分布式舞台机械计算机控制系统的研究与开发

周晨

【摘要】随着科学技术的不断发展，舞臺机械控制系统需要以现代化控制技术的应用来提高其性能，在丰富现有功能的基础上，以简单易操作且运行安全可靠的特点来满足实际应用需求，为提高舞台艺术的表现力、满足受众需求奠定基础。而从目前国内舞台机械控制系统的现状看，现有控制方式下相应系统的可靠性偏低，如何将分布式计算机控制系统进行完善应用，亟待解决。本文针对分布式舞台机械计算机控制系统的设计与开发问题进行了研究，以供参考。

【关键词】分布式；计算机控制系统；舞台机械；研究；开发

前言

在全面推进社会主义精神文明建设步伐的过程中，文化建设的快速发展促使大众对舞台艺术的呈现效果提出了更高的要求。在此背景下，舞台建设与改造工程随之兴起，而为了进一步提高舞台控制水平，以赶超国外现有舞台控制技术，则就需要以分布式计算机控制技术与舞台机械控制相融合。只有不断设计技术的自主研发，才能够打破当前技术靠引进这一弱势的束缚，以降低技术成本投入，在确保满足舞台机械控制之需的同时，为进一步促进我国舞台技术的发展步伐奠定基础。

1、舞台机械分布式计算机控制系统所提出的基本要求

对于舞台表演而言，舞台作为艺术呈现的场所，相应机械设备的功能将直接影响到舞台艺术的最终呈现效果，因此，要想进一步提升舞台艺术的表现力与感染力，则就需要提高对舞台的重视程度。而在相应机械控制系统上，其不仅关系到表现效果，同时也涉及到了设备与人员的安全性问题，所以在实际进行这一控制系统研发的过程中，要以实现系统安全可靠性设计为出发点，确保设备在这一控制系统下实现安全可靠运行，避免失误动作的出现；同时，要求舞台升降、选装以及移动等功能的发挥能够定位精准，且相应噪音较低，不影响到表演的质量。此外，还需要保证在控制操作上能够灵活方便。

2、分布式舞台机械计算机控制系统的设计

2.1设计原则

在实际进行舞台可分布式控制系统设计的过程中，要求要确保系统的可靠性极高，能够具备较强的抗电磁干扰能力，针对重点机械设备，采用双机系统以确保在主机发生故障时，实现自动切离装换到另一台设备上；第二，要具备实时性，即要求能够在限定的时间内到达指定位置，能够针对发出的指令信息进行及时快速相应与处理，同时具备自动警报功能；第三，要具备良好的操作性。要求这一控制系统能够将控制信息进行直观的展示，且操作、维护维修等工作的开展简单方便，提高设备运行的质量与效益。

2.2抗干扰设计与软件选择

第一，在抗干扰设计上。需要以闭环控制系统的设计来规避外界干扰，确保能够实现对电磁干扰的抵御，在实际设计的过程中，采用交流稳压电源，实现PLC控制系统的搭建，且确保二者分开，以隔离变压器的设置来向PLC控制系统供电，比例为1：1；同时，要实现变压器的正确安装；在接地系统的设计上，要将PLC控制设备等进行共同接地处理，或是以串联以及分别接地的方式进行处理，在此过程中，要注重接地线与接地电阻的选择；在输出与输入部分实现抗干扰设计，要以防止反电势以及防漏电流等方式来落实；针对低信噪比的模拟量信号所产生的干扰问题，可采用数字滤波进行抗干扰处理。第二，软件设计。工控组态软件采用的是MCGS系统，能够满足分布式控制系统功能设计之需，且界面具备着良好的一致性，且使用方便、通用性极强。

2.3升降台控制系统的设计

基于舞台下，要求相应出演环境能够确保表演者的安全，而升降台的控制系统需要实现独立设计，以确保在某个控制系统发生故障时，不影响到其它系统的运行，而在设计原理上是一样的，以主升降台为例，SIMATIC S7-3000/400PLC的各个模块的配置，然后以STEP7软件进行软硬件组态控制系统的搭建，并以此来实现PLC控制程度的编制，同时实现对信号检测部分的设计。

3、分布式舞台机械计算机控制系统的实现

3.1组态软件MCGS

其主要功能为：能够借助Windows功能的充分利用，实现对数据信息的实时动态采集分析与处理，并以线程为单位进行分时并行处理；在数据处理上的功能较强，可实现对现场数据的统计处理并实现数据信息的实时提供。同时相应工具箱能够实现对常用硬件设备的支撑，且具备良好的自主开发功能，并能够是按系统数据报表的显示与打印。

3.2通信的实现与监控系统的实现

以组态模块化思想进行通信模块的设计，针对所涉及到的驱动软件，将其设计成标准模块程序，进而实现通信功能，在设置的过程中，需要添加设备驱动后来实现参数的设置，在此基础上进行设备调试。在监控系统的实现上，需要确保监控系统具备实时处理、分布式控制与管理以及可视化操作的基本功能，同时建立相应的安全机制，确保能够实现对数据的现场采集、处理，并能够实现自动报警。

3.3升降台控制系统的实现

针对升降台的设计，在实际搭建的过程中，首先需要针对相应剪叉结构的运动模型进行研究与计算，结合该模型的特征，基于PID控制器特点下，搭建出基于PID的Adaline网络控制算法，通过仿真运行后，证明这一控制方法下相应的控制精准度较高，且收敛速度较快，能够为确保升降台实现精准的定位以及均匀的运动奠定基础，进而提升了升降台控制系统的安全可靠性。

总结

综上，基于舞台机械控制下，借助分布式计算机控制技术的融入，能够为实现舞台机械控制系统功能的进一步优化奠定技术基础。在实际应用这一技术进行该控制系统设计的过程中，要在明确设计原则的基础上，针对抗干扰、软件选择以及升降台进行设计，然后借助组态软件MCGS来实现这一控制系统的搭建。通过仿真实验表明该控制系统能够为满足设计要求、为确保系统实现安全可靠运行提供保障，进而能够为进进一步推进我国舞台控制技术的发展注入动力。

参考文献

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