇目的特點、劇目預期要創造的氣氛和達到效果等情況，選擇舞臺機械設備的種類和數量、技術參數及其變化范圍，確定機械設備的主要結構、動力傳動系統、安全設施以及執行機構，這些就是被控制的對象和主體，并以此為基本條件結合其他要求進行控制操作系統的設計。當某臺機械設備按操作臺選定的參數開始運轉后，通過安裝在現場的各種傳感器（如載荷、速度、加速度、位置、溫度、流量、壓力等），將監測信號經網絡系統傳輸反饋到控制系統，經控制系統的計算機計算及分析后，發出指令使機械設備按設定的參數運轉。這個過程的主要動作如設備的參數、位置、狀態等均在操作控制臺上顯示出來。
由此可知，控制操作系統的主要作用如下：
(1)使舞臺機械產生或終止所希望及預期的運動。只有在控制系統選定某設備或設備組并給以運動指令后，該設備或設備組才能開始運動。否則，任何機械設備均不能產生自主或非預期運動，只能保持停止狀態。相反，當控制操作系統選定某運動設備并發出停止指令后，該設備立即停止運動，否則，該設備將保持運動狀態直至被限位裝置限制為止。
(2)控制舞臺機械的運動狀態和動力狀態。即控制它的運動速度、加速度、位移、以及速度與行程的關系（即速度曲線），對多個機械設備還應控制不同設備間這些參數的相對關系，如同時運動、差時運動、同步運動、順序運動以及特定規律運動等。
(3)限制舞臺機械設備在規定范圍內的運動。正常情況下，舞臺機械設備在設定行程范圍內運動，在設定停止點停止；或在允許行程范圍內運動，在最大行程點被限制而停止。在非正常狀態下，緊急停車裝置會停止設備或設備組的一切運動。
(4)能為操作人員提供簡單而清晰的設備狀態指示，以避免可能導致危險或損壞設備的動作。這種顯示一般有載荷、速度、位移、位置、與相關設備的相對關系等。在主控制操作臺上，應能顯示出預選的設備或設備組、單個設備或成組設備的運行參數、場景參數、場景序列、故障信息及其他管理需要的信息，還能用明顯的方式區分不同設備的不同狀態（選中與未選、運行與停止、正常與故障等），而且，這些顯示必須是適時的且沒有明顯的延遲。
(5)控制操作系統應保證所有受控設備穩定、安全及可靠的運轉。
(6)控制系統本身應能容易方便的進行維修及零部件的更換等。
控制系統的主要組成及要求
從概念上可以把控制系統解釋為：把分散在一定范圍的電動機傳動系統、位置及速度監視系統、設備連鎖系統以及緊急停機系統等集成，并能處理來自這些系統的多路信息，使設備完成所要求的功能動作，并安全、穩定運轉可編程智能系統、邏輯系統或計算機系統（或二者兼有）。控制系統應滿足演出工藝所提出的所有要求和用戶對該系統提出的工程和管理上的一些特殊要求，
控制系統所具備的功能都是以確保演職人員、劇場管理和操作人員的安全以及舞臺機械設備和演出場景的安全為前提的，所有舞臺機械設備的運轉均應在操作人員直接監視下進行，即操作人員要操作的所有機械及與之相鄰的機械均在操作人員的視線之內。因此，控制系統應滿足以下要求：
一、可選擇的操作位置
為充分滿足演出的需要，在主控制室、舞臺平面、各層天橋、柵頂、臺倉等不同位置均應能完成對各區設備的操作。因此，主控制系統除有設在主控制室的主控制操作臺（通常為固定式操作臺）外，在上述幾個操作位置還應配備移動式、便攜式或垂吊式操作盤，以保證操作人員在設備附近或能夠觀察到設備大部分運動過程和鄰近設備的狀態的地方進行直觀地操作。移動式、便攜式操作盤應連接在主系統網絡上，其人——機界面與主控制操作臺一致，并能進行全功能的操作。但通過功能授權或設定密碼可限定其操作權限。如某操作盤只可操作臺上設備，某操作盤只能操作臺下設備，某操作盤只能操作某區域的設備等。在移動式和便攜式操作盤上還應設置對講通話設備，以便當地操作人員與主操作臺或其他操作盤之間進行通話。垂吊式操作盤是一種簡化功能的操作盤，通常作為就地操作盤使用。
1 主控制操作臺
主控制操作臺可以對所有舞臺機械設備進行控制操作，是控制操作系統的管理中心，通常固定安裝在舞臺專門的操作控制室內。它不僅具有對所有舞臺設備進行控制操作的全部功能，如系統設定、設備預選、設備運動參數設定、設備編組、模擬場景序列、記憶與編輯、手動介入等功能外，還應提供維護、登錄、故障診斷、打印等演出過程需要附帶的工程管理功能。
2 移動式、便攜式操作盤
使用設于各個控制分區的移動式、便攜式操作盤，可使操作人員在設備附近或能觀察到設備大部分運動過程以及鄰近設備狀態的地方進行操作。移動式操作盤常常設計成壁裝式、柜裝式或臺裝式，一般最小移動距離為15米；便攜式操作盤適合在墻上、桌；（臺）上安裝。這類設備均應做成結構堅固、防塵、防震、能長期使用而免于維護的產品。
3 垂吊式操作盤
垂吊式操作盤的結構尺寸和結構形式應便于操作人員手持操作，并附有吊具、堅固耐用。
4 主控系統中的主控制操作臺、移動式操作盤和便攜式操作盤應具有不同的操作模式
①設置模式
進行在設定位置與速度限定范圍內的單個設備的操作；
②參數模式
可以對設備或設備組的位置、速度、加速度、運行時間等參數進行設定，可單個設備運行，也可多個設備編組運行。設備編組包括鎖定型、安全型、連鎖型和自由型等種類；
③編程模式
可以把參數模式中設定的數據按場景序列運行，即設定每一場景的設備動作變化順序和場景的順序，通過主控操作臺（盤）完成所設定的場景及其順序變化。
需要特別指出的是，所有這些模式只是設定的模式，而不是可以自動運行的模式，所有動作只有通過操作人員的操作才能完成。例如，在參數模式中設定了多個編組運行，每一個編組均需要操作人員發出運行指令，編組的設備才會按指令動作。而且，只有前一個編組動作運行結束后，下一個編組動作才能開始啟動。對于編程模式也是一樣，即一個場景的設備動作完成后，下一個場景動作才能開始。不僅都是人工操作才能完成的，而且，操作人員可以進行人工干預，取消某個編組或增加編組，進行省略、跳躍操作。人工干預功能在裝臺、排練甚至演出中都是非常有用而且常見的。
5 操作盤之間的互斥性
同樣出于對人員、設備安全的考慮，主控制操作臺、移動式操作盤、便攜式操作盤之間的操作不可發生沖突，當操作人員在某一操作臺（盤）上選擇了某一設備或某一設備組后，其他操作臺（盤）即不能再選。
二、運行指示系統的安全開關(運行確認按鈕)
設備安全操作的基本保障，依賴于操作者必須看到被操作設備的全部運動及與其相鄰設備的狀態，這是被多數劇場安全運行的實踐證明了的。但是，在規模較大、設備配置復雜、設備數量較多的劇場里，要做到這點是不現實的。如在品字形舞臺的側臺、后臺、臺倉等工作區，當異地操作臺（盤）的操作人員操作此區域的設備時，上述條件就無法確保。這時，必須在這些工作區內，設置運行指示系統和安全開關（又稱運行確認按鈕），異地操作人員只有在現場人員按下運行指示系統的安全開關，獲得可以運行的反饋信號，設備操作和運行動作才能被執行。運行指示系統應始終顯示相應區域設備運行或停止的工作狀態。
通常，運行指示系統（含安全開關）有紅、黃、綠三個指示燈，安裝在易于觀看又不影響舞臺演出效果的合適地方。當沒有該區域設備運行信號時，綠燈亮；當異地操作人員選定該區域某一設備并準備運行時，啟動黃燈閃爍，以引起現場工作人員的注意；現場工作人員確認在設備運行路徑上沒有人員及其他障礙物并已準備就緒時，按下相應的安全開關，通知異地操作人員，此時指示燈紅燈亮；當所選設備的運動涉及多個工作區時，須在所有相關區域均確認后，該設備動作指令才能被執行。設備動作完成后，指示燈變綠燈。在所有受預選設備動作影響的區域，均應由該區域現場工作人員操作安全開關，給異地操作人員反饋安全確認信號。在任何狀態下運行指示系統的指示燈只有一種顏色燈亮。指示燈應有合適的尺寸和容易看清的亮度。運行指示系統應始終指示相應區域設備的運行能否執行。但設備就地操作時，不需要這樣的反饋信號。運行指示系統只與主控制操作臺、移動式操作盤、便攜式操作盤連接，因垂吊式操作盤已經靠近設備，運行指示系統不與其連接。
三、設備的就地操作(又稱二級操作)
主控制系統也會出現故障，也需要維修，在主控制系統出現核心錯誤或需要維修時，可使用設備旁的就地控制器或附近的電器柜面板完成對單個設備的操作。該操作雖不能完成設備間的協同運行，但可以完成不同設備的順序動作。這種控制功能的實現不受來自主控制系統的任何影響。因為就地操作常用于設備的維修與調試，所以，一旦某設備采用了就地控制，所有來自其他控制操作臺（盤）的信號與指令均被拒絕接受執行。在采用就地操作時，操作人員應檢查并保證沒有導致危險和設備損壞的外在因素。
四、緊急停機系統
由于劇場舞臺的特殊環境，即使在采取了各種安全措施后，仍不能完全徹底杜絕偶然突發事故的發生。所以，控制系統中必須設置緊急停機系統，在設備現場適當位置安裝緊急停機按鈕，以確保人員與設備的絕對安全。
1 急停功能
設備急停的預定功能是避免產生或減小已經存在的對人的各種危險、對機械設備或對進行中的工作的危害。這種危險或危害可能在機械設備的正常運行中產生，也可能由于機械設備的功能紊亂、機械失靈等故障產生。急停功能的實現要借助于急停裝置，急停裝置應采用能起動急停功能的手動控制裝置。
2 急停裝置的設計原則與要求
①在機械的各種操作模式中，急停功能應優先于其他功能，但又不削弱為解脫陷入危險的人而設計的其他設施的功能。在急停裝置被重調復位之前，對機械的任何啟動指令（預定的、非預定的或意外的）均是無效的。
②急停功能不用來代替機械設備的安全防護設施和其他主要安全功能，它只是在其他安全措施和功能失效時的輔助措施。
③急停功能不能削弱防護措施或其他具有安全功能裝置的有效性。
④急停裝置應具有有關標準規定的0類或1類停機的功能。0類停止功能為不可控停止，即通過即刻切除機械執行機構、制動器或受激發的其他機械停止器的動力，來停止機械的運動。1類停止功能為可控停止，即給機械執行機構施加動力（在停止過程中保持機械操作件的動力）去完成停機，并在停機后切除動力。每臺機械都應配備0類停止，無論何種工作方式，0類和l類停止均是可供使用的，并應優先選用0類。停止功能應是有關操作電源斷電，并否定有關的啟動功能。
⑤急停裝置的設計應便于操作，常用操作器的類型有：蘑菇形按鈕、金屬絲繩、手柄等。
⑥急停裝置應設置在操作者容易接近的地方，而且操作時沒有任何危險，通常安裝在能夠觀察到設備運動可能對人員有危險的位置上。根據舞臺控制區域的劃分，在每個控制分區設置。急停裝置不能安裝在可能被誤操作的位置，防止誤操作的措施也不應削弱其可接近性。
⑦急停裝置必須采用強制機械作用原則的設計，即具有肯定斷開的操作。而肯定斷開操作是通過非彈性元件（如不依靠彈簧）開關操縱器的特定運動結果，實現接觸或分離的。
⑨操作急停裝置產生急停指令后，該指令應持續到急停裝置重調復位。急停裝置的重調復位只能在急停裝置上用手動進行。急停裝置重調復位時，不得由其自身產生再啟動的指令。而且，急停裝置未經重調復位之前，設備不能重新啟動。所有設備一旦起用了緊急停機系統之后，設備緊急停機。急停裝置的重調復位只表明緊急狀態的取消，設備在正常操作程序啟動之前均將保持靜止停機狀態。
⑨蘑菇形急停裝置操縱器應為紅色，如安裝處有背景時，背景應為黃色。使用金屬絲或繩時，在絲或繩上系標志旗以改善其可見性。
⑩急停裝置操縱器（按鈕等）的狀態應在主控制操作臺上顯示，并能區分急停裝置所在的控制分區。當采用蘑菇形急停按鈕時，在主操作控制臺上可以進行重調復位操作。
五、預設定與操作
所有主控制系統的控制操作臺（盤）均具有預設定功能，可以對被控設備或設備組進行預選擇，對各種運動模式（單個設備運動、編組設備運動如同步、連鎖、順序等）及運動參數進行預設定，并向操作人員清晰地顯示出所有設備的狀態。當設備或設備組的所有安全條件及連鎖條件全部滿足后，預選動作才可以執行。對于按鎖定型編組與安全型編組運行的設備，控制系統應能高速連續監控組中所有運動設備的速度和位置，當組內任一設備沒有按照預先設定的速度曲線運行，或速度、位置誤差超出了設定的允許范圍，系統將立即停止該組內所有設備的運行，以免發生場景傾翻、設備碰撞等危險情況。
六、其他功能
通常，完善的控制系統除上述主要系統和功能外，還包括但不限于如下功能，但這些功能不是每一個控制系統都必須具備的。
1 顯示功能
對現場設備的狀態、預選設備、設備編組、設備運行參數、場景序列、故障信息等進行顯示。
2 場景參數輸入
放置在臺下設備上的場景的尺寸（主要是高度）以及運載場景設備的運行距離等參數輸入系統，相應區域上空懸吊系統吊桿懸吊景物的尺寸也輸八系統，并使兩者關聯，以限定這些設備的相對運行，避免景物的損壞。
3 備份支持
實行必要的冗余設計以保證在故障情況下，設備能繼續運轉且不丟失各種數據。
4 不間斷供電
為保證不丟失數據以及在供電失效時，能按程序安全關閉操作程序，系統應設置不間斷供電電源(UPS)。
5 內部對講
系統中應設置對講設備，可使操作人員能在任意操作臺（盤）之間通話。
6 文件處理
各種操作運行信息、誤動作信息、故障信息、維修信息等均要儲存，以便調出分析使用。要配備打印機設備。
7 故障診斷
系統能高速進行故障定位，在最短的時間內終止故障。
8 劇院統一管理
在有要求的場合，應提供滿足劇院統一管理的接口及相應的軟件。
舞臺機械專業應向電氣控制專業提出的設計條件
舞臺機械控制系統的設計，需要機械專業和電氣控制專業的密切配合，舞臺機械專業要將機械設備的基本情況與控制要求，向電氣控制專業提出。主要內容有：
要詳細列出舞臺機械的名稱、數量、安裝位置、速度、行程、停位點數量、調速（范圍）或定速、功率大小、結構特征（組成、執行機構類型及數量等）、制動器的數量及電器特性、電動機型號及其電器特性、現場傳感器及行程開關的類型與安裝位置等。還要給出哪些設備進入主控制系統，哪些設備不進入主控制系統，對不進入主控制系統的設備，應設置就地操作盤。通常，可獨立操作的設備、有特定用途或與其他設備無關聯的設備不進入主操作系統，如防火幕、燈光渡橋的機械碼頭、側舞臺和后舞臺的懸吊設備、假臺口上片和側片、樂池升降臺、軟景庫升降臺、演員升降小車、電動防護門、主機液壓系統的外置液壓站等。不進入主控制系統的設備一般采用PLC控制，如該設備與其他設備有連鎖關系，其連鎖條件應進入主控制系統。
有電器連鎖關系的設備，應提出設備動作的必要連鎖條件，只有滿足連鎖條件后，設備才能運行。設備編組運行中的所有設備，在各自滿足了自身的連鎖條件后，編組運行才能實施。例如主升降臺運行的連鎖條件有：急停裝置未重調復位、現場安全開關未按下、臺倉升降臺周圍的安全防護門未關閉、側車臺或后車載轉臺未恢復原位、側車臺沒有完全停在主升降臺上、主升降臺的附屬機械如安全網、定位插銷等未復位、場景參數條件不允許等等。只有這些條件全部滿足，主升降臺才能運動。
即可以控制的同時運行的設備總數，應給出不同設備的名稱、數量及總功率。
按照舞臺機械設備的工藝布置、設備運行的區域、操作人員觀察設備運行的就近方便等條件，綜合考慮劃分控制分區，在每個區內設置相應的控制操作設備，如移動式操作盤、便攜式操作盤等。例如某劇場舞臺為品字形布置，主舞臺設有主升降臺，主升降臺前后設輔助升降臺，左右設補償升降臺，左右側舞臺設有車臺及其補償升降臺，后舞臺設有車載轉臺及其補償升降臺等。這樣，可以把整個臺下定為一個控制區，由主控制操作臺監控所有臺下設備。把主舞臺、左側舞臺、右側舞臺、后舞臺以及主舞臺臺倉作為控制分區，配置適量便攜式操作盤，在適當位置設置操作盤的插座。
安裝在舞臺區域的任何控制操作設備，不應產生超過35分貝的持續噪音（在距設備1米處測量）。
本文僅是從滿足劇場演出需要、特別是從安全操作的角度出發，討論舞臺機械設備和控制操作系統的關系、現代劇場舞臺機械控制系統應具備的功能以及舞臺機械專業應當向電氣控制專業提出的設計條件。文章本身并不涉及電氣控制專業設計的具體內容。
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