Moderní řídicí systémy jevištní techniky
Transkript
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¸VsTÃVÃ5ê:êj¡ª±êê£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