舞美机械自由升降台控制系统设计
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:532
舞美机械自由升降台控制系统设计
摘 要： 介绍了为大型文艺晚会《祖国颂》所设计的舞美机械——电脑控制的自由升降台系统，包括系统设计、机械结构、控制部分硬件设计、软件设计以及系统采用的抗干扰措施等。
关键词： 工控机 升降台 变频器 增量码盘
1999年9月28日，国庆50周年大型文艺晚会“祖国颂”在人民大会堂隆重举行。我们有幸为该晚会设计、制作了舞美机械自由升降台系统，使该晚会成为有史以来自动化程度最高、技术含量最高的大型文艺晚会。演出使用证明，该系统设计合理、稳定可靠，完全能满足设计要求及舞美的需要。
１ 系统组成
本系统由一台研华5x86/133工控机、检测控制用电路板（d/a板、i/o板及码盘位置检测板）、变频器及其相关控制与保护电路、交流异步抱闸电动机、增量式光电码盘、7个可自由独立升降的机械台组成，如图１所示。
升降台的动力经权衡利弊后，我们舍弃液压系统而选用电动系统，由电机带动丝杠而使台面上升或下降。升降台的机械部分采用四连杆升降机构，这样一方面可保证升降台台面在任意高度都与舞台台面平行；另一方面，由于该机构还有放大作用，驱动升降的丝杠就可以做得比较短。实际系统选用的是三级四连杆机构，有六倍放大作用，故选用１m多长的丝杠，即可使台面升高到7m。在舞台上7个台子一字摆开，全长28m，彼此间距1cm，要求升降台在从1.5m至7m的升降过程中台面中心偏摆度小于5mm，否则就可能使相邻舞台之间相互碰撞而发生事故。
为降低成本，系统使用的是滚珠丝杠，这样在满足台面额定负载（折算到丝杠上是5吨多）的情况下，电机和变频器功率只要选5.5kw就够了。但滚珠丝杠不能自锁，在重力作用下会自由下滑，需使用带电磁抱闸的电动机，升降台升降到指定位置后要靠电机及时抱闸而使它停止在指定位置。
２ 硬件设计
硬件组成原理框图如图２示。由于演出的实际需要，台面需要升降得平稳、快速，因此我们选用了交流变频调速系统。考虑到舞台现场环境较恶劣（各种布线纵横交错、分布着几百盏大功率调光灯具等）以及7个被控对象需要的板卡较多，选用具有14个isa总线槽的研华工控机作为控制计算机。台面高度检测元件采用增量式光电码盘，与之对应的是一块码盘位置检测板，该板是我们以前研制开发的用于伺服系统研究的成品板，板内包括长线接收电路、判向电路、加减计数器、清零控制电路、数据缓冲读写逻辑、中断控制、定时、i/o等部分。d/a选用８通道、８位d/a转换电路板。i/o板包括16路i/o，每路都带光隔以提高系统的抗干扰能力。
变频器及相关电路如图3示。其中sb1是启动按钮；sb2是停车按钮用于紧急停车或系统关机停车；st1、st2是上限位、下限位行程开关；sb3、sb4分别是对应上限位、下限位行程开关的限位解脱按钮。当系统运行出现故障，某升降台超出正常行程范围碰压行程开关时，相应交流接触器动作致使该台动力部分停电，电机处于抱闸状态，此时该台机器将由于行程开关的动作（一直处于动作状态）而无法启动。与行程开关并联的解脱按钮可用于机器的限位启动和限位的解脱。
电机的松闸、抱闸由中间继电器ka控制，其控制电压为220v,触头电压为380v。ka的一常闭触头接于bx、sc之间，如图３所示。当bx、sc短接时，变频器输出力矩为0，呈自由停车状态。电机的电磁抱闸系统电源由380v线电压经内部半波整流电路提供。ka的常开触头闭合，电机松闸；断开，电机抱闸。
工作时设定变频器工作在端子状态，即工作频率由端子通过模拟量给定，操作命令如正反转、启动停止等也由相关端子确定。我们选用的是北京腾龙信息技术有限公司生产的vg2000系列国产变频器，工作频率由端子fv和fc（模拟地）接收的模拟电压确定；正反转、启动停止由端子for、sc和rev、sc（数字地）确定。for与sc短接，电机正转；rev与sc短接，电机反转；二者皆短路将输出0力矩，这种情况本系统绝对不允许。
tb、tc是变频器的保护端子，当变频器故障（如过流）时tb、tc断开，正常时tb、tc呈接通短路状态
舞美机械自由升降台控制系统设计
摘 要： 介绍了为大型文艺晚会《祖国颂》所设计的舞美机械——电脑控制的自由升降台系统，包括系统设计、机械结构、控制部分硬件设计、软件设计以及系统采用的抗干扰措施等。
关键词： 工控机 升降台 变频器 增量码盘
1999年9月28日，国庆50周年大型文艺晚会“祖国颂”在人民大会堂隆重举行。我们有幸为该晚会设计、制作了舞美机械自由升降台系统，使该晚会成为有史以来自动化程度最高、技术含量最高的大型文艺晚会。演出使用证明，该系统设计合理、稳定可靠，完全能满足设计要求及舞美的需要。
１ 系统组成
本系统由一台研华5x86/133工控机、检测控制用电路板（d/a板、i/o板及码盘位置检测板）、变频器及其相关控制与保护电路、交流异步抱闸电动机、增量式光电码盘、7个可自由独立升降的机械台组成，如图１所示。
升降台的动力经权衡利弊后，我们舍弃液压系统而选用电动系统，由电机带动丝杠而使台面上升或下降。升降台的机械部分采用四连杆升降机构，这样一方面可保证升降台台面在任意高度都与舞台台面平行；另一方面，由于该机构还有放大作用，驱动升降的丝杠就可以做得比较短。实际系统选用的是三级四连杆机构，有六倍放大作用，故选用１m多长的丝杠，即可使台面升高到7m。在舞台上7个台子一字摆开，全长28m，彼此间距1cm，要求升降台在从1.5m至7m的升降过程中台面中心偏摆度小于5mm，否则就可能使相邻舞台之间相互碰撞而发生事故。
为降低成本，系统使用的是滚珠丝杠，这样在满足台面额定负载（折算到丝杠上是5吨多）的情况下，电机和变频器功率只要选5.5kw就够了。但滚珠丝杠不能自锁，在重力作用下会自由下滑，需使用带电磁抱闸的电动机，升降台升降到指定位置后要靠电机及时抱闸而使它停止在指定位置。
２ 硬件设计
硬件组成原理框图如图２示。由于演出的实际需要，台面需要升降得平稳、快速，因此我们选用了交流变频调速系统。考虑到舞台现场环境较恶劣（各种布线纵横交错、分布着几百盏大功率调光灯具等）以及7个被控对象需要的板卡较多，选用具有14个isa总线槽的研华工控机作为控制计算机。台面高度检测元件采用增量式光电码盘，与之对应的是一块码盘位置检测板，该板是我们以前研制开发的用于伺服系统研究的成品板，板内包括长线接收电路、判向电路、加减计数器、清零控制电路、数据缓冲读写逻辑、中断控制、定时、i/o等部分。d/a选用８通道、８位d/a转换电路板。i/o板包括16路i/o，每路都带光隔以提高系统的抗干扰能力。
变频器及相关电路如图3示。其中sb1是启动按钮；sb2是停车按钮用于紧急停车或系统关机停车；st1、st2是上限位、下限位行程开关；sb3、sb4分别是对应上限位、下限位行程开关的限位解脱按钮。当系统运行出现故障，某升降台超出正常行程范围碰压行程开关时，相应交流接触器动作致使该台动力部分停电，电机处于抱闸状态，此时该台机器将由于行程开关的动作（一直处于动作状态）而无法启动。与行程开关并联的解脱按钮可用于机器的限位启动和限位的解脱。
电机的松闸、抱闸由中间继电器ka控制，其控制电压为220v,触头电压为380v。ka的一常闭触头接于bx、sc之间，如图３所示。当bx、sc短接时，变频器输出力矩为0，呈自由停车状态。电机的电磁抱闸系统电源由380v线电压经内部半波整流电路提供。ka的常开触头闭合，电机松闸；断开，电机抱闸。
工作时设定变频器工作在端子状态，即工作频率由端子通过模拟量给定，操作命令如正反转、启动停止等也由相关端子确定。我们选用的是北京腾龙信息技术有限公司生产的vg2000系列国产变频器，工作频率由端子fv和fc（模拟地）接收的模拟电压确定；正反转、启动停止由端子for、sc和rev、sc（数字地）确定。for与sc短接，电机正转；rev与sc短接，电机反转；二者皆短路将输出0力矩，这种情况本系统绝对不允许。
tb、tc是变频器的保护端子，当变频器故障（如过流）时tb、tc断开，正常时tb、tc呈接通短路状态
相关技术资料- 5-22双核 STM32H747 MCU芯片应用探究
- 5-22第七代酷睿处理器系列新技术介绍
- 5-22新一代骁龙 8 旗舰处理器应用详解
- 5-22数据中心芯片AI 100际应用场景分析
- 5-22首款Arm架构服务器芯片Centriq 2400
- 5-2212英寸碳化硅衬底激光剥离自动化解决方案
- 5-21带控制引脚锂电保护芯片 SC5617E
- 5-21全新互连技术—NVLink Fusion
- 5-21最新一代GB300 AI系统技术参数设计
- 5-21Data Center Building Block Soluti
- 5-21新品4U前端I/O NVIDIA HGX™B200 8
- 5-21DLC-2第二代直接液冷技术（Direct Liqu
- 相关IC型号
热门点击
- 电子捕鱼虾机电路（一）
- 电子捕鱼虾机电路（二）
- 基于MATLAB模糊逻辑工具箱的模糊控制系统
- 光电码盘四倍频分析
- 自动喷灌控制器电路（二）
- 基于Sugeno型模糊推理算法的模糊控制器及
- 鱼类养殖用增氧控制器电路（二）
- 湿度控制器电路（一）
- 水位指示器电路（二）
- 基于状态观测器实现转速及负载转矩估计的直流调
推荐技术资料
- DFRobot—玩的就是
- 如果说新车间的特点是“灵动”，FQPF12N60C那么... [详细]
公网安备44030402000607
