沙宝良,于　淇,罗永波

(1. 哈尔滨理工大学计算机与控制学院,黑龙江哈尔滨150080 ;2. 黑龙江人民广播电台,黑龙江哈尔滨150001 ;3. 哈尔滨市香坊区城市建设综合开发公司,黑龙江哈尔滨150036)

摘　要:演播中心和剧院通常需要升降乐池来满足乐队的演奏要求。 采用了变频器、可编程序控制器等器件,设计了乐池自动升降和自动调速系统. 系统具有操作方便、安全可靠的特点,完全满足大型音乐会和演唱会对乐池自动升降的要求.

关键词:乐池;变频器;可编程序控制器

中图分类号:TP271  文献标识码:A  文章编号:1672 - 0946(2003) 02 - 0164 - 03

Design on automatic control system of lifting orchestra

SHA Bao-liang1 ,YU Qi2,LUO Yong-bo3

 (1. School of Computer &Control ,Harbin University of Science and Technology ,Harbin 150080 ,China ;2. Heilongjiang People’s Broadcasting Station ,Harbin 150001 ,China ;3. Harbin Civil Building Development Company of Xiangfang District ,Harbin 150036 ,China)

Abstract : Studio center and theater usually need lifting orchestra for request of band playing.De2signed an automatic lifting and speed regulating system by adopting frequency converter and PLC. The system is easy to operate , safe and reliable ,meet the request of orchestra auto - lifting for large concert and vocal concert .

Key words : orchestra ;frequency converter ;PLC

　　舞台系统中经常会用到乐池装置,当有合唱或者音乐会时乐队常常在乐池上演奏,没有演出时乐池可以落到舞台的底部,因此对乐池的控制要求是随时启停,自由的调节升降速度,并在电器上采用安全保护. 本文采用计算机控制技术设计了一个乐池升降的自动控制系统,系统运行安全可靠、操作方便。

1 系统的硬件设计

升降乐池运行中的基本要求是: (1) 可以在6m范围内任意高度启动和停止; (2) 升降的速度可调; (3) 启动和停止的时候要平稳,可以设定启动的加速度和停止的减速度; (4) 在最顶层和最底层自动减速停止; (5) 在最顶层和最底层要求限位保护.

升降乐池是一个铁制的平台,依靠4 个丝杠的转动来完成升降,而驱动丝杠转动的是制动电机.为了实现对乐池的控制,乐池的机械机构从上到下依次安装了6 个行程开关用来检测乐池当前的状态. 这些行程开关分别检测光池的上极限位置、上平层位置、上减速位置、下减速位置、下平层位置、下极限位置,每一个行程开关有一个常开触点和一个常闭触点. 上极限和下极限是乐池机械装置的极限运行位置,当乐池运行到这个位置时必须切断主电源,否则会发生机械事故，或者永久地损伤丝杠等机械装置,因此把这两个行程开关的常闭触点串入控制回路中. 当碰到行程开关时自动切断主电源,保护设备,同时其常开触点用来驱动上越层报警灯和下越层报警灯,指示当前的越层报警状态.为了使用方便,设计了显示A、B、C 三相电源的指示灯和显示控制电源的指示灯,另外还有指示乐池当前状态的上行指示灯和下行指示灯. 乐池机械装置上的行程开关位置如图1 所示.

为了实现对制动电机的调速,选择了变频调速[1 ]的方法. 这种方法实现简单,便于控制,运行可靠,可以实现无级调速. 而且能够自动调整电机的电枢电压, 设计中选择的是富士公司的变频器5000G11S. 调节电机转速可以在变频器的31 和11端子上接入可变电位器,通过调整可变电位器的阻值来调节电机转速. 由于使用的是制动电机,电机停止转动时,负责制动的抱闸失去电力而抱住电机的转动轴,使电机迅速制动. 本文对乐池平层停车采用的控制方式是当乐池到达上减速(或者下减速) 位置时,变频器控制电机按一定的减速度减速,当乐池到达上平层(或下平层) 位置时,电机的转速已经接近于零,此时让抱闸继电器断电,电机在抱闸的制动作用下会立刻停止转动,使乐池停靠在上平层(或下平层) 位置. 乐池启动的过程是:按下上行(或下行) 按钮,抱闸继电器加电,使抱闸松开,控制变频器按照预定的减速度开始平稳加速,到一定的速度后平稳地匀速运行;乐池停车的过程是:按下停止按钮,变频器按照预定的减速度使电机减速运行,当电机完全停止运行时,变频器输出的开关量使抱闸继电器失电,抱闸抱住电机主轴,乐池完全停止.

为了实现上述的控制过程,可以采用工业控制机[2 ] 和可编程序控制器,图2是乐池控制系统的电气原理图系统采用了可编程序控制器[3 ] 

作为控制单元,用它来处理按钮的输入、抱闸继电器、上下减速、上下平层,以及各种指示灯的状态. 其中PLC和IN0、IN1、IN2 检测乐池的上行、下行、停止三按钮,负责控制乐池的升降; IN4、IN5 检测上减速开关、下减速开关,当机械撞铁碰到这些开关时,PLC 控制乐池的平层减速: IN6、IN7 检测上平层开关、下平层开关,用以控制乐池的平层停车;OUT2、OUT3 是送给变频器的正反转控制信号,控制乐池

的上行和下行方向。

2 　系统的软件设计

乐池控制系统的软件是指PLC 的梯形图. 控制程序完成对各个按钮和行程开关的检测,根据当前的输入指令控制乐池的上行、下行、减速、停车,同时考虑各个电器的联锁关系,约束各个支作的先后次序,主要的梯形图如图3.

3 　结语

本文设计了升降乐池的自动控制系统,使用了可编程序控制器、变频器等先进的控制元件,结合了计算机软件,实现了对乐池升降的平稳控制。经过现场调试和使用,控制效果理想,运行可靠,启动停止平稳,平层准确,达到了预期的要求。

参考文献:

[1 ]佟纯厚,现代交流调速[M] . 北京:冶金工业出版社,1985.

[2 ]于海生. 微型计算机控制技术[M] . 清华大学出版社,2002.

[3 ]白忠凯. PLC 在舞台机械控制中的应用[J ] . 国内外机电一体化技术,2002 (3) :26 - 28.