PLC与PC机相结合的舞台电动吊杆综合保护系统

郝 坤

（北京 100061）

采用电动吊杆，可以结合剧情的发展，来对幕布进行起落，这样艺术效果就更加的逼真。但是通过调查研究发现，因为没有正确的安装，有着较为恶劣的工作环境，在吊杆运行过程中，可能会有一些故障出现，如松绳、跳绳等，这样就对演出的艺术效果造成了较大的影响，还可能会有安全事故出现。

1 保护系统

为了操作和管理起来更加的方便，我们将上位PC机和下位PLC相结合的保护系统给应用了过来。上位PC机具有良好的人机交互界面，菜单化管理可以实现，并且可以对吊杆的运行状态实时监控。下位PLC则可以进行诊断、报警和监控，并且能够稳定可靠的运行，具有较强的抗干扰能力。为了促使实时监控需求得到满足，上位PC机和下位PLC之间的通信功能需要实现。本系统可以避免吊杆上行冲顶，下行也不会与台面所接触；如果有松绳现象或者超载问题出现于吊杆运行过程中，就会有报警信号发出。如果电机表面有着较高的温度，那么PLC除了发出报警信号之外，还会保护系统。如果有过流、短路或者漏电等问题出现于电机中，就可以保护电机。可以利用上位机来监控吊杆，保证其正常运行，并且可以储存和打印运行状态结果。

2 下位机PLC的功能

一是PLC的各种检测信号：首先是行程开关检测信号，为了避免吊杆冲顶或者与台面发生接触，我们将上下位限位装置安装于吊机。本行程开关，利用了比例丝杠来对螺母撞块产生带动作用，做一些直线运动，在运行过程中，不管是到左极限位置，还是右极限位置，都会与行程开关发生碰撞。行程开关被撞动之后，PLC可以及时检测到，将停止命令发出去，吊杆运行就会停止。

其次是松绳及超载检测信号，在杆体运行的过程中，如果有叠靠现象出现于吊杆和其他设备之间，隔住了杆体，这个时候电机仍然工作；或者是在某一吊点附近集中了载荷，没有均匀分布载荷，出现排绳不好，那么在吊杆运行过程中，钢丝绳就有不同的伸缩长度。上述的这些问题，都会导致钢丝绳松绳问题的出现。如果杆体上悬挂的物体，比额定负载要大，或者吊杆向上有着较大的加速度，还有就是其他各种因素，导致钢丝绳在滑轮或卷筒上绕进或绕处时的偏角超过了相关要求，有跳槽问题出现，这样都会发生过载现象。为了避免这些问题出现，我们将重量传感器安装在了吊机钢丝绳的拐角上，它用电信号来转化杆体上每根钢丝绳承受的重量，向PLC反馈，这样PLC就可以将松绳报警分别发出来。

然后是温度检测信号，对于舞台电动吊杆的驱动电机，表面温度需要控制在70度以内，我们将一个温度传感器安装于电机表面，来对它的表面温度进行检测，并且用电信号来转换温度信号，向PLC反馈，如果温度在70摄氏度以上，就会及时将报警信号发出来。

二是PLC的硬件配置：结合实际情况，我们对各种产品进行了综合比较，最终将西门子的PLC给应用了进来。这种PLC是超小型化的整体型PLC，除了一些基本单元之外，还有三个扩展模块。首先是基本单元，我们也可以用CPU模块来称呼基本单元，它包括诸多方面的组成部分，如CPU、基本输入输出点、电源等。我们采用CPU224，继电器输出，将交流220V作为工作电压，它的数字输入点和数字输出点分别为14个和10个。在设备运行过程中，需要对转速信号实时采集，因此，我们将内部高速计数功能给应用过来。通过RS485，CPU和PC机可以进行通信，对相应的运行程序进行存储，结合运行程序，发出相关命令。

其次是数字量扩展模块，因为我们需要对上下行程开关信号、重量传感器的松绳信号、温度信号以及变频器故障信号等进行采集，并且要对各种报警信号进行输出。因为CPU模块具备的数字输入点为14个，但是数字输出点却只有10个，因此，我们就设置了数字量扩展模块，它具有8个数字量输出点。

再次是模拟量扩展模块，因为我们需要对漏电信号、短路信号和过载信号等三个模拟输入信号进行采集，但是对于本CPU来讲，模拟量输入点是不具备的，因此，我们就扩展了一个模块，它没有模拟量输出点，但是却有三个模拟量输入点。

3 上位PC机的作用

上位机主要是实时监控吊杆的正常运行情况，并且可以对吊杆运行状态进行存贮、显示和打印，同时，PC机可以有效控制吊杆。借助于RS485，上位PC机和PLC之间可以进行通信，这样PLC就可以向上位PC机及时传送各种检测信号，同时，PC机也可以向PLC下位机及时传送各种控制信号。

4 结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，电动吊杆是非常重要的一种舞台设备，它对于舞台剧逼真效果的强化，具有较为显著的意义。本文所介绍的舞台电动吊杆综合保护系统，可以对电动吊杆运行过程中出现的各种故障准确可靠的检测，在将报警信号发出来的基础上，还可以将主回路自动切断，促使安全保护的目的得到实现，提升了剧场电动吊杆的安全性和稳定性。并且本系统中，有机结合了PLC和PC机，可以集中处理信号，具有良好的人机交互界面，系统的操作性得到了提升。

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