（江蘇大劇院舞臺(tái)技術(shù)部，南京 211800）

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)文化娛樂(lè)的需求也越來(lái)越高，劇院舞臺(tái)也是滿足人們文化需要的重要場(chǎng)所之一。舞臺(tái)機(jī)械是實(shí)現(xiàn)劇場(chǎng)舞臺(tái)舞美動(dòng)作的重要載體，舞臺(tái)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方式由電氣控制系統(tǒng)來(lái)主導(dǎo)。隨著PLC技術(shù)的成熟發(fā)展，其不僅控制功能強(qiáng)，可靠性高，編程方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理的發(fā)展，使PLC在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中起到了非常重要的作用。

1 開(kāi)關(guān)量的處理

開(kāi)關(guān)量的處理是PLC基本功能之一，舞臺(tái)上需要處理的開(kāi)關(guān)量比較多，例如常用的限位信號(hào)，一般使用行程開(kāi)關(guān)的常閉或者常開(kāi)點(diǎn)，直接接入PLC的開(kāi)關(guān)量輸入?yún)^(qū)，當(dāng)設(shè)備行走到限位時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，PLC的開(kāi)關(guān)量接入點(diǎn)電平發(fā)生變化，使系統(tǒng)采集到設(shè)備到達(dá)限位的信號(hào)，從而進(jìn)行下一步指令動(dòng)作。常用的還有光電接近開(kāi)關(guān)，不管是PNP還是NPN型或者舞臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)需要的松、亂繩信號(hào)，都可以成為開(kāi)關(guān)量信號(hào)接入PLC中[1]。此外，PLC可以向外部輸出電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)中間繼電器或交流接觸器，也可以發(fā)出高低電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)變頻器等設(shè)備。

2 模擬量的處理

舞臺(tái)設(shè)備中需要經(jīng)常應(yīng)用到模擬量的處理，而PLC對(duì)模擬量的處理也是其強(qiáng)大的功能之一。例如舞臺(tái)設(shè)備中常用的載荷傳感器輸出0～20 mA電流或者0～10 V電壓信號(hào)，接入PLC的模擬量輸入?yún)^(qū)，PLC再轉(zhuǎn)換成0～27648或0～32767等范圍的數(shù)字量信號(hào)，從而得知當(dāng)前設(shè)備的載荷。此外PLC還可以對(duì)外輸出模擬量，例如舞臺(tái)調(diào)速設(shè)備，PLC輸出一個(gè) 0～20 mA電流或者0～10 V電壓信號(hào)接入變頻器，從而達(dá)到設(shè)備調(diào)速的目的。

3 通訊處理

目前工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為趨勢(shì)，而PLC在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中處理通訊方面也有著很大的優(yōu)勢(shì)[2]。在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中，PLC可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，向計(jì)算機(jī)反饋數(shù)據(jù)，構(gòu)成上位機(jī)操作系統(tǒng)，也可以與設(shè)備之間進(jìn)行通訊，讀取設(shè)備數(shù)據(jù)，向設(shè)備發(fā)出動(dòng)作指令。在舞臺(tái)系統(tǒng)中，PLC的通訊方式有很多，如Modbus，PROFIBUS-DP或者工業(yè)以太網(wǎng)都可以方便組網(wǎng)。在當(dāng)前的舞臺(tái)機(jī)械PLC系統(tǒng)中，很多都設(shè)計(jì)了冗余結(jié)構(gòu)，有兩套PLC站點(diǎn)，當(dāng)一套PLC主站出現(xiàn)故障時(shí)，另一套備用PLC可以繼續(xù)投入使用，響應(yīng)時(shí)間快，確保了舞臺(tái)控制系統(tǒng)的可靠性（如圖1所示）。

圖1 舞臺(tái)機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

4 邏輯處理

舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中，設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系很多，并且需要用到很多數(shù)據(jù)處理，算術(shù)運(yùn)算，延時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能，而PLC具有強(qiáng)大的邏輯控制和運(yùn)算功能，PLC在舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)中的使用，不僅使得電氣線路被精簡(jiǎn)，也大大的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)編程者的工作量。例如西門子S7-200 SMART PLC[3]和其編程軟件對(duì)邏輯功能（如圖2所示）。設(shè)備種類為調(diào)速非定位種類，使用者使用操作臺(tái)發(fā)出設(shè)備上升啟動(dòng)信號(hào)后，PLC根據(jù)開(kāi)關(guān)量和模擬量接受區(qū)，判斷設(shè)備是否存在松、亂繩限位，過(guò)載等安全故障，如果不存在故障，設(shè)備將啟動(dòng)，并且延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間使用者可以自行設(shè)置，如果存在故障，設(shè)備將停機(jī)并且通過(guò)上位機(jī)顯示對(duì)應(yīng)故障，以便使用者能夠迅速判讀設(shè)備故障點(diǎn)并排除。

圖2 S7-200 SMART編程程序

5 位置處理

臺(tái)上臺(tái)下的升降設(shè)備和舞臺(tái)面的平移設(shè)備，用戶需要知道舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的當(dāng)前位置，或者給出舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作的目標(biāo)位，到達(dá)目標(biāo)位時(shí)，設(shè)備能夠停止工作，這就需要我們的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備帶有定位功能。為了達(dá)到舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備定位的要求，設(shè)備常常安裝編碼器用于設(shè)備的定位。PLC的高速計(jì)數(shù)器口可以方便的接入編碼器，讀取編碼器的脈沖數(shù)值，或者對(duì)碼的解析讀取絕對(duì)值編碼器的位置，也可以通過(guò)通訊讀取編碼器的數(shù)值，從而達(dá)到設(shè)備定位的目的，并將位置數(shù)據(jù)反饋到上位機(jī)操作臺(tái)，告訴給用戶。

6 結(jié)束語(yǔ)

PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也得到了廣泛的應(yīng)用，文中闡述了PLC在舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng)中幾個(gè)功能，但是PLC的功能遠(yuǎn)不止于此，包括分布式模塊安裝也為整個(gè)系統(tǒng)硬件安裝布局提供了很大的方便。此外有些廠家沒(méi)有使用PLC作為控制器，而是用了舞臺(tái)軸控制器作為核心控制元件，其功能與PLC功能類似，都可以達(dá)到處理開(kāi)關(guān)量，模擬量，通訊等相關(guān)功能的應(yīng)用。