Moderní řídicí systémy jevištní techniky

Moderní řídicí systémy jevištní techniky

nevýrobní automatizace
Moderní řídicí systémy
jevištní techniky
Jaroslav Jančík
Článek je věnován poměrně speciálnímu způsobu použití systémů automatického řízení,
a sice řízení jevištní techniky. Popisuje, co se rozumí pod pojmem jevištní technika a jaké
specifické požadavky tato technika klade na tvůrce řídicích systémů. Pro přiblížení teoretických aspektů praxi jsou stručně zmíněny konkrétní řídicí systémy jevištní techniky
realizované firmou ZAT a. s.
The article gives a short insight into relatively special area of use of automation technology – its application to control stage technology. It describes what a term stage technology stands for and what particular requirements the technology puts on control system
designers. To bring theoretical design aspects closer to practice some stage technology
control systems realized by ZAT company are briefly mentioned as well.
1. Jevištní technika
1.1 Kategorie prostředků
jevištní techniky
Jevištní technikou se v rám­
ci divadelního provozu rozumí
soubor technických prostřed­
ků, které se podílejí na tvor­
bě, stavbě a změnách divadel­
ních scén. Obvykle se k jevištní
technice počítají jevištní tahy,
jevištní točny, jevištní stoly
a propadla, opony a různé spe­
ciální prvky – posuvné stěny,
portály, pomocná zdvihací za­
řízení apod.
Obr. 1. Prospektové tahy nad jevištěm
V současnosti je obvyklé,
že zejména prostředky prvních
tří skupin jsou používány jak
k tzv. přestavbě scény (která
se většinou odehrává mimo po­
hled diváka – za oponou, o pře­
stávce – např. proměna paláce
v lesní hvozd), tak jako insce­
nační prvek, kdy tzv. hrají –
divák může např. na otevřené
scéně sledovat, jak herec s po­
užitím otočné scény postupně
prochází různými prostředími
hry nebo jak se spuštěním sku­
piny kulis stane z prázdného
prostoru zastavěná náves.
Opona je scénický prvek,
který bývá řešen jako zcela sa­ Obr. 2. Provaziště nad velkým jevištěm
mostatný systém, nezávislý na
ostatních a se specifickými požadavky (opo­
1.2 Jevištní tahy
na musí zafungovat vždy – jako jevištní pro­
Jevištní tahy se dělí na bodové a prospekstředek pro případ nejvyšší nouze).
tové. Na bodový (lanový) tah lze zavěsit ku­
Zbývající prvky jsou zpravidla velmi roz­
lisu v jednom bodě, zatímco prospektový tah
měrná a těžká zařízení, používaná poměrně
zřídka a téměř vždy pouze k přípravě scény.
je tahová tyč situovaná rovnoběžně s hranou
Další text se zabývá pouze systémy jevištních
dělící jeviště a hlediště a zavěšená na několi­
tahů, točen a stolů.
ka lanech, na kterou lze kulisu zavěsit ve více
56
56-60.indd 56
bodech (obr. 1). Tahy lze používat i v součin­
nosti, kdy několik tahů zvedá jednu (rozměr­
nou) kulisu; zpravidla se přitom ale nekom­
binují tahy prospektové a bodové.
Z pohledu fyziky je jevištní tah de facto
obyčejná kladka (resp. kladkostroj) umož­
ňující spouštět kulisy od provaziště (horní
sféra jeviště – obr. 2) na jeviště a vytahovat
zpět po svislé dráze délky 15 až 30 m. Kulisa
může být téměř cokoliv, od hedvábného šálu
(znázorňujícího třeba mlžný opar) až po vel­
mi hmotnou ocelovou konstrukci s výdřevou
(představující středověký hrad). Maximální
rychlost jízdy tahu s kulisou bývá zpravidla
0,5 až 1 m/s, ale může být až 2 m/s, nosnost
tahu bývá obvykle od 200 do 1 500 kg. Když
se vezme v úvahu ještě požadavek na poměr­
ně přesné nastavování polohy tahu ve verti­
kálním směru, ukazuje se, že až tak obyčej­
ná kladka to přece jen nebude.
Tahy bývaly a v mnoha divadlech dodnes
jsou poháněny převážně ručně – za pomo­
ci nekonečné smyčky konopného lana „ku­
lisáci“ vytahují kulisy pouze za použití síly
svých paží (a s dopomocí protizávaží). Ta­
kovýchto (prospektových) tahů je v divadle
běžně k dispozici až několik desítek. Jejich
předností je velmi tichý chod a plynulý po­
hyb, nedostatkem malá nosnost a závislost
na lidském činiteli. S růstem požadavků na
složitost scény, a tím i na nosnost, rych­
lost a koordinaci tahů vznikly tzv. strojní
tahy, u nichž se jako pohon začaly použí­
vat motory různých typů. Klasickým poho­
nem strojních tahů byl donedávna stejno­
směrný motor, vyznačující se zejména re­
lativně tichým chodem a snadným řízením
otáček (obr. 3). Pro velká divadla (a velké
kulisy) se používají motory hydraulické (li­
neární nebo rotační). V posledních několi­
ka letech se standardem stává asynchronní
motor – jeho předností je relativně nízká
cena a snadné řízení prostřednictvím měni­
če frekvence (obr. 4). Vedle způsobu pohonu
se tahy liší také způsobem zalanování (dru­
hem kladkostroje), přítomností protizávaží
a provedením navíjecího bubnu; tyto rozdí­
ly jsou však z pohledu automatizace více­
méně irelevantní. Součástí strojního poho­
nu je dále brzda (opět v různém provedení;
z bezpečnostních důvodů zpravidla zdvo­
jená) a bezpečnostní koncové spínače (pro
obě krajní polohy), nejčastěji rotačního typu
(značky Stromag).
Vlastní funkce tahů spočívá v tom, že po­
kud jsou kulisy v provazišti, jsou z pohledu
diváka neviditelné a jsou zde vlastně „usklad­
AUTOMA 3/2009
12.3.2009 14:17:43
nevýrobní automatizace
něny“, dokud je není třeba umístit na jeviš­
tě, aby vytvořily požadovanou scény. Takto
může být pro dané představení připravena
(zavěšena) celá sestava kulis a proměny scé­
ny jsou pak velmi rychlé.
lost, ale z praktických důvodů (obsluha i re­
žisér se spíše orientují v dráze, kterou toč­
na na obvodu ujede, než v úhlu natočení) se
pracuje i s obvodovou rychlostí (vzoreček ze
základní školy říká, že např. obvodová rych­
lost 1 m/s u točny s průměrem
12 m znamená úhlovou rych­
lost asi 20°/s). Točna se použí­
vá k rychlým změnám scény,
simulaci pohybu apod.
1.4 Jevištní stoly
Stolem se na jevišti rozumí
část plochy jeviště (o velikos­
ti řádově jednotek metrů čtve­
rečných) s možností samostat­
ného pohybu ve vertikálním
směru, čímž lze na jevišti vy­
tvářet různé stupňovité útva­
ry (schodiště, pyramidy, jámy
apod.). V některých případech
Obr. 3. Klasické pohony strojních tahů ve skladbě motor,
je možné tyto stoly také na­
převodovka, brzda, buben, snímač
klánět v jedné nebo i ve dvou
osách – pak lze na jevišti vy­
tvořit téměř libovolný terénní profil; samo­
1.3 Jevištní točny
zřejmě v rastru daném rozměry stolů. V ji­
Točna je scénický prvek, který (na rozdíl
ném případě mohou být stoly dvoustupňové
od tahů) není součástí scény každého divadla.
(tzv. primární a sekundární stoly). Pohony
stolů jsou snad bez výjimky strojní (elektric­
Jde o součást dolní sféry jeviště. V nejjedno­
ky poháněné šrouby, nůžkový mechanismus,
dušším případě je točna tvořena kruhovou
hydraulické motory – obr. 5), lidská síla by
deskou v jevištní ploše, která se obousměr­
ně otáčí; průměr točny bývá v řádu jednotek
zde byla nedostatečná. Vzhledem k hmotnos­
metrů (obvykle od 5 do 15 m), zejména v zá­
ti (nosnost stolu bývá v řádech jednotek tun)
vislosti na rozměrech jeviště jako takového.
a účelu použití stolů je rychlost pohybu stolů
relativně malá – několik centimetrů
Ve složitějších případech jde např. o dvě toč­
až decimetrů za sekundu.
Stoly se používají především k jed­
norázovému vytvarování plochy je­
viště. Změny se většinou dějí mi­
mo dohled diváků. Nicméně na čes­
kých jevištích je možné občas spatřit
i „hraní“ stolů při otevřené scéně.
ložní systém; hlavní systém je tvořen více
či méně složitými prostředky s automatic­
kou funkcí. Společným jmenovatelem a také
nutnou podmínkou použití všech automati­
zovaných systémů ovládání jevištní techni­
ky je doplnění řízených pohonů prvky sní­
majícími absolutní polohu, tzv. absolutní­
mi rotačními čidly polohy (Absolute Rotary
Coder – ARC). Absolutní proto, že si „pa­
matují“ výškovou polohu tahu či stolu i ve
vypnutém stavu (na rozdíl od inkrementál­
ních rotačních čidel IRC).
2.2 Automatické systémy řízení divadelní
techniky
Funkce automatických systémů v divadle
lze rozdělit do několika skupin:
– regulace polohy,
– sledování polohy pohonů a ruční jízda po­
dle této informace,
– definice „softwarových“ mezí pro jed­
notlivé pohony a automatická jízda mezi
nimi,
– společná jízda několika pohonů v syn­
chronním režimu,
– definice a editace tzv. proměny – společ­
ných/následných jízd několika pohonů
(změna scény),
– ukládání, editace a vyvolání následností
proměn – tj. celého představení,
– uživatelské rozhraní pro obsluhu (sledová­
ní jízd a stavů, ovládání a zadávání para­
metrů),
– diagnostika systému řízení.
2. Řízení a ovládání jevištní
techniky
2.1 Manuální a automatické řízení
Obr. 4. Moderní kompaktní stavebnicový
pohon tahu typové řady BT2-390 s asynchronním motorem a měničem frekvence (zdroj:
Stage Technologies)
ny (vnější prstenec plus vnitřní kruh), točnu
s propadly nebo stoly apod. Točna je zpravi­
dla poháněna motorem (typy motorů viz ko­
mentář k tahům v odst. 1.2), ruční točna je
opravdu výjimkou. Provedení točny závisí
na požadavcích, které jsou na ni kladeny –
existují točny s poháněnou středovou osou,
s pohonem na obvodu a se středovou osou,
a dokonce i točny bez středové osy. Z hledis­
ka automatizace jsou tyto „detaily“ (jakko­
liv důležité ze strojního hlediska) opět více­
méně irelevantní. Hlavním parametrem toč­
ny je rychlost otáčení. Bylo by sice vhodné
používat jako veličinu pouze úhlovou rych­
AUTOMA 3/2009
56-60.indd 57
Systémy jevištní techniky mohou
být ovládány manuálně nebo auto­ Obr. 5. Hydraulické pohony jevištních stolů
maticky. K manuálnímu ovládání se
používá soustava ovládacích prvků (tlačít­
Pro úspěch daného systému jsou klíčo­
ka, přepínače, potenciometry), jejichž pro­
vé zejména regulace polohy a uživatelské
rozhraní.
střednictvím může obsluha spouštět a zasta­
Kvalita regulace polohy je důležitá jak
vovat jednotlivé pohony, volit směr pohybu
z pohledu dynamického – kulisy mohou být
a popř. i rychlost (pokud to pohon umožňu­
je). Ve složitějších případech obsahuje sou­
i poměrně rozměrné a velmi hmotné prvky
stava manuálního ovládání funkci hromad­
a nepřesná či nešetrná regulace během jízdy
by mohla způsobit jejich deformaci či poško­
ného řízení skupin pohonů. Tím lze realizo­
zení (nehledě ke špatnému dojmu u diváků),
vat základní koordinaci jednotlivých pohonů
tak i z hlediska statického – dojezd kulisy na
např. při potřebě pohybu – neboli „jízdy“ –
cílové místo musí být velmi přesný. Zákla­
současně několika tahů, na nichž je zavěše­
dem dokonalé regulace polohy je optimální
na jedna kulisa.
Ve většině divadel, kde jsou v součas­
trajektorie a výkonný regulační algoritmus
omezující regulační odchylky na minimum.
nosti instalovány strojní pohony, je takto
Optimální trajektorií se zde rozumí trajektorie
pojaté ovládání k dispozici pouze jako zá­
57
12.3.2009 14:17:47
nevýrobní automatizace
tato úroveň označuje jako synchronizační
lisáků, režiséra či inspicienta. S tím je spojena
volba vhodných zobrazovacích i ovládacích
automat.
prvků pro uživatelské rozhraní – nabízejí se
4. Řízení představení: na této úrovni musí
interaktivní (dotykové) obrazovky (jedna či
být k dispozici mechanismus výběru jed­
několik), standardní i speciální klávesnice,
notlivých proměn (tj. skupin pohonů včet­
polohovací prvky (myš, tablet, ovládací páky)
ně parametrů jejich jízd) z paměti proměn
(tj. celého představení).
atd. Ne všechny moderní výdobytky výpočet­
5. Uživatelské rozhraní: na této úrovni vstu­
ní techniky je ale rozumné použít – např. do­
tyková obrazovka je z hlediska bezpečnosti
puje do systému jeho obsluha. Je zde řeše­
a rychlosti volby funkcí poměrně nevhodná
no ovládání systému a zobrazování provoz­
ních informací, parametrizování nižších
a z hlediska rychlosti obsluhy sys­
tému nemusí být to pravé ani kla­
úrovní a tvorba proměn (představení).
dráha
Uvedené řídicí úrovně lze realizovat v rám­
sická myš. Spíše kontraproduktivní
rychlost
ci buď centralizované, nebo distribuované
může být také použití velkých roz­
zrychlení
struktury.
lišení obrazovky a přemíra grafiky
v zobrazení.
Centralizovaná struktura je založena na
Také je třeba si uvědomit, že
výkonném centrálním řídicím systému, který
automatický systém řízení jevištní
obslouží úrovně 2 až 4, popř. až 5 (to v pří­
0
techniky neznamená, že strojník na
padě, že uživatelské rozhraní bude součástí
začátku představení spustí program,
řídicího systému); úroveň 1 je řešena např.
odejde a vrátí se až po „děkovačce“.
ve standardním měniči frekvence. Předností
Jednotlivé proměny nelze načaso­
tohoto uspořádání je dostupnost všech infor­
– vat dopředu. Herci jsou lidé a ne au­
mací a signálů „v jednom procesoru“, a tedy
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
eliminace úzkých míst při přenosu dat mezi
tomaty a nemalou měrou ovlivňuje
čas (s)
jednotlivými úrovněmi. Struktura se označu­
Obr. 6. Regulace polohy: charakteristická optimální průběh představení také divák. Pro­
to je zde inspicient a ten dává poky­
je jako centralizovaná také proto, že veškerá
trajektorie pohybu tahu
ny všem složkám techniky i hercům
řídicí technika se nachází na jednom místě –
získat analyticky (výpočtem), a proto je ob­
a orchestru k „dalšímu kroku“ v představe­
v rozvodně, což je výhodné z hlediska její dia­
ní. Nezanedbatelným aspek­
vykle na tvůrcích řídicího systému a jejich
zkušenostech, aby parametry této soustavy
tem při představení je bezpeč­
Ethernet
ovládací pult
empiricky zjistili.
nost – viz dále – takže prá­
I/Q
Uživatelské rozhraní (jeho kvalita) má zá­
ce strojníka při představení je
sadní vliv na efektivitu a bezpečnost celého
psychicky velmi náročná, a to
synchronizační
automat
systému. Práce obsluhy (v divadlech jsou tito
i při podpoře těmi nejlepšími
průmyslová sběrnice
pracovníci obvykle označováni jako „strojní­
systémy řízení.
monitorovací
PC
ci“) má tři základní režimy:
osový automat
– přestavba, tj. interaktivní práce se systé­
2.3 Centralizované vs.
pulzy
mem, kdy strojník řeší úlohy typu „potře­
SSI
distribuované struktury
buji tahy 2 a 5 na zem a s tahy 6 a 7 můžeš
odjet až nahoru“; těchto požadavků se mu
Zmíněné funkce mohou
lanový buben
měnič
3 × 400 V AC
v jednom okamžiku může sejít ze strany
být realizovány různými způ­
„kulisáků“ na jevišti několik a on je musí
soby. Základní členění je
promptně splnit, protože doba na řešení je
možné z pohledu distribuce
ARC
řídicích algoritmů na různé
omezena,
IRC
brzda
motor + převodovka
řídicí úrovně. Analýza funkcí
– definice představení, tj. víceméně práce
řídicího systému jevištní tech­ Obr. 7. Zjednodušené schéma distribuovaného systému ří­
off-line se systémem, kdy strojník na zá­
niky odhalí zpravidla pět hlav­ zení tahů
kladě zápisků z přestaveb a zkoušek dává
dohromady definici jednotlivých proměn
ních řídicích úrovní, a to:
a jejich následností a ukládá je do knihov­
1. Vlastní pohon: snímání rychlosti, regula­
gnostiky a oprav. Nedostatky jsou nezbytná
ce rychlosti, ovládání brzd, bezpečnostní
rozsáhlá signálová kabeláž spojující centrální
ny daného představení,
koncové snímače.
řídicí jednotku s jednotlivými pohony (snímá­
– vlastní představení, kdy strojník vyvolává
jednotlivé proměny tak, jak je má nadefi­
2. Řízení jednoho pohonu: na této úrovni
ní poloh, ovládání a řízení vlastních pohonů),
potenciální vzájemná závislost jednotlivých
musí být k dispozici snímač polohy a re­
nované v systému, a podle potřeby řeší onpohonů (porucha na úrovni algoritmu osové­
line úlohy typu změna tempa představení,
gulátor polohy (včetně výpočtu trajektorie)
ho automatu může způsobit odstávku všech
reakce na okamžitou nenadálou situaci na
pro jeden izolovaný pohon, který dokáže
pohonů) a pravděpodobné obtíže při rozšiřo­
jevišti apod.
provést jízdu v zadaném směru, se zadanou
maximální rychlostí a v zadaných mezích
vání automatizovaného systému (přidávání
V prvním a částečně i třetím režimu je
známkou kvality uživatelského rozhraní co
v automatickém i manuálním režimu; dále
dalších pohonů).
nejjednodušší přístup k nejčastěji používa­
zde musí být základní diagnostika (hlídá­
Distribuovaná struktura dovoluje umístit
ným obslužným funkcím, jako je např. vol­
ní regulační odchylky, hlídání poruchy po­
jednotlivé řídicích úrovně do různých hard­
ba tahů, které se mají ovládat, volba režimů
honu, detekce nouzového zastavení apod.).
warových uzlů, kde např. úrovně 1 a 2 mo­
hou být realizovány skutečně po jednotlivých
jízdy, vlastní ovládání jízdy tahů atd. Při ná­
Tato úroveň se někdy nazývá osový autopohonech (co pohon, to jeden měnič a jeden
vrhu způsobu ovládání provozních funkcí je
mat.
osový automat spojené buď prostřednictvím
třeba brát v úvahu také celkové pracovní za­
3. Řízení skupiny pohonů: na této úrovni musí
signálů, nebo sběrnice), úroveň 3 může být
tížení strojníka, který musí dělit svou pozor­
být k dispozici koordinační mechanismus
pro synchronizaci jízdy skupiny pohonů,
realizována jako jeden či několik synchroni­
nost mezi obslužné prvky řídicího systému,
resp. jejich osových automatů. Někdy se
začních automatů propojených s podřízený­
dění na jevišti a pokyny, resp. požadavky ku­
24 V DC
24 V DC
+
(složená z S-křivek, s definovanou třetí deri­
vací dráhy – viz obr. 6) zajišťující nejrychlej­
ší možný přesun ze známé výchozí do zadané
koncové polohy při taktéž zadané maximální
rychlosti jízdy tahu. Nutnou podmínkou k do­
sažení tohoto optima je znalost dynamických
vlastností dané mechanické soustavy (zahrnu­
jící pohon včetně převodovky, lanový buben,
zalanování a dotčené části ocelové konstruk­
ce provaziště). Tuto znalost je velmi obtížné
58
56-60.indd 58
AUTOMA 3/2009
12.3.2009 14:17:48
nevýrobní automatizace
mi osovými automaty komunikační sběrnicí
a úrovně 4 a 5 mohou být řešeny v řídicím
počítači s připojeným zobrazovacím zaříze­
ním a ovládacími prvky. Variant je zde velmi
mnoho – jedna z možných je zjednodušeně
naznačena na obr. 7. Distribuce může být i po­
zič­ní – např. osový automat lze umístit přímo
k pohonu. Přednostmi distribuované struktury
jsou poměrně snadné rekonfigurování a rozši­
řování systému a relativní nezávislost jednot­
livých pohonů (jsou realizovány fyzicky od­
dělenými hardwarovými systémy). Nevýho­
dou je nutnost dokonale vyřešit komunikaci
mezi jednotlivými úrovněmi a zajištění bez­
pečného chování systému při výpadku této
komunikace. Zpravidla je nutné použít urči­
tou formu redundance. Poznamenejme ještě,
že uvedené distribuované řídicí struktury se
do praxe prosadily teprve relativně nedávno
jako důsledek rozvoje průmyslových komuni­
kačních sběrnic a jejich zavedení do techniky
pohonů (připojení měničů i snímačů).
2.4 Bezpečnost provozu automatického
systému řízení jevištní techniky
stupem je (ve stručnosti) seznam všech mož­
ných poruch včetně jejich pravděpodobnosti
a rozsahu způsobených škod. Na základě této
analýzy je třeba do celého systému (strojní
zařízení plus řídicí prvky) zabudovat taková
opatření, která zjištěná rizika eliminují, nebo
alespoň detekují a – jak již bylo uvedeno –
zastaví dotčené pohony.
K celkem zjevným rizikům (a příslušným
možným opatřením, která jsou uvedena v zá­
vorkách) patří např. porucha funkce obvo­
du pro měření polohy (redundance sníma­
čů), přetížení tahu (měnič nastavený tak, aby
toto přetížení včas detekoval a pohon zasta­
vil), porucha pohonu (použití měničů s detek­
cí vlastní poruchy a zavedení tohoto signá­
lu do tzv. stopkového okruhu), selhání brzdy
(zdvojená brzda), zkolabování obsluhy („tla­
čítko mrtvého muže“), potenciální střet pohy­
bujících se kulis či stolů s osobami na jeviš­
ti nebo s jinými jevištními prvky (v případě
stolů lze řešit tlakovými spínači na střižných
hranách, jinak je zde tzv. bezpečnostní stop­
kový okruh – sada speciálních tlačítek nouzo­
vého zastavení rozmístěných na strategických
místech jeviště a zákulisí), porucha řídicích
jednotek (tzv. obvody watchdog detekující
nečinnost příslušného řídicího prvku a vyvo­
lávající požadavek na zastavení), porucha ko­
Vyšší úroveň automatizace si vyžaduje
i vyšší úroveň bezpečnosti. Je třeba si uvě­
domit, že z bezpečnostního hlediska je pro­
voz na jevišti někdy de facto hor­
ší než provoz ve výrobní hale. Na
obou místech se lze setkat se za­
věšenými břemeny, ale ve výrob­
ní hale jsou tato břemena součástí
výrobního procesu, tzn. že pracují­
cí s nimi počítají, jsou pro ně vydá­
ny bezpečnostní pokyny, při provo­
zu jeřábů jsou k dispozici výstražné
zvukové i světelné signály atd. V di­
vadle je „výrobním procesem“ sdě­
lování myšlenek a pocitů směrem od
herců k divákům; zavěšená břeme­
na (kulisy) jsou pomocným prvkem
a herci se o ně víceméně nezajíma­
jí (a myšlenku výstražné signaliza­ Obr. 8. Ovládací stanoviště systému TA (zdroj: ZAT)
ce při pohybu kulis lze ze zřejmých
munikace mezi úrovněmi (detekce překročení
důvodů zcela opustit). Z toho plyne, že veš­
kerá tíha odpovědnosti za bezpečnost na je­
časového limitu při komunikaci, redundantní
višti je na lidech obsluhujících systém řízení
komunikační kanály).
jevištní techniky (tedy na strojnících). Řídi­
Pro dokreslení problematiky uveďme jed­
cí systém jim však musí poskytovat alespoň
no specifikum divadelního provozu, kde jed­
základní podporu.
nou z nejhorších nočních můr všech pracov­
níků divadla je zrušené představení. Předsta­
Klíčovým axiomem řídicího systému a je­
ho komponent (z hlediska bezpečnosti) je,
vení může být zrušeno např. tehdy, když se
aby jakákoliv porucha byla bezpečně dete­
nedostaví představitel hlavní role a není za
něj náhrada, když vypadne přívod elektric­
kována s následujícím uvedením zařízení
do bezpečného stavu – bezpečným stavem
ké energie či když selže kritická část jevištní
je v tomto případě okamžité zastavení jízdy
techniky. Takže, když v případě nějaké byť
drobné poruchy na jevištní technice nebo na
pohonů. Takovéto chování v případě průmys­
lových systémů popisuje norma EN 61508
jejím řídicím systému zareaguje bezpečnostní
(chování systému při příkazu „emergency
funkce a odstaví celý systém, je to sice z hle­
stop“ norma EN 954). V případě divadel se
diska bezpečnosti v pořádku, z hlediska pro­
použití uvedených norem zatím standardně
vozu divadla to je ale značný problém. Pro­
nevyžaduje, nicméně je velmi vhodné se ale­
to je třeba při definování bezpečnostní funk­
spoň některými jejich postupy řídit. Prvním
ce omezit její působnost na nejmenší nutnou
krokem při návrhu řídicího systému jevištní
část zařízení – a také v tom může být přínos
použití distribuovaného systému.
techniky by měla být analýza rizik, jejímž vý­
AUTOMA 3/2009
56-60.indd 59
3. Řídicí systémy jevištní techniky
firmy ZAT
Firma ZAT a. s. začlenila v roce 2005 do
svých řad pracovníky bývalé dceřiné firmy
ZAT Easy Control Systems a. s., a převzala
tak i některé její produkty a příslušné aktivi­
ty. Jedním z těchto produktů je systém říze­
ní jevištní techniky s označením TA (Theatre
Applications). Systém TA byl vyvinut ve fir­
mě Easy Control začátkem 90. let minulého
století jako nadstavba univerzálního řídicího
systému ProConT. Systém ProConT byl pri­
márně centralizovaný, takže i systém TA byl
Systém Theatre Applications (TA)
na bázi systému ProConT
Systém TA se skládá z řídicího počíta­
če (procesor, Microsoft DOS, karty I/O,
komunikační porty, monitor, klávesnice),
na kterém je spuštěn program ProConT
s divadelní nadstavbou TAext/TAmon (ří­
dicí úrovně 2 a 3, popř. 4 a 5), ovládací­
ho pultu se speciálními ovládacími páka­
mi, měničů pro řízení rychlosti pohonů, či­
del polohy (inkrementální kodéry natočení
a vlastní řídicí jednotky ECM pro absolut­
ní snímání polohy). K význačným parame­
trům systému patří:
– přesná regulace rychlosti a polohy (po­
loha nastavována s přesností danou přes­
ností čidla, tj. ±1 mm, jízda s – minimální
odchylkou, maximálně plynulé rozjezdy
a dojezdy podle S-křivky),
– přehledná informace o stavu všech tahů
na monitoru, u jedoucích tahů úplná in­
formace o pohybu,
– propracovaný a jednoduchý způsob ovlá­
dání a zadávání (minimální počet povelů
z klávesnice),
– nápověda on-line,
– detekce chyb systému a validace vstup­
ních požadavků,
– jízda tahů ve třech či čtyřech skupinách,
každé se svou ovládací pákou; ovládací
páka s aretací a funkcí „mrtvého muže“;
u točny ovládací „kolečko“,
– skupinová jízda asynchronní (nezávislý do­
jezd), synchronní (minimální dynamické
odchylky, stejné dráhy) a časově synchronní
(stejné časy dojezdu i při různých drahách),
– automatická jízda (spuštění z klávesnice,
zastavení „na poloze“, i všech skupin na­
jednou), ruční jízda „z páky“ (volba rych­
losti a směru), možnost přechodu z auto­
matického režimu na ruční,
– možnost volby mezí dojezdu, rychlos­
ti jízdy (zvlášť pro ruční a automatické
ovládání), směru a režimu,
– záznam skupin i celých proměn do data­
báze a uložení dat na disk ve formě ce­
lého představení,
– možnost konfigurovat záložní systém
a nouzový (manuální) systém.
[Zdroj: ZAT a. s.]
59
12.3.2009 14:17:49
nevýrobní automatizace
Tab. 1. Úlohy realizované s použitím systému TA (Zdroj: ZAT a. s.)
Instituce/úloha
Městské divadlo Ústí nad Labem
Rozsah dodávky
tahy a osvětlovací baterie, stejnosměrné
a střídavé pohony
Stavovské divadlo Praha
bodové tahy, stejnosměrné pohony, točna
Divadlo Archa, Praha
bodové a prospektové tahy, stoly
rekonstrukce pohonů a řídicího systému
Divadlo J. K. Tyla v Plzni
hydraulické pohony
Muzikál Drákula v Paláci kultury v Praze
Prodejní centrum Škoda Auto Mladá Boleslav/ hydraulické pohony (zdvih i otáčení)
zdvihaná točna
tahy, střídavé pohony
Švandovo divadlo na Smíchově v Praze
vytvořen jako centralizovaný (jeho základní
charakteristiky jsou uvedeny v rámečku).
V průběhu let byl systém TA zaveden
v několika českých divadlech. Pohled na jed­
nu z realizací řídicího pultu systému TA je na
obr. 8. Seznam a stručná charakteristika rea­
lizovaných úloh jsou v tab. 1.
Za účelem udržet krok s rozvojem tech­
niky probíhají od loňského roku, již v rám­
ci firmy ZAT, práce na vývoji nového systé­
mu řízení jevištní techniky, tentokrát již dis­
tribuovaného.
Pro upřesnění uveďme, že systémy jevišt­
ní techniky obsahují nejen řídicí systém, ale
i poměrně rozsáhlé sestavy strojní (konstruk­
ce provaziště, mechanika tahů, vlastní moto­
ry) a elektromechanické (měniče, rozváděče,
silnoproudé rozvody), na jejichž dodávkách
se podstatnou měrou podílelo mnoho partne­
rů firmy ZAT.
4. Řídicí systémy jevištní techniky ve světě
Přestože tento obor automatizace má v po­
rovnání např. s řízením výměníkových stanic
jen velmi malý počet realizovaných úloh (di­
vadel je a bude ve světě jistě méně než výmě­
níkových stanic), existují ve světě specializo­
vané firmy, které vyvinuly a zavádějí řídicí
systémy jevištní techniky a jsou s nimi ko­
merčně velmi úspěšné. Za všechny jmenujme
alespoň britskou firmu Stage Technologies
Limited, jejíž systém je ukázkou komplexní­
ho přístupu k dané problematice. Firma vy­
vinula nejen distribuovaný řídicí systém plně
odpovídající požadavkům norem EN 61508
a EN 954, ale i stavebnicovou mechanickou
část pohonu – motor, brzdy, snímače, převo­
dovku, lanový buben (viz obr. 4).
Shody s normou EN 61508 bylo dosaže­
no mj. tím, že veškeré cesty pro přenosy dat
jsou zdvojené (diverzifikovaným způsobem
– každý kanál je na jiné komunikační plat­
formě), jsou instalovány dva různé absolutní
snímače polohy a hardwarově zdvojeny jsou
i některé řídicí úrovně.
Systémy od firmy Stage Technologies jsou
pro svou kvalitu používány nejen v divadlech,
ale také při muzikálech a koncertních show.
5. Závěr
V článku jsme se pokusili ukázat a ale­
spoň v základech popsat zajímavou oblast po­
užití automatizovaných systémů řízení. Ke
specifickým vlastnostem řídicích systémů je­
vištní techniky (resp. jejich moderních verzí)
patří distribuovaná a stavebnicová struktura
a zohlednění některých prvků bezpečnostní
normy EN-61508. Jedním z poznatků, který
tento článek přináší, může být zjištění, jak
překvapivě komplikované mohou řídicí sys­
témy pro jevištní techniku být a jakou výzvou
jsou pro ty, kdo je navrhují a realizují – i na­
konec používají.
Jaroslav Jančík, ZAT a. s.
([email protected])
htwlyꢪª©
86))MEZIN¸RODNÄVELETRHELEKTROTECHNIKYAELEKTRONIKY
XXX[BUD[
06!,ETÉANY0RAHA£¡­ê£­ê¾ê£­ê¤­ê¢ªª©
:!4AS6¸SSRDE¿NÃZVEKN¸VsTÃV֗5‘Ž˜ê:­êj¡ª±ê‹„„꣭ê
pozvanka_amper_ZAT_180x60.indd 1
60
56-60.indd 60
12.2.2009 17:41:14
AUTOMA 3/2009
12.3.2009 14:17:50