分布式舞臺機械計算機控制系統的研究與開發

周晨

【摘要】隨著科學技術的不斷發展，舞臺機械控制系統需要以現代化控制技術的應用來提高其性能，在豐富現有功能的基礎上，以簡單易操作且運行安全可靠的特點來滿足實際應用需求，為提高舞臺藝術的表現力、滿足受眾需求奠定基礎。而從目前國內舞臺機械控制系統的現狀看，現有控制方式下相應系統的可靠性偏低，如何將分布式計算機控制系統進行完善應用，亟待解決。本文針對分布式舞臺機械計算機控制系統的設計與開發問題進行了研究，以供參考。

【關鍵詞】分布式；計算機控制系統；舞臺機械；研究；開發

前言

在全面推進社會主義精神文明建設步伐的過程中，文化建設的快速發展促使大眾對舞臺藝術的呈現效果提出了更高的要求。在此背景下，舞臺建設與改造工程隨之興起，而為了進一步提高舞臺控制水平，以趕超國外現有舞臺控制技術，則就需要以分布式計算機控制技術與舞臺機械控制相融合。只有不斷設計技術的自主研發，才能夠打破當前技術靠引進這一弱勢的束縛，以降低技術成本投入，在確保滿足舞臺機械控制之需的同時，為進一步促進我國舞臺技術的發展步伐奠定基礎。

1、舞臺機械分布式計算機控制系統所提出的基本要求

對于舞臺表演而言，舞臺作為藝術呈現的場所，相應機械設備的功能將直接影響到舞臺藝術的最終呈現效果，因此，要想進一步提升舞臺藝術的表現力與感染力，則就需要提高對舞臺的重視程度。而在相應機械控制系統上，其不僅關系到表現效果，同時也涉及到了設備與人員的安全性問題，所以在實際進行這一控制系統研發的過程中，要以實現系統安全可靠性設計為出發點，確保設備在這一控制系統下實現安全可靠運行，避免失誤動作的出現；同時，要求舞臺升降、選裝以及移動等功能的發揮能夠定位精準，且相應噪音較低，不影響到表演的質量。此外，還需要保證在控制操作上能夠靈活方便。

2、分布式舞臺機械計算機控制系統的設計

2.1設計原則

在實際進行舞臺可分布式控制系統設計的過程中，要求要確保系統的可靠性極高，能夠具備較強的抗電磁干擾能力，針對重點機械設備，采用雙機系統以確保在主機發生故障時，實現自動切離裝換到另一臺設備上；第二，要具備實時性，即要求能夠在限定的時間內到達指定位置，能夠針對發出的指令信息進行及時快速相應與處理，同時具備自動警報功能；第三，要具備良好的操作性。要求這一控制系統能夠將控制信息進行直觀的展示，且操作、維護維修等工作的開展簡單方便，提高設備運行的質量與效益。

2.2抗干擾設計與軟件選擇

第一，在抗干擾設計上。需要以閉環控制系統的設計來規避外界干擾，確保能夠實現對電磁干擾的抵御，在實際設計的過程中，采用交流穩壓電源，實現PLC控制系統的搭建，且確保二者分開，以隔離變壓器的設置來向PLC控制系統供電，比例為1：1；同時，要實現變壓器的正確安裝；在接地系統的設計上，要將PLC控制設備等進行共同接地處理，或是以串聯以及分別接地的方式進行處理，在此過程中，要注重接地線與接地電阻的選擇；在輸出與輸入部分實現抗干擾設計，要以防止反電勢以及防漏電流等方式來落實；針對低信噪比的模擬量信號所產生的干擾問題，可采用數字濾波進行抗干擾處理。第二，軟件設計。工控組態軟件采用的是MCGS系統，能夠滿足分布式控制系統功能設計之需，且界面具備著良好的一致性，且使用方便、通用性極強。

2.3升降臺控制系統的設計

基于舞臺下，要求相應出演環境能夠確保表演者的安全，而升降臺的控制系統需要實現獨立設計，以確保在某個控制系統發生故障時，不影響到其它系統的運行，而在設計原理上是一樣的，以主升降臺為例，SIMATIC S7-3000/400PLC的各個模塊的配置，然后以STEP7軟件進行軟硬件組態控制系統的搭建，并以此來實現PLC控制程度的編制，同時實現對信號檢測部分的設計。

3、分布式舞臺機械計算機控制系統的實現

3.1組態軟件MCGS

其主要功能為：能夠借助Windows功能的充分利用，實現對數據信息的實時動態采集分析與處理，并以線程為單位進行分時并行處理；在數據處理上的功能較強，可實現對現場數據的統計處理并實現數據信息的實時提供。同時相應工具箱能夠實現對常用硬件設備的支撐，且具備良好的自主開發功能，并能夠是按系統數據報表的顯示與打印。

3.2通信的實現與監控系統的實現

以組態模塊化思想進行通信模塊的設計，針對所涉及到的驅動軟件，將其設計成標準模塊程序，進而實現通信功能，在設置的過程中，需要添加設備驅動后來實現參數的設置，在此基礎上進行設備調試。在監控系統的實現上，需要確保監控系統具備實時處理、分布式控制與管理以及可視化操作的基本功能，同時建立相應的安全機制，確保能夠實現對數據的現場采集、處理，并能夠實現自動報警。

3.3升降臺控制系統的實現

針對升降臺的設計，在實際搭建的過程中，首先需要針對相應剪叉結構的運動模型進行研究與計算，結合該模型的特征，基于PID控制器特點下，搭建出基于PID的Adaline網絡控制算法，通過仿真運行后，證明這一控制方法下相應的控制精準度較高，且收斂速度較快，能夠為確保升降臺實現精準的定位以及均勻的運動奠定基礎，進而提升了升降臺控制系統的安全可靠性。

總結

綜上，基于舞臺機械控制下，借助分布式計算機控制技術的融入，能夠為實現舞臺機械控制系統功能的進一步優化奠定技術基礎。在實際應用這一技術進行該控制系統設計的過程中，要在明確設計原則的基礎上，針對抗干擾、軟件選擇以及升降臺進行設計，然后借助組態軟件MCGS來實現這一控制系統的搭建。通過仿真實驗表明該控制系統能夠為滿足設計要求、為確保系統實現安全可靠運行提供保障，進而能夠為進進一步推進我國舞臺控制技術的發展注入動力。

參考文獻

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