21.11.2017 Автоматизированная система управления механизацией театральной сцены, культурно - досуговый центр, ПГТ Октябрьское
Автоматизированное управление театральной механизацией предназначено для решения задач формирования сцен спектаклей и обеспечения установки декораций в требуемую позицию. Перемещение одной или группы декораций происходит по заданному закону движения, позволяя при этом добиваться реалистичности постановочного сюжета.
Количество используемых механизмов перемещения декораций определяется сложившимися традициями данного театра. Основные ограничения по количеству декораций связаны с тем, сколько штанкетных, софитных и точечных подъемников включает в себя конфигурация верхней механизации, финансовых возможностей театра, замысла режиссера и уровня системы автоматизации театральной механизации.
Вопросы, связанные с количеством лебедок, расположением, типом механизмов и степенью их автоматизации возникают как при проектировании нового театра, так и при необходимости реконструкции театрального оборудования, которое устарело как морально, так и физически.
Под степенью автоматизации подразумевается то, какими техническими средствами оснащаются привода механизмов, и какие функции управления имеются в арсенале системы управления.
Системы театральной автоматизации можно классифицировать по функциональному признаку:
- системы с низкой степенью автоматизации. В большинстве своем, это системы с ручным управлением, которые оснащены кнопочным управлением. Контроль положения декораций в таких системах производится визуально, а управление осуществляется нажатием на кнопки «Вверх» или «Вниз». Включение электродвигателей приводов осуществляется прямым пуском, либо частотным приводом, в зависимости от исполнения. Количество кнопок управления, соответствует количеству сценических механизмов. При этом системой обеспечиваются основные защитные функции, такие как контроль концевых выключателей, управление тормозом двигателя, а также функция аварийного останова механизма;
- системы со средней степенью автоматизации. Такие системы подразумевают наличие всех необходимых защитных функций и при этом имеют централизованное управление механизмами. Пульт управления оснащается операторским интерфейсом с сенсорным экраном и джойстиками, для управления механизмами. Как правило, такие системы позволяют централизовано управлять сменой декораций, или их группы, задавать скорость перемещения декораций. Из недостатков, отсутствует возможность выполнять сложные взаимосвязанные перемещения, также требуется визуальный контроль текущего положения декорации;
- полностью автоматизированные системы управления. Полнофункциональные системы управления театральной механизацией также можно разделить на несколько подклассов. В общем случае этот тип систем кардинально отличается от более простых, предоставляя помощнику режиссера серьезный инструментарий для построения, как статических сцен, так и динамических представлений.
При проектировании и строительстве нового культурно – досугового центра в поселке городского типа Октябрьское, было отдано предпочтение полнофункциональной, отвечающей всем современным требованиям и тенденциям в сфере театральной автоматизации, системе автоматического управления. Проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию системы управления выполнили специалисты компании ООО «Электротехнические системы Сибирь».
Используя опыт предыдущих проектов в области театральной автоматизации, а также применяя самое современное оборудование корпорации Omron Electronics была внедрена система со следующими техническими характеристиками:
- все электродвигатели оснащены частотным приводом с обратной связью по положению;
- имеется инкрементальный датчик положения вала лебедки;
- предусмотрено местное и централизованное управление перемещением лебедок на подъем и опускание;
- алгоритмы движения лебедки, группы лебедок в функции скорости, времени, положения, сложные взаимозависимые движения, задаются с центрального пульта управления;
- реализована возможность программирования сцен спектаклей, хранение сцен, а также вызов ранее запрограммированных;
- визуализация текущего положения лебедок в пространстве относительно уровня сцены, индикация состояния каждого механизма;
- штатно предусмотрены функции защиты электродвигателей;
- ограничение хода лебедок по сигналам от рабочих и аварийных концевых выключателей верхнего и нижнего положения;
- обеспечение функции останова привода от аварийных выключателей;
Технические решения, а также программное обеспечение позволяют загружать ранее запрограммированные сцены, в которых указываются необходимые атрибуты каждого участвующего в представлении механизма, это и тип перемещения, конечное положение, заданная скорость, принадлежность к группе приводов, привязка к положению другого механизма или синхронное движение к заданной координате. Управление производится с двух пультов управления, стационарного или мобильного. Основными элементами управления мобильного и стационарного пультов является панельный компьютер с сенсорным дисплеем, а также два джойстика, позволяющие управлять приводами механизмов в режиме реального времени.
Система автоматики управляет следующими механизмами:
- привода штанкетного подъема - 29 шт.;
- привода софитного подъема – 3 шт.;
- привода точечного подъема – 8 шт.;
- привод сценического занавеса – 1 компл.;
- привод АРЗ, ППЗ, арлекина – 1 компл.
Решения Omron и характеристики системы:
- На уровне системы управления верхней механизации сцены – обмен информационными данными между контроллером центрального шкафа управления и локальными шкафами выполнен с использованием информационной сети Ethernet IP.
- Центральным контроллером с поддержкой быстродействующего сетевого интерфейса Ethernet IP служит контроллер серии Sysmac NJ101-1000. Именно он осуществляет прием массива данных, которые поступают от пульта оператора, обрабатывает этот массив и производит обмен с контроллерами локального уровня, размещенными в шкафах УТЕМ, непосредственно около лебедок;
- Контроллеры локального уровня серии CP1H входят в состав сертифицированных шкафов управления театральной механизации УТЕМ и обеспечивают управление преобразователями частоты, выполняют контроль положения лебедки, обмен информационными пакетами с центральным контроллером. Задание скорости привода на уровне контроллер - преобразователь частоты, импульсное, в тоже время передача информации в контроллер CP1H о статусе преобразователей частоты осуществляется по сети Modbus-RTU;
- Частотный привод серии MX2 служит для регулирования скорости двигателей лебедок, обеспечивая при этом высокую точность, за счет векторного управления магнитным полем двигателя. Также преобразователь частоты управляет дублированным электромеханическим тормозом двигателя, используя при этом предустановленные значения специализированных параметров;
- Сердцем стационарного и мобильного пульта управления, служат компьютеры промышленного исполнения с установленной средой SCADA Vijeo Citect. Для представлений, в которых требуется управление скоростью и положением декораций в режиме реального времени, предусмотрены два джойстика, которым можно назначить необходимое количество лебедок и осуществлять их перемещение в режиме on-line.
Управление в автоматическом режиме осуществляется с использованием предварительно созданных сцен согласно сценарию. Информация, о требуемом положении лебедок, скорости их перемещения и времени прихода в заданную позицию, поступают в контроллер центрального шкафа управления NJ101, который в свою очередь формирует управляющее воздействие на локальные шкафы управления.
При работе системы на дисплее компьютера в режиме реального времени отображается текущее положение и скорость лебедки, название загруженной сцены и состояние привода лебедки.
Режимы работы системы управления:
- Управление приводами лебедок дублированное и предусмотрено как в местном, так и в дистанционном режимах работы;
- Местное управление лебедками осуществляется от кнопок расположенных на двери шкафа УТЕМ и предназначено для проведения наладочных или ремонтных мероприятий на приводе лебедки, при этом режим «в ремонте» отображается на пульте управления;
- Дистанционное управление организовано на двух пультах управления, мобильном и стационарном..
Эффект от внедрения системы:
- Частотный привод с обратной связью по скорости и положению позволяет выполнять сложные взаимосвязанные перемещения различных механизмов, позволяя создавать перемещения декораций, не возможные при ручной т.е. не автоматизированной системе управления;
- Программная оболочка операторского интерфейса позволяет использовать сценарии, сцены, создавать и редактировать представления и соответствует международным требованиям к интерфейсу рабочего места помощника режиссера;
- Использование современных средств автоматизации Omron позволило организовать управление театральной механизацией на уровне зарубежных аналогов.
Сроки реализации проекта:
Система автоматического управления верхней театральной механизацией в т.ч. шкафы УТЕМ, разработаны и изготовлены, прошли стендовую наладку и отгружены в период октябрь-декабрь 2015 г.
Ввод в эксплуатацию системы управления осуществлен в течение 12 дней, в августе 2016 г.
Системы театральной автоматизации можно классифицировать по функциональному признаку:
- системы с низкой степенью автоматизации. В большинстве своем, это системы с ручным управлением, которые оснащены кнопочным управлением. Контроль положения декораций в таких системах производится визуально, а управление осуществляется нажатием на кнопки «Вверх» или «Вниз». Включение электродвигателей приводов осуществляется прямым пуском, либо частотным приводом, в зависимости от исполнения. Количество кнопок управления, соответствует количеству сценических механизмов. При этом системой обеспечиваются основные защитные функции, такие как контроль концевых выключателей, управление тормозом двигателя, а также функция аварийного останова механизма;
- системы со средней степенью автоматизации. Такие системы подразумевают наличие всех необходимых защитных функций и при этом имеют централизованное управление механизмами. Пульт управления оснащается операторским интерфейсом с сенсорным экраном и джойстиками, для управления механизмами. Как правило, такие системы позволяют централизовано управлять сменой декораций, или их группы, задавать скорость перемещения декораций. Из недостатков, отсутствует возможность выполнять сложные взаимосвязанные перемещения, также требуется визуальный контроль текущего положения декорации;
- полностью автоматизированные системы управления. Полнофункциональные системы управления театральной механизацией также можно разделить на несколько подклассов. В общем случае этот тип систем кардинально отличается от более простых, предоставляя помощнику режиссера серьезный инструментарий для построения, как статических сцен, так и динамических представлений.
При проектировании и строительстве нового культурно – досугового центра в поселке городского типа Октябрьское, было отдано предпочтение полнофункциональной, отвечающей всем современным требованиям и тенденциям в сфере театральной автоматизации, системе автоматического управления. Проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию системы управления выполнили специалисты компании ООО «Электротехнические системы Сибирь».
Используя опыт предыдущих проектов в области театральной автоматизации, а также применяя самое современное оборудование корпорации Omron Electronics была внедрена система со следующими техническими характеристиками:
- все электродвигатели оснащены частотным приводом с обратной связью по положению;
- имеется инкрементальный датчик положения вала лебедки;
- предусмотрено местное и централизованное управление перемещением лебедок на подъем и опускание;
- алгоритмы движения лебедки, группы лебедок в функции скорости, времени, положения, сложные взаимозависимые движения, задаются с центрального пульта управления;
- реализована возможность программирования сцен спектаклей, хранение сцен, а также вызов ранее запрограммированных;
- визуализация текущего положения лебедок в пространстве относительно уровня сцены, индикация состояния каждого механизма;
- штатно предусмотрены функции защиты электродвигателей;
- ограничение хода лебедок по сигналам от рабочих и аварийных концевых выключателей верхнего и нижнего положения;
- обеспечение функции останова привода от аварийных выключателей;
Технические решения, а также программное обеспечение позволяют загружать ранее запрограммированные сцены, в которых указываются необходимые атрибуты каждого участвующего в представлении механизма, это и тип перемещения, конечное положение, заданная скорость, принадлежность к группе приводов, привязка к положению другого механизма или синхронное движение к заданной координате. Управление производится с двух пультов управления, стационарного или мобильного. Основными элементами управления мобильного и стационарного пультов является панельный компьютер с сенсорным дисплеем, а также два джойстика, позволяющие управлять приводами механизмов в режиме реального времени.
Система автоматики управляет следующими механизмами:
- привода штанкетного подъема - 29 шт.;
- привода софитного подъема – 3 шт.;
- привода точечного подъема – 8 шт.;
- привод сценического занавеса – 1 компл.;
- привод АРЗ, ППЗ, арлекина – 1 компл.
Решения Omron и характеристики системы:
- На уровне системы управления верхней механизации сцены – обмен информационными данными между контроллером центрального шкафа управления и локальными шкафами выполнен с использованием информационной сети Ethernet IP.
- Центральным контроллером с поддержкой быстродействующего сетевого интерфейса Ethernet IP служит контроллер серии Sysmac NJ101-1000. Именно он осуществляет прием массива данных, которые поступают от пульта оператора, обрабатывает этот массив и производит обмен с контроллерами локального уровня, размещенными в шкафах УТЕМ, непосредственно около лебедок;
- Контроллеры локального уровня серии CP1H входят в состав сертифицированных шкафов управления театральной механизации УТЕМ и обеспечивают управление преобразователями частоты, выполняют контроль положения лебедки, обмен информационными пакетами с центральным контроллером. Задание скорости привода на уровне контроллер - преобразователь частоты, импульсное, в тоже время передача информации в контроллер CP1H о статусе преобразователей частоты осуществляется по сети Modbus-RTU;
- Частотный привод серии MX2 служит для регулирования скорости двигателей лебедок, обеспечивая при этом высокую точность, за счет векторного управления магнитным полем двигателя. Также преобразователь частоты управляет дублированным электромеханическим тормозом двигателя, используя при этом предустановленные значения специализированных параметров;
- Сердцем стационарного и мобильного пульта управления, служат компьютеры промышленного исполнения с установленной средой SCADA Vijeo Citect. Для представлений, в которых требуется управление скоростью и положением декораций в режиме реального времени, предусмотрены два джойстика, которым можно назначить необходимое количество лебедок и осуществлять их перемещение в режиме on-line.
Управление в автоматическом режиме осуществляется с использованием предварительно созданных сцен согласно сценарию. Информация, о требуемом положении лебедок, скорости их перемещения и времени прихода в заданную позицию, поступают в контроллер центрального шкафа управления NJ101, который в свою очередь формирует управляющее воздействие на локальные шкафы управления.
При работе системы на дисплее компьютера в режиме реального времени отображается текущее положение и скорость лебедки, название загруженной сцены и состояние привода лебедки.
Режимы работы системы управления:
- Управление приводами лебедок дублированное и предусмотрено как в местном, так и в дистанционном режимах работы;
- Местное управление лебедками осуществляется от кнопок расположенных на двери шкафа УТЕМ и предназначено для проведения наладочных или ремонтных мероприятий на приводе лебедки, при этом режим «в ремонте» отображается на пульте управления;
- Дистанционное управление организовано на двух пультах управления, мобильном и стационарном..
Эффект от внедрения системы:
- Частотный привод с обратной связью по скорости и положению позволяет выполнять сложные взаимосвязанные перемещения различных механизмов, позволяя создавать перемещения декораций, не возможные при ручной т.е. не автоматизированной системе управления;
- Программная оболочка операторского интерфейса позволяет использовать сценарии, сцены, создавать и редактировать представления и соответствует международным требованиям к интерфейсу рабочего места помощника режиссера;
- Использование современных средств автоматизации Omron позволило организовать управление театральной механизацией на уровне зарубежных аналогов.
Сроки реализации проекта:
Система автоматического управления верхней театральной механизацией в т.ч. шкафы УТЕМ, разработаны и изготовлены, прошли стендовую наладку и отгружены в период октябрь-декабрь 2015 г.
Ввод в эксплуатацию системы управления осуществлен в течение 12 дней, в августе 2016 г.
