周晨

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)需要以現(xiàn)代化控制技術(shù)的應(yīng)用來(lái)提高其性能，在豐富現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上，以簡(jiǎn)單易操作且運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)來(lái)滿足實(shí)際應(yīng)用需求，為提高舞臺(tái)藝術(shù)的表現(xiàn)力、滿足受眾需求奠定基礎(chǔ)。而從目前國(guó)內(nèi)舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀看，現(xiàn)有控制方式下相應(yīng)系統(tǒng)的可靠性偏低，如何將分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行完善應(yīng)用，亟待解決。本文針對(duì)分布式舞臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)問(wèn)題進(jìn)行了研究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】分布式；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；舞臺(tái)機(jī)械；研究；開(kāi)發(fā)

前言

在全面推進(jìn)社會(huì)主義精神文明建設(shè)步伐的過(guò)程中，文化建設(shè)的快速發(fā)展促使大眾對(duì)舞臺(tái)藝術(shù)的呈現(xiàn)效果提出了更高的要求。在此背景下，舞臺(tái)建設(shè)與改造工程隨之興起，而為了進(jìn)一步提高舞臺(tái)控制水平，以趕超國(guó)外現(xiàn)有舞臺(tái)控制技術(shù)，則就需要以分布式計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與舞臺(tái)機(jī)械控制相融合。只有不斷設(shè)計(jì)技術(shù)的自主研發(fā)，才能夠打破當(dāng)前技術(shù)靠引進(jìn)這一弱勢(shì)的束縛，以降低技術(shù)成本投入，在確保滿足舞臺(tái)機(jī)械控制之需的同時(shí)，為進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)舞臺(tái)技術(shù)的發(fā)展步伐奠定基礎(chǔ)。

1、舞臺(tái)機(jī)械分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所提出的基本要求

對(duì)于舞臺(tái)表演而言，舞臺(tái)作為藝術(shù)呈現(xiàn)的場(chǎng)所，相應(yīng)機(jī)械設(shè)備的功能將直接影響到舞臺(tái)藝術(shù)的最終呈現(xiàn)效果，因此，要想進(jìn)一步提升舞臺(tái)藝術(shù)的表現(xiàn)力與感染力，則就需要提高對(duì)舞臺(tái)的重視程度。而在相應(yīng)機(jī)械控制系統(tǒng)上，其不僅關(guān)系到表現(xiàn)效果，同時(shí)也涉及到了設(shè)備與人員的安全性問(wèn)題，所以在實(shí)際進(jìn)行這一控制系統(tǒng)研發(fā)的過(guò)程中，要以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠性設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，確保設(shè)備在這一控制系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行，避免失誤動(dòng)作的出現(xiàn)；同時(shí)，要求舞臺(tái)升降、選裝以及移動(dòng)等功能的發(fā)揮能夠定位精準(zhǔn)，且相應(yīng)噪音較低，不影響到表演的質(zhì)量。此外，還需要保證在控制操作上能夠靈活方便。

2、分布式舞臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原則

在實(shí)際進(jìn)行舞臺(tái)可分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要求要確保系統(tǒng)的可靠性極高，能夠具備較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，針對(duì)重點(diǎn)機(jī)械設(shè)備，采用雙機(jī)系統(tǒng)以確保在主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切離裝換到另一臺(tái)設(shè)備上；第二，要具備實(shí)時(shí)性，即要求能夠在限定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定位置，能夠針對(duì)發(fā)出的指令信息進(jìn)行及時(shí)快速相應(yīng)與處理，同時(shí)具備自動(dòng)警報(bào)功能；第三，要具備良好的操作性。要求這一控制系統(tǒng)能夠?qū)⒖刂菩畔⑦M(jìn)行直觀的展示，且操作、維護(hù)維修等工作的開(kāi)展簡(jiǎn)單方便，提高設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量與效益。

2.2抗干擾設(shè)計(jì)與軟件選擇

第一，在抗干擾設(shè)計(jì)上。需要以閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)避外界干擾，確保能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電磁干擾的抵御，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用交流穩(wěn)壓電源，實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)的搭建，且確保二者分開(kāi)，以隔離變壓器的設(shè)置來(lái)向PLC控制系統(tǒng)供電，比例為1：1；同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)變壓器的正確安裝；在接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，要將PLC控制設(shè)備等進(jìn)行共同接地處理，或是以串聯(lián)以及分別接地的方式進(jìn)行處理，在此過(guò)程中，要注重接地線與接地電阻的選擇；在輸出與輸入部分實(shí)現(xiàn)抗干擾設(shè)計(jì)，要以防止反電勢(shì)以及防漏電流等方式來(lái)落實(shí)；針對(duì)低信噪比的模擬量信號(hào)所產(chǎn)生的干擾問(wèn)題，可采用數(shù)字濾波進(jìn)行抗干擾處理。第二，軟件設(shè)計(jì)。工控組態(tài)軟件采用的是MCGS系統(tǒng)，能夠滿足分布式控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)之需，且界面具備著良好的一致性，且使用方便、通用性極強(qiáng)。

2.3升降臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于舞臺(tái)下，要求相應(yīng)出演環(huán)境能夠確保表演者的安全，而升降臺(tái)的控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)獨(dú)立設(shè)計(jì)，以確保在某個(gè)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不影響到其它系統(tǒng)的運(yùn)行，而在設(shè)計(jì)原理上是一樣的，以主升降臺(tái)為例，SIMATIC S7-3000/400PLC的各個(gè)模塊的配置，然后以STEP7軟件進(jìn)行軟硬件組態(tài)控制系統(tǒng)的搭建，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC控制程度的編制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)檢測(cè)部分的設(shè)計(jì)。

3、分布式舞臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1組態(tài)軟件MCGS

其主要功能為：能夠借助Windows功能的充分利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集分析與處理，并以線程為單位進(jìn)行分時(shí)并行處理；在數(shù)據(jù)處理上的功能較強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)提供。同時(shí)相應(yīng)工具箱能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)常用硬件設(shè)備的支撐，且具備良好的自主開(kāi)發(fā)功能，并能夠是按系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表的顯示與打印。

3.2通信的實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

以組態(tài)模塊化思想進(jìn)行通信模塊的設(shè)計(jì)，針對(duì)所涉及到的驅(qū)動(dòng)軟件，將其設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)模塊程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通信功能，在設(shè)置的過(guò)程中，需要添加設(shè)備驅(qū)動(dòng)后來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。在監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)上，需要確保監(jiān)控系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)處理、分布式控制與管理以及可視化操作的基本功能，同時(shí)建立相應(yīng)的安全機(jī)制，確保能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、處理，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

3.3升降臺(tái)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

針對(duì)升降臺(tái)的設(shè)計(jì)，在實(shí)際搭建的過(guò)程中，首先需要針對(duì)相應(yīng)剪叉結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行研究與計(jì)算，結(jié)合該模型的特征，基于PID控制器特點(diǎn)下，搭建出基于PID的Adaline網(wǎng)絡(luò)控制算法，通過(guò)仿真運(yùn)行后，證明這一控制方法下相應(yīng)的控制精準(zhǔn)度較高，且收斂速度較快，能夠?yàn)榇_保升降臺(tái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位以及均勻的運(yùn)動(dòng)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而提升了升降臺(tái)控制系統(tǒng)的安全可靠性。

總結(jié)

綜上，基于舞臺(tái)機(jī)械控制下，借助分布式計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的融入，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)功能的進(jìn)一步優(yōu)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用這一技術(shù)進(jìn)行該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要在明確設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，針對(duì)抗干擾、軟件選擇以及升降臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后借助組態(tài)軟件MCGS來(lái)實(shí)現(xiàn)這一控制系統(tǒng)的搭建。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)能夠?yàn)闈M足設(shè)計(jì)要求、為確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行提供保障，進(jìn)而能夠?yàn)檫M(jìn)進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)舞臺(tái)控制技術(shù)的發(fā)展注入動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]周楊.分布式舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].江蘇科技大學(xué)，2010.

[2]宋振瑞.智能舞臺(tái)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].江蘇科技大學(xué)，2010.

[3]李振恩.舞臺(tái)臺(tái)面計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].蘭州理工大學(xué)，2013.

[4]胡心科.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D].蘭州理工大學(xué)，2012.