Das Steuerungssystem SKV für kinetische Effekte im Veranstaltungsbereich

Systembeschreibung

Das Steuerungssystem SKV ist ein computergestütztes Positioniersystem für motorische Antriebe im Veranstaltungsbereich. Es ist an die spezifischen Anforderungen angepasst: Es verbindet eine kurze Aufbau- und Show-Programmierzeit mit hoher Flexibilität und störsicherem Betrieb in rauer Umgebung unter Einhaltung aller Sicherheitsanforderungen. Bis 64 Antriebe aller Art können mit einem System gleichzeitig gesteuert werden, unterstützt von über 500 Aktuator-Ausgängen und über 500 Sensor-Eingängen. Die Synchronisation mit der Licht-, Ton-, Video- und Pyro-Technik, aber auch mit weiteren SKV-Systemen, erfolgt über Timecode.

Für die Bedienung werden Industrie-PCs mit der SKV-Show-Steuerung eingesetzt. Sie bietet dem Operator die Möglichkeit, alle Antriebe gleichzeitig zu beobachten und automatisch oder manuell auf jede Situation zu reagieren. Das für jeden Show-Ablauf zu erstellende Programm wird übersichtlich in modularer Form dargestellt und ermöglicht auch kurzfristige Modifikationen. Im Online-Betrieb überwacht es sämtliche Antriebe und beendet im Fehlerfall alle Motor-Fahrten.

Im SKV-System ist jedem PC ein Datalink (DL II) zugeordnet. Es empfängt den Timecode und kommuniziert mit allen Antrieben über den STAGEBUS. Über einen eingebauten NOT-AUS-Taster kann die Anlage zudem stromlos geschaltet werden.

Für den Datenaustausch zu sämtlichen Antrieben wurde bei der Stage Kinetik GmbH der STAGEBUS entwickelt. Mit ihm lassen sich die unterschiedlichsten Systemkonfigurationen realisieren. So ist es zum Beispiel möglich, in Verbindung mit den "Bus Transmission Controllern" (BTC) Daten sicher über Schleifkontakte zu übertragen. Schleppkabellose Antriebssysteme mit vielen Zusatzfunktionen werden so möglich. Über Datensplitter (DS16) kann eine PC-Datenleitung an 16 Antriebe verteilt werden, zudem beinhaltet jeder DS16 eine Handsteuerung (z.B. für die Inbetriebnahme), um ohne PC-Beteiligung einzelne Antriebe fahren zu lassen. Es werden vom SKV-System Topologien mit mehreren 100 Metern Ausdehnung beherrscht.

Jeder Antrieb besitzt einen "Drive Management Controller" (DMC2) mit STAGEBUS-Anschluss, mit dem sein Frequenzumrichter (oder Wendeschütz) gesteuert wird. Über den DMC2 wird zudem die Motorposition über einen Absolut- oder einen Inkremental-Geber ermittelt. Zusätzlich besitzt er einen Eingang für eine Lastmesszelle. Über weitere binäre Ein- und Ausgänge können Zusatzfunktionen mittels DMC2 implementiert werden. Sämtliche Daten werden im DMC2 vorverarbeitet und ggf. auf eingestellte Grenzwerte überwacht. Ein Watchdog überwacht zudem die unterbrechungsfreie Kommunikation mit dem PC. Da die zyklische Bearbeitung aller Parameter im DMC2 1.000 mal pro Sekunde erfolgt, besitzt das System eine sehr kleine Reaktionszeit für exakte Bewegungsvorgänge.

Das System ist offen für Zusatzanforderungen. So gibt es zum Beispiel eine Schalterplatine (S16) mit jeweils 16 binären Ein- und Ausgängen und eine Schrittmotor-Steuerung (SMB). Diese Komponenten runden den technischen Leistungsumfang für eine perfekte Show ab.

Bedienung

Steuerungssystem SKV
Ansicht der variabel zu gestaltenden Bedienoberfläche des Steuerungs-Systems SKV

Die Philosophie bei der Bedienung ist, dass der Operator alle relevanten Steuerungsinformationen gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellt bekommt. Der komplette Anlagenzustand (mit der gleichzeitigen Darstellung aller Antriebe) ist so mit einem Blick zu erfassen. Sämtliche Antriebe lassen sich vor einem beliebigen Hintergrundbild auf dem Bildschirm so anordnen, wie sie zum Beispiel im Bühnenbereich eingebaut sind. Die Editierfelder und das Panel der Handsteuerung können ebenfalls beliebig angeordnet werden. Zusätzlich werden am Bildschirmrand wichtige allgemeine Systeminformationen angezeigt. Die meist einmalig vorzunehmenden Parametrierungen erfolgen über separate Untermenüs.

Bei der Inbetriebnahme erhält jeder Antrieb einen für ihn spezifischen Parametersatz. Er beinhaltet zum Beispiel die minimalen Beschleunigungs- und Bremsrampen, die Endschalter, die maximale Geschwindigkeit und die Art der Positionserfassung. Die Parameter lassen sich sehr komfortabel einstellen. Sie stellen sicher, dass sämtliche Anlagenteile innerhalb ihrer erlaubten Betriebsparameter arbeiten und auch keine Grenze etwa beim Handbetrieb überschritten werden kann.

Im Szenen-Editor werden anschließend die einzelnen Zielpositionen der Antriebe, verbunden mit den Fahrparametern (Geschwindigkeit, Beschleunigungs- und Bremsrampe) und Signalen an den binären Ausgängen der DMC2 eingegeben. Beliebige angeschlossene Antriebe können gleichzeitig in einem Szeneneintrag neu gesetzt werden. Jede Szene beschreibt so einen gewünschten Zielzustand mit allen dazu führenden Bewegungsabläufen.

Der komplette Bewegungsablauf zu einer Show wird in der Zeitmaschine erstellt, indem hierin zeitabhängig die einzelnen Szenen aufgerufen werden. Das kann sowohl über einen extern zugeführten Timecode geschehen, als auch über einen internen Timecode-Generator. Der Vorgang lässt sich jederzeit stoppen und ggf. sperren, auf einen anderen Show-Ablauf schalten, oder durch die manuelle Steuerung ablösen. Andersherum kann der Showablauf innerhalb einer Schleife immer wieder automatisch gestartet werden und so beliebig lange laufen.

Jeder DMC2 kann in das Panel der Handsteuerung übernommen und der so gewählte Antrieb manuell bedient werden. Per Hand lassen sich auch alle Szenen direkt starten und abbrechen. Weiterhin sind beliebige Sprünge in die Zeitmaschine möglich. Dem Operator ist hiermit die Möglichkeit gegeben, jederzeit manuell in alle Funktionen einzugreifen und die Fahr-Bewegungen an die Show anzupassen. So lassen sich auch unvorhergesehene Ereignisse sicher beherrschen oder flexibel auf kurzfristige Anforderungen reagieren.

Applikationsbeispiele

In den Bereichen Steuerungstechnik, Elektrotechnik und Mechanik wurden viele innovative Lösungen entwickelt, die zusammen außergewöhnliche Gesamtkonzepte ermöglichen. Betreut von einem erfahrenen, eingespielten Team werden hiermit individuelle Lösungen realisiert. Da bei Stage Kinetik mit selbstentwickelter Technik gearbeitet wird, werden auftretende Probleme sehr schnell gelöst. Anlagenspezifische Modifikationen können von den Konstrukteuren, Entwicklern und Technikern ohne Umwege direkt vorgenommen werden.

Nachfolgend werden einige Applikationsbeispiele skizziert: