Система управления механизмами сцены с частотным приводом

27.08.2024

Для достижения максимальной функциональности и высокой точности управления сценическими механизмами оптимальным выбором являются частотные приводы с угловыми датчиками обратной связи — энкодерами. Интеграция компьютерного пульта в систему управления механикой сцены позволяет управлять как всеми механизмами по отдельности, так и группами в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах.
Рассмотрим архитектуру построения компьютерной системы управления сценической механикой в контексте существующих типовых решений.
Частная задача регулирования осей перемещения станков с числовым программным управлением (ЧПУ) имеет множество реализаций от различных производителей. Какова же принципиальная разница между компьютерным управлением механизмами сцены и контролем станков ЧПУ, и возможно ли применение типовых решений сферы станков с ЧПУ для создания компьютерной системы управления механикой сцены? Основное отличие заключается в том, что для станков расположение осей задано в довольно узком диапазоне, и он остаётся неизменным, так как оси жестко фиксированы по отношению друг к другу, а синхронизация движения рассчитывается лишь для нескольких осей перемещения.
При управлении механизмами сцены диапазон перемещений существенно шире и все движения могут быть независимы друг от друга, причем взаимное синхронное движение нужно рассчитывать для произвольной выборки из существующих механизмов и произвольного их количества. Также нужно решить задачу визуализации текущего взаимного положения всех сценических конструкций на мониторе компьютерного пульта управления путем передачи данных от угловых датчиков всех приводов в пользовательский интерфейс.
Оболочка пользовательского интерфейса обычно запускается на материнской плате, работающей на операционной системе Windows или Linux, такой же как в компьютере. Отсюда и пошло название компьютерный пульт управления механикой сцены, а связь с контроллерами частотных приводов осуществляется по протоколу RS485.
Учитывая вышеизложенное, большинство современных компьютерных пультов управления механикой сцены используют разнообразные стандартизированные решения для управления станками с числовым программным управлением (ЧПУ), дополняя их уникальным пользовательским интерфейсом.В то же время, существуют и альтернативные варианты, основанные на индивидуальных разработках схем и собственном программном обеспечении. Однако такие решения зачастую оказываются полугнилыми и ненадежными в эксплуатации, несмотря на их более привлекательную цену. Важно подчеркнуть, что при интеграции стандартных модулей для ЧПУ в управлении сценическими механизмами критически важно обеспечить их правильное взаимодействие. Этот аспект требует особого внимания, поскольку точность и надежность работы всего оборудования во многом зависит от корректных связей между модулями.
Если частотный привод использует положительную логику входов, то и контроллер, подключаемый к нему должен выдавать именно эти сигналы. Если это не так, то ставятся промежуточные интерфейсные реле на 24В. Внутренний источник питания 24В на борту частотного привода лучше не использовать для питания логики входов и внешнего контроллера по причине сильного зашумления его ШИМ сигналом преобразователя частоты. Если  в частотном приводе реализована задача скорости аналоговым сигналом 0-10В от внешнего контроллера, нужно учитывать, что общий контакт источников 0-10В и 24В в частотном преобразователе не соединены по «умолчанию»,и их нужно объединить при подключению к контроллеру.

Параметры прописываемые в частотном приводе:

Кроме основных параметров двигателя (напряжения питания,количества оборотов двигателя, мощности двигателя, номинального тока, рабочей частоты и сопротивления обмоток двигателя) есть ряд параметров которые нужно прописать в ПЧ величина которых не очивидна:
Установка времени разгона и торможения в преобразователе частоты- разгон в пределах 1-3с время торможения 0с. Режим работы должен быть векторный. Максимальную частоту нежелательно ставить выше 50Гц. Минимальную частоту лучше определить на практике, запуская нагруженный подъем - он должен уверенно стартовать, обычно не стоит ее делать менее 5-10Гц.
Все вышесказанное относится и при подключении к частотным приводам контроллеров, управляемых по протоколу DMX512.
Каждая деталь, каждый штрих управления становится ключом к успешному воплощению художественного замысла, который в конечном итоге определяет атмосферу и эстетику спектакля.