【正文】 opment, PLC development and task research significance. Part II introduced the overall design stage bar control systems. Part III introduced stage bar control system’s achieved。 this is the core of the system. Part IV introduced system’s conclusion Key words： Stage Bar 。Control system 。Inverter 。PLC 3 1 概述 舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)發(fā)展的狀況 舞臺(tái) 吊桿 的主要任務(wù)是演出時(shí)的換景和載人， 80 年代以前，由于經(jīng)濟(jì)條件的限制，大多數(shù)舞臺(tái)機(jī)械是定速控制。極少數(shù)使用的是直流調(diào)速，其調(diào)速成本高，造成使用不能普及 。舞臺(tái)吊桿 制定工作起步較因此早成型較晚，但標(biāo)準(zhǔn)的起點(diǎn)較高，對(duì)系統(tǒng)的兼容性和發(fā)展的前瞻性考慮較多、較全面，得到較多制造商的支持 。 舞臺(tái)吊桿是 一門(mén)依賴(lài)技術(shù)和設(shè)備的藝術(shù)，離開(kāi)了設(shè)備，將一事無(wú)成 。為此，舞臺(tái)吊桿界對(duì)科學(xué)的進(jìn)步特別予 以關(guān)注并且有一種獨(dú)特的敏感。 在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大行其道的局面下， 吊桿 控制業(yè)同樣不甘寂寞，也在探索搭建自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其實(shí)，舞臺(tái) 吊桿 本來(lái)就是一個(gè)控制回路眾多的復(fù)雜 的 系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展和對(duì) 吊桿 藝術(shù)性要求的不斷提高，在電視舞臺(tái)上出現(xiàn)了大量的效果 吊桿 。這就出現(xiàn)了一臺(tái)大型晚會(huì)上出現(xiàn) 多根吊桿 同時(shí)工作的情景。這么多吊桿 同時(shí)工作，控制信號(hào)的精度和同步都是一個(gè)令人頭疼的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得眾多 吊桿 和器械統(tǒng)一在一個(gè)大型 舞 臺(tái)下成為可能。這也是 吊桿 控制業(yè)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)的初衷。 隨著戲劇改革的不斷演進(jìn)，對(duì)舞臺(tái)機(jī)械的功能要求也 越發(fā)的增多。原先的機(jī)械以越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)在和將來(lái)的要求，面對(duì)現(xiàn)狀，窮則變變則通，通則久。只有更新才是適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的需要 。 以往的所謂多功能 舞臺(tái) 被認(rèn)為能夠容納多種內(nèi)容的文藝演出和其他活動(dòng)，如電影、會(huì)議、交響樂(lè)、歌劇舞劇、流行音樂(lè)和雜技演出等等。如此之多的功能集于一身，必然會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)的、聽(tīng)覺(jué)的、舞臺(tái)演出條件等等的多方面缺陷?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重大突破和發(fā)展，為劇場(chǎng)適應(yīng)多種演出條件提供了可能性。舞臺(tái) 吊桿 的預(yù)先設(shè)計(jì)和程序控制的運(yùn)用，使舞臺(tái) 吊桿成為劇場(chǎng)工程中為演出服務(wù)的一項(xiàng)重要的因素；舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的水平和垂直移動(dòng)裝置普遍使用并日臻完善。這些劇場(chǎng)科技的發(fā)明和革新，為劇場(chǎng)提供了優(yōu)越的條件。運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)行劇場(chǎng)設(shè)計(jì)思想逐漸形成，并越來(lái)越顯示出它的生命力，為新型的、適應(yīng)不同劇種要求的劇場(chǎng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)代多功能劇場(chǎng)的適應(yīng)性特點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上是產(chǎn)生于 工程技術(shù)方面而不是在建筑設(shè)計(jì)方面，它是運(yùn)用現(xiàn)代的工程技術(shù)手段和計(jì)算機(jī)控制，使劇場(chǎng)的某些部分根據(jù)表演藝術(shù)的演出要求，進(jìn)行適應(yīng)需要的調(diào)整和變 動(dòng) 。 表演藝術(shù)是文明的表征、時(shí)代的心聲 ,是生活的高度提煉和概括 ,而劇場(chǎng)是表演藝術(shù)的載體 ,它是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的藝術(shù) ,離不開(kāi)各種造型藝術(shù)、科學(xué)和工程技術(shù)相佐 .在歷史上 ,這兩者都不斷受到來(lái)自三方面力量的影響 :其一是為各個(gè)時(shí)代政治、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文化因素所左右 。其二是受到文學(xué)藝術(shù)思潮起伏的震蕩 。其三是來(lái)自科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)力方面的強(qiáng)有力的推動(dòng) .這三方面的因素既相互影響 ,又都被籠罩在傳統(tǒng)習(xí)慣的文化氛圍中 ,表演藝術(shù)與劇場(chǎng)的發(fā)展是人類(lèi)文明演化的一面鏡子 ,這是歷史 的普遍現(xiàn)象與一般規(guī)律 。 “ 大幕升起時(shí)觀眾常常對(duì)舞臺(tái)布景發(fā)出贊美之聲，從這里可以衡 量 對(duì)人類(lèi)經(jīng)歷的形象化解釋的愛(ài)好，它是架上繪畫(huà)所不能提供的。現(xiàn)代藝術(shù)的許多奇思異想在舞臺(tái)上獲得了新的價(jià)值，那是由于這樣一個(gè)事實(shí)：它們能有效的圖 示或象征一些思想，這些思想重新估價(jià)和闡明了支撐著今日現(xiàn)實(shí)的力量。 ” 任何戲劇表演都在空間中進(jìn)行，而舞劇舞臺(tái)空間的概念，還包含了伴隨舞蹈演員動(dòng)作空間的時(shí)間跨度性和舞臺(tái)形象組合的延展性。由于舞劇的主要表演形式特性 —— 失去了語(yǔ)言表達(dá) ,但卻大大的強(qiáng)化了形體語(yǔ)言的表現(xiàn)力。它雖然具有一定的特指性和限制，但同時(shí)也具有了極大的抽象和意向性的表達(dá)空間。 “ 歌曲能夠生動(dòng)地傳遞劇中人物的心聲，而舞蹈的力量則能夠使言辭缺席的時(shí)刻充滿(mǎn)強(qiáng)烈的感染力。 ” 借助音樂(lè)語(yǔ)言形象的幫助，能引發(fā)觀者由抽象到具象的無(wú)限藝術(shù)聯(lián)想，從而能更強(qiáng)烈的表現(xiàn)人類(lèi)情 感中最深層，最隱秘的情緒感受。由于舞劇藝術(shù)形式的這種特性，這就要求舞劇舞臺(tái)空間環(huán)境具有較大的寬泛性，無(wú)論風(fēng)格樣式多么不同，設(shè)計(jì)者須在一個(gè)舞臺(tái)空間中，合理巧妙的提供不同層次的動(dòng)作空間，而這種空間不但應(yīng)利于肢體語(yǔ)言的展現(xiàn)，能最大限度的適應(yīng)獨(dú)舞、雙人舞、群舞及場(chǎng)面的組合空間調(diào)度 4 和節(jié)奏變化，而且它的典型環(huán)境屬性是隨著戲劇情節(jié)的發(fā)展變化而改變的。在戲劇表演不 間斷的情況下，舞美設(shè)計(jì)師常常利用燈光的變化等藝術(shù)手段，在一個(gè)相對(duì)固定的舞臺(tái)空間環(huán)境中，當(dāng)眾轉(zhuǎn)換布景形象，變化環(huán)境空間，而觀眾接受和認(rèn)可了這種環(huán)境的轉(zhuǎn)換方式。 “ 在舞劇的結(jié)構(gòu)上，打破了時(shí)空順序和完整性，采用時(shí)空顛倒，時(shí)空交錯(cuò)，人物的主觀意識(shí)與客觀行為互相穿插，有時(shí)干脆省略情節(jié)，留下空白，用隱喻、象征、變形等手段展示人物的心理活動(dòng) ， 形象空間中存在著形象組合的不確定性。 當(dāng)前全國(guó)各地的文化事業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展正呈蓬勃向上之勢(shì)，各地紛紛立項(xiàng)建設(shè) 舞臺(tái) ，這些 舞臺(tái) 顯然不同于五、六十年代的類(lèi)型。那時(shí)主要是適應(yīng)大眾對(duì)普及文化之急需，但財(cái)力又不足，因此 建設(shè) 了 各種舞臺(tái) 。因此，無(wú)論在 舞臺(tái) 技術(shù)上或是 舞臺(tái) 藝術(shù)上都應(yīng)當(dāng)是 “ 精品 ” ，同時(shí)又是精神文明建設(shè)和文化建設(shè)的一個(gè)窗口，具有導(dǎo)向性?，F(xiàn)在的這類(lèi) 舞 臺(tái)建設(shè) 應(yīng)該是能推動(dòng)先進(jìn)的、高層次文化的場(chǎng)所，它的功能應(yīng)該是適應(yīng)性的、現(xiàn)代的和完善的 。 舞臺(tái) 吊桿 工程是典型的文化設(shè)施工程，它科學(xué)地整合了文藝創(chuàng)作及導(dǎo)演藝術(shù)、燈光音響技術(shù)、游樂(lè)設(shè)備創(chuàng)意、工藝美術(shù)裝潢和建筑工程配合以及自動(dòng)化工程控制等等，是門(mén)類(lèi)龐雜、學(xué)科繁多的藝術(shù)與技術(shù)有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng) 。 綜合上述，我們不難看到， 舞臺(tái)吊桿 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是新一代 舞臺(tái)吊桿 控制方式。它具有過(guò)去任何一種控制方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，雖然當(dāng)前的應(yīng)用水平和普及率因受到各種因素的制約還不高，但它的應(yīng)用前景是不容質(zhì)疑的。 變頻器技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 變 頻技術(shù)是應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。變頻調(diào)速技術(shù)一直是隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。自 20 世紀(jì) 60 年代始，電力電子器件從 SCR（晶閘管）、 GTO門(mén)極可關(guān)斷晶閘管、 BJT（雙極型功率晶體管）、 MOSFET（金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管）、 SIT（靜電感應(yīng)晶體管）、 SITH（靜電感應(yīng)晶閘管）， MGT（ MOS 控制晶體管）、 MCT（ MOS 控制晶閘管）發(fā)展到今天的 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、 HVIGBT（耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管），器件發(fā)展的同時(shí)促使電力變換技術(shù)也不斷發(fā)展。 20 世紀(jì) 70 年代，脈寬調(diào)制 變壓變頻（ PWM— VVVF）調(diào)速的研究引起了人們的高度重視。電力晶體管 (GTR)的成功開(kāi)發(fā) ,為變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和普及奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀(jì) 80 年代，科研人員對(duì)作為變頻技術(shù)核心的 PWM 模式優(yōu)化問(wèn)題做了進(jìn)一步的研究，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍型波 PWM 模式效果最佳，且美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的 VVVF 變頻器已投入市場(chǎng)并得以廣泛應(yīng)用。絕緣體雙極型晶體管投入應(yīng)用 ,其工作頻率技術(shù)比 GTR 提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。從而使變頻調(diào)速技術(shù)又邁進(jìn)一步。變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域 ，總的發(fā)展趨勢(shì)是驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變換器的高頻化、控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的重要功率變換部件，并因變頻器能提供可控的高性能變壓變頻的交流電而在交流轉(zhuǎn)動(dòng)領(lǐng)域得以迅猛發(fā)展。 變頻器在經(jīng)歷大約 30 年的研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐，隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，而廠家仍然在不斷地提高變頻器的可靠性，以實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化及無(wú)公害化等。衡量一臺(tái)變頻器性能的優(yōu)劣：一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)負(fù)載的影響； 二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；三要看本身的能量損耗（即效率）。 眾所周知 ,由于直流調(diào)速系統(tǒng)具有良好的靜 ,動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) ,長(zhǎng)期以來(lái) ,調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域基本上被直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所壟斷 .但這種系統(tǒng)也有其自身的缺點(diǎn) ,如容量、電壓、電流和轉(zhuǎn)速的上限值均受到變相條件制約 ,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,在一些大容量的調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用 ,同時(shí)維護(hù)工作量大 ,而交流電動(dòng)機(jī)有一些故有的特點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,造價(jià)低 ,容量 ,電壓 ,電流和轉(zhuǎn)速不像直流那樣受限。隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速理論的突破和變頻器性能的不斷完善從而使變頻器調(diào)速成為交流調(diào)速的主流。 5 隨著電 力電子器件的自關(guān)斷化、模塊化，變流電路開(kāi)關(guān)模式的高頻化，以及全數(shù)字化控制技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)（如單片機(jī)）的應(yīng)用，變頻器的體積越來(lái)越小，性能越來(lái)越高，功能不斷加強(qiáng)。目前，中小容量（ 600kVA 以下）的一般用途變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化。 變頻技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的餓所有技術(shù)部門(mén)中。我國(guó)在變頻技術(shù)方面應(yīng)積極開(kāi)展如下工作： ① 應(yīng)用變頻技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益； ② 大力發(fā)展變頻技 術(shù)，必須把我國(guó)變頻技術(shù)提高到一個(gè)新水平，縮小與世界先進(jìn)水平的差距，提高自主開(kāi)發(fā)能力，滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程建設(shè)和市場(chǎng)的需求； ③ 規(guī)范我國(guó)變頻技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品可靠性工藝水平。 PLC 發(fā)展?fàn)顩r 可編程控制器（ Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱(chēng) PLC，只能進(jìn)行記數(shù)、定時(shí)及開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停，電磁閥的開(kāi)閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的這些 自動(dòng)控制問(wèn)題，若采用可編程序控制器（ PLC）來(lái)解決自動(dòng)控制問(wèn)題已成為最有效的工具之一。硬件選購(gòu)目前市場(chǎng)上的 PLC 產(chǎn)品眾多，除國(guó)產(chǎn)品牌外，國(guó)外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、 FUJJ,德國(guó)的 SIEMENS，韓國(guó)的 LG 等。近幾年， PLC 產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性?xún)r(jià)比越來(lái)越高，這是眾多技術(shù)人員選用 PLC 的重要原因。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯控制器的功能不斷完善，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍，具有了 PID、A/D、 D/A、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)字量智能控制、監(jiān)控、通訊聯(lián)網(wǎng)等多方面的功能，它已變成了實(shí)際意 義上的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。人們?cè)鴮?計(jì)算機(jī)直接用于工業(yè)控制，但是由于以下兩大問(wèn)題沒(méi)解決好而難于發(fā)展： 一是 I/O（輸入 /輸出）問(wèn)題，計(jì)算機(jī)不能直接和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備連接限制了應(yīng)用： 二是計(jì)算機(jī)的 I/O 功能、開(kāi)關(guān)邏輯處理功能不夠豐富和強(qiáng)大?，F(xiàn)在的 P