2）同步控制
上空設備除了保證單獨運行的精度，還應滿足在載荷容許的情況下任意組合使用，并做到多套設備精確同步運行（見圖3）。通過保證加工安裝精度、設置增量及絕對值編碼器，運行定位精度可達到±2 mm，同步精度可達到±3 mm。采用分散控制定位技術，由變頻器或軸控制器進行直接定位控制，可編程序控制器或計算機進行集中管理，有效解決電機的精確定位。同時，采用軟件同步調節算法，實現多設備間的同步協調運行。
旅游類劇場通常希望打破常規劇場的框架，實現大進深、寬視角、新穎獨特的多層次立體觀演舞臺。該類舞臺需要克服大規模大載荷舞臺設備帶來的結構、動力、傳動、軌跡、控制、集成和協同等一系列相關技術問題。如深圳世界之窗的空間立體舞臺旋轉升降技術應用。其舞臺建筑造型是橢圓球體， “地球”造型根據表演的需要，通過一系列開合、旋轉、升降及伸縮等60多種運動形式的關聯、協同和互鎖，向觀眾展示出現代化舞臺的理想表演空間，同時也創造出了一個從封閉的公園主題到敞開的廣場式露天藝術劇院。
為了實現舞臺大空間與環境轉換，需要有大型結構和設備的運動變換，其平移開合不同的劇場有不同的要求。如無錫靈山梵宮劇場的大型結構二維空間平移開合技術，其劇場的圓形墻體是環形舞臺和圓形觀眾區的分界，墻體通過機電控制可實現沿圓弧軌道旋轉展開并沿水平方向前后移動。當8扇墻體圍合成封閉圓時，劇場形成供游客參觀的大殿。整個過程涉及到升降、平移與弧形運動、插銷定位等21個動作，綜合采用鏈條、齒條、摩擦等多種傳動技術，實現水平移動與弧形運動的無縫轉換。機械墻體可展開270°，將圓形殿堂轉換為270°視角的圓形舞臺，如圖4所示。
室外表演或實景演出往往需要超大的舞臺設備，提供與演出環境相適應的大型表演舞臺，并根據演出內容進行實時轉換。常規的平移、升降已無法滿足需求，需要平移、旋轉、傾斜、升降等運動形式的組合，實現大型舞臺場景的變化。如云南“希夷之大理”的旋轉升降組合穹頂翻轉技術的應用。其主舞臺由旋轉相切的圓形組成，天棚穹頂是舞臺整體眼睛創意的眼珠，翻轉升起后可以作為投影幕使用。其中，五瓣穹頂既要相互分離，還要互相支持依靠，保證輕薄球面結構的整體穩定和變形控制，采用主次骨架結構、同軸旋轉、液壓頂推、滾動支撐、分離掛鉤等方法，實現穹頂翻轉，如圖5所示。采用同心軌道、多點浮動鏈輪驅動、虛擬圓心定位、電纜滑車供電、液壓系統隨動等方式，實現大型圓弧轉臺的360°旋轉；采用自主液壓同步控制軟件，有效解決了不同液壓驅動設備的同步問題，穩態同步控制精度小于５ mm。
在舞臺機械中采用的控制技術及其功能主要有以下幾種。
（1）多控制臺場景運行處理技術
利用多控制臺管理設備原則，解決多控制臺控制設備優先級的問題；應急場景控制的設備切入、切出功能，可加強舞臺實景演出設備人工操控的能力，達到理想演出效果。
（2）多種類系統冗余配置技術
針對整體控制方案和控制設備規模，開發軟件冗余、網絡完全冗余、異類冗余等不同的冗余方式，以滿足不同用戶的需求，實現對控制系統從重要局部到全局操控的總體把握，保證舞臺機械的集中管理和分散控制，且所有冗余控制方式對于用戶都是自動切換。
（3）多類型設備綁定同步技術
用于控制速度、距離等參數組合復雜的設備組的運行，避免操作失誤導致場景及設備碰撞或損壞等危險情況。這種綁定要求有較大的隨意性，同步的設備包括同類型或不同類型設備，設備速度及功率可能差別很大，同步位置要求可能相同或保持某一固定偏差，同步設定要求靈活，可以按要求設置同步組合，也可以解除同步狀態，恢復單體運行。
（4）多方位設備保護技術
獨立的失速保護檢測電路，通過失速檢測實現因設備失控而引發自由下落的安全防護功能；空間設備的互鎖、解鎖技術，避免設備運行時發生相互碰撞的危險，保證劇場演出人員及設備的安全；利用現場總線網絡監控及加強技術，可對網絡通信故障引發的設備控制運行失效進行有效、準確排查；采用多種安全反饋，保證設備可靠運行。
（5）矩陣切換冗余技術
冗余控制矩陣切換技術針對臺上變頻調速設備,每一個設備受多個變頻器選通控制。出現問題的變頻器可由網絡掛接的其余變頻器接替工作，從而達到熱備效果。
（6）場景數據冗余備份和快速恢復技術
一鍵式設備位置恢復功能，備份設備狀態數據，當舞臺控制系統出現故障時進行數據恢復；具備場景運行控制模式，實現在沒有場景編程計算機參與時，獨立控制舞臺機械設備場景運行。
（7）便捷、高效的遠程維護和故障診斷技術
通過遠程聯網地址和現場舞臺控制系統網絡跨接，實現設備在線瀏覽；遠程維護和故障診斷技術采用包括遠程數據記錄及分析系統進行遠程終端控制軟件維護。通過舞臺遠程服務軟件，實現舞臺廠家技術人員和現場用戶之間的遠程協作功能。同時還應具有專業的管理功能，可對遠程服務數據進行有效的管理和分析。
（8）人機交互的三維虛擬劇場系統
隨著技術發展，逐步具備應用計算機技術生成逼真的劇場三維視覺效果的能力，可將編導或設計者“投射”到劇場中某個環境中，并操作、控制劇場設備，實現在對虛擬劇院空間中進行設備控制的體驗和交互。
PLC控制技術一般采用主流自動化廠家研發的中大型PLC系統為主，如西門子、施耐德、AB、貝加萊等，基于PLC的方案多采用主控CPU加擴展模塊的方式來完成，一個系統中通常只采用一到兩個主站來作為主控。PLC更多通過集中控制系統架構實現對設備的控制。
由于PLC可以結合伺服或變頻系統的運動控制功能，大大減輕了PLC的運算負擔，并且現在的PLC具備很大的I/O映射區，因此，PLC可以控制上千臺的運動設備。對于大型舞臺系統，這種PLC的方式非常適合。舞臺機械的軸控制器技術主要為一些專業做舞臺設備的公司所研發，如瓦格納、SBS、BBH等。一個軸控制器通?？煽刂?～4個設備，一個完整的系統中有幾十上百個軸控制器，并通過高速總線進行互聯。軸控制器一般采用分散控制的系統架構。
軸控制器有著較高精度、高動態性能的運動控制能力，在多軸插補的情況時尤為明顯，這是其非常大的一個優勢。在高速總線的配合下，軸控制器的控制通過使用主控單元和擴展單元的方式可控制運動設備的數量在上百臺的數量級，因此，占用實時總線系統的資源也相對較多。
目前國內廠家以PLC控制為主，國外廠家主推軸控制器技術。兩者是控制理念和系統架構的區別，在穩定性、可維護性、安全可靠性、定位精度、同步精度、適應性等方面各有特點，對解決和處理舞臺機械的控制問題，兩種控制系統均能滿足舞臺機械使用、安全、精度需求，并不存在技術上的優劣或差異。
隨著技術的發展，兩者會取長補短，功能特點逐漸融合接近。未來軸控制器技術主要向設備端擴展，對單體設備實施進一步精細化控制；PLC也可自帶軸控定位功能，完成單獨軸控器的定位及控制功能，實現通用性基礎上的專業性。
變頻驅動控制是通過電力半導體器件的通斷作用將工頻電源頻率換成另一頻率的電機控制裝置，一般用交直交方式實現。伺服驅動控制是通過閉環檢測實現對速度、位置、力矩等的精確控制，使被控物體的位置、方式、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）任意變化，伺服控制可以用來精確跟蹤或復現某個過程反饋系統，又稱隨動控制。
其中，變頻器主要充當調節變頻電機、普通交流電機轉速的角色，實現對交流異步電機的軟啟動和變頻調速，提高運轉精度、改變功率因素等。伺服驅動器是按指令要求，對功率進行放大、變換與調控等處理，利用位移、速度、電流三環閉環控制，使驅動裝置輸出的力矩、速度、位置控制非常靈活方便。
變頻控制的核心元件變頻器，通常由整流單元、高容量電容、逆變器、控制器等組成。伺服控制的核心元件是閉環反饋元件、伺服驅動器、運動控制卡等。
變頻控制與伺服控制的過載能力不同，伺服過載可達3倍，變頻約1.5倍；兩者控制精度不同，根據編碼器精度決定，伺服理論上可達1 μm，但與機械系統精度有關，變頻控制精度可達0.01 mm，與脈沖頻率和電機控制數量有關；變頻控制屬于傳動控制領域，一般用于常規工業應用，伺服控制屬于運動控制領域，用于高精度、高響應、高性能場合；根據電機轉動慣量不同，伺服加減速性能在空載0～2 000轉時，所需時間一般<20 ms；變頻控制一般用于三相異步交流電機，伺服控制一般用于同步交流伺服電機。
所有電子/電氣/可編程（E/E/PE）設備，包括一些最精密的設備/系統都可能由各種原因產生故障。用來評定故障及其后果的方法，就是根據故障概率得出的安全完整性等級SIL（Safety Integrity Level），共分4個等級，SIL1至SIL4，SIL4為最高等級。對于舞臺機械設備，目前希望達到的安全完整性等級為SIL3[5]。
安全完整性等級(SIL)是一種評估、驗證和認證，主要涉及安全設備開發流程的文檔管理(FSM)評估，硬件可靠性計算和評估、軟件評估、環境試驗、EMC電磁兼容性測試等內容。
需要指出的是，具有SIL認證的設備與設備使用過程的安全并不是直接劃等號的，即對于具備SIL3認證的舞臺機械設備，只能說明設備本身具備與SIL3規定相對應的安全可靠性，由于劇場環境、使用人員等不確定因素造成的復雜性，舞臺機械的設備安全還有其使用過程諸多因素的考慮。
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