2021年7~8月间，协会舞台机械专委会对舞台机械行业主流厂商进行了专题远程调研，调研的目的是掌握行业发展的动态、了解企业对技术服务的需求、共享企业创新的成果。

调研的重点是近两年在抗疫的严峻形势下，企业克服重重困难，大力开展技术创新活动，以创新促发展，引领技术提升，稳住市场供求，进一步活跃民众健康的文化生活，所取得的一系列成果。

此次参与调研的业内主流企业有：浙江大丰实业股份有限公司、北京北特圣迪科技发展有限公司、北京金东高科科技有限公司、甘肃工大舞台技术工程有限公司、天津舞台科学技术研究所、北京秀域科技文化股份有限公司、广州格瑞德工程技术有限公司、杭州子午舞台设计有限公司、成都炎兴自动化工程有限公司等九个单位。

九家企业都积极参与调研活动，进行了充分地研讨及总结，调研获得了大量详实的资料，充分展示了各个企业的技术创新成果。协会近期将择其要点，分篇章予以转载，供业内共享。

近两年，在抗疫的严峻形势下，北京秀域科技文化股份有限公司致力于高端产品的研发，并结合娱乐场所的工程项目，着力提升舞台机械工程能力，以更好地适应多样化的市场需求。

当前，舞台机械定制设计越来越多，尤其旅游剧场的设计更为丰富，变化异常，且在设备布置的灵活性方面提出更多要求，也对设备的速度、载荷、使用频率等性能提出更高要求。根据这些特点，公司开发了可移动高速吊机见图6-1、主体结构见图6-2。   

图 6-1 可移动高速吊机  图6-2 高速吊机主体结构 

可移动高速吊机设备总长780mm，宽540mm，高605mm，总重量约250kg，体积小，重量轻。根据业主的不同需求可调整设备，改变外形尺寸。

驱动机构整体放置在一个定制的铝合金框架内，钢丝绳所有出绳轮均布置在内，可根据使用情况调整钢丝绳出绳方向。框架安装有行走轮和万向轮，让卷扬机成为一个可灵活行走的设备。使用时根据现场演出要求将其布置在所需的地方，且可根据演出剧目的调整而将其随时改变位置。

可移动高速吊机既可以作为单点吊机独立使用，又可多台联动，作为如3D吊机、多点吊机等使用，增加演出的灵活性和功能性。

1）高速性能

可移动高速吊机的速度最高可达5 m/s，调速范围为：0.05 m/s -5.00m/s。

吊机具有两种工作模式，一种是两吊点吊机，每点载荷2KN，容绳量可达30m；一种是单吊点吊机，在同样载荷和速度的情况下，容绳量可达60m。两种工作模式根据需要选择。

产品设计时将电机减速机作为一个整体装置置于卷筒内部，减速机端连接同步带，带动自排绳机构，解决钢丝绳出绳角问题。电机端设置有转动支撑，电源线连接也从这里进入。具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、占据空间小等优点。

采用伺服电机，相比普通电机，具有精度高、高速性能好、响应快、过载能力强和运行平稳等特点。设备也便于多台吊机的组合使用，同时也能提供更好的控制性能。

针对这种高性能的要求，在设计时采用Ansys和Solidwork软件计算机械的强度，加工时不断地动平衡实验保证设备的稳定运转。

2）安全性能

卷筒两端固定在架体上，形成一个稳定的结构。整个设备设有行程检测、松绳检测、跳绳检测、过流保护等，保证设备的安全可靠。

高速吊机在伺服电机上配有单制动器，减速机输出轴端外加制动器，形成双制动模式。这种高速端和减速端两个独立的制动器，是目前国际上最认可的制动模式。

可移动高速吊机极大地满足了旅游综艺演出时高性能的设备技术要求，又充分地适应相对简陋多变的安装条件，为演出提供了更大的便利和更可靠的效果。

该设备作为公司自主研发产品，正在申报专利。

每座城市都有自己的独特味道，北京的古香古色、上海的摩登、重庆的火爆，而南方城市汕头则是沿海的改革开放精神，酒吧文化成了当地夜生活的精彩特色，随之对演艺空间机械设备性能的要求更高。

该酒吧建筑面积 540m²，空间净高12m，人员与运动的设备同在一个空间，上空设备造型是一个平面的类似八卦阵图形（见图6-3），通过这些机械设备的升降、摆动等组合变化，配合灯光、LED表演，其效果给人以科技感十足的震撼感觉。 

图 6-3 多种灯架布局             图 6-4 酒吧演出实景

除中心大、小灯架外的24组灯架，每个都可以独立升降并全方位摆动±30°，也可与其他任何一个灯架一起联动，同步升降摆动，达到2D和3D效果。

1）设备技术配置

该项目共有升降设备74套。

中心2个环形灯架，每个灯架有6个吊点，用1台6吊点卷扬机驱动整体升降；另加设旋转装置，环形灯架可整体旋转。

其余灯架均配置3个吊点，每个吊点用2根钢丝绳吊装，共有3台双吊点吊机，每台吊机都可独立运动，通过对每台吊机的驱动收放钢丝绳控制每个灯架实现升降和±30°的摆动。

该项目整个栅顶空间狭小但设备很多。若采用卷扬机平出绳布置，则栅顶势必布满钢丝绳，将使人员不便操作，还有不安全因素。故在栅顶上方增设一层滑轮梁，卷扬机采用上出绳结构。但栅顶净高受限（仅2.2m），再增加滑轮梁层后，钢丝绳偏角达不到要求，故双点吊机采用自排绳机构。充分考虑滑轮安装空间来设置滑轮梁，滑轮布置还要避开原有建筑结构的两道斜梁。

考虑到栅顶受力和栅顶整洁性将卷扬机统一布置在栅顶两侧，每台卷扬机出绳后由转向滑轮导引至吊点。栅顶卷扬机安装如图6-5所示。

图6-5 卷扬机安装

2）安全措施

所有安全措施都严格按照WH/T 28-2007《舞台机械 台上设备安全》的要求设计与制造。同时解决好由于灯架摆角引起的晃动问题。

• 将双点吊机最后的吊点滑轮设计为转向滑轮，当灯架摆动时，钢丝绳随之发生一定角度的偏移，滑轮随钢丝绳的变化进行转动。

• 当相互临近的灯架都进行摆动时，如果距离太近就有可能发生碰撞，距离太远则影响舞美灯光效果，采用三维软件建模进行动态模拟，保证设备安装后摆动时其间的合理距离。

• 每组灯架的吊点位置设置，尽量将吊点的重心和整体外形的形心重合。

• 灯架上悬挂安装点采用万向轴头连接。

3）控制系统

使用两台全功能的双屏显示移动控制台，一主一备，提供人性化的用户操作界面；

服务端配备两台高性能的Linux操作系统的冗余服务器，提供数据存储、交换等功能；

控制端PLC采用2台西门子1500系列；网络采用2套以太网；

软件系统采用秀域科技基于c/c++自主研发的Showworks-2000舞台机械控制系统。

控制系统的特点：

• 分布式的系统架构：分布式控制方案数据传输速度快，即使某台设备故障，也不影响其他设备的运行。主控制器由两级控制完成，多台PLC加模块，实现系统的程控、集控、单控功能、紧急停机。

• 利用数学算法实现安全互锁功能：3台吊机为1组灯架提供3个吊点来实现，为使24组设备带72个吊点在空间自由组合运动，同时满足效果要求，将设备3点平面与其投影平面的夹角范围限制在一定角度内，利用算法计算，通过编程转换到程序运行来实时监控每组设备3个吊点的位置。当该组设备倾斜幅度超过设定范围或任意两个点超过设定数值，则触发该组的安全互锁，该组设备3个吊点均进入急停状态，同时将报警信息反馈给上位机显示。

• 利用数学算法解决设备晃动问题：通过多次反复试验利用数字计算，实现每组设备3个吊点从起始位置到目标位置运动过程中重心始终稳定在一个不致于引起晃动的范围，从根本上解决设备柔性控制的晃动问题。

• 利用自定义的tcp/ip通讯协议解决通讯效率问题：通过以太网自定义通信协议接口，使得上位机和下位机之间的沟通变得透明化，不会产生因为未知原因带来的错误，增加调试效率。同时利用服务器高性能的CPU和多线程、多任务的处理机制，提高数据的传输效率，增强实时性和安全性。

• 紧急停机系统：将安全继电器应用于急停系统，急停链与传统的急停系统最大的区别在于启动条件的监控，关键元器件在故障排除前，系统的启动将被禁止，防止危险情况的再现。

• 百毫秒级别的数据刷新频率无滞后感：系统对所有的设备进行实时检测并将参数实时显示到操作台上。共检测72台变频器驱动的设备轴，设备的状态信息刷新频率均可达到百毫秒级，能够让机械系统在整个运转过程中都是持续变速动作，让机械系统如行云流水般运作。

（来源：中国演艺设备技术协会）

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