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Steueranlage für eine Bühnenmaschinerie
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Die Erfindung betrifft eine Steueranlage für eine Bühnenmaschinerie
mit einer Obermaschinerie, die Antriebe für ortsfeste und bewegliche Züge oder dergleichen
enthält, und mit einer Untermaschinerie, die Antriebe für anheb- und absenkbare
und/oder verschiebbare Bünnenbodenteile, beispielsweise Podeste, Hebetische und
dergleichen enthält.
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Bei der technischen Ausstattung von Bühnen unterscheidet man eine
Obermaschinerie, zu der in erster Linie ortsfeste und bewegliche Seilzüge gehören,
die durch das Bühnenpersonal vom Schnürboden oder von der Seitengalerie aus zum
Heben, Senken usw. von Kulissen, Beleuchtungseinrichtungen usw. verwendet werden.
Kulissen müssen dabei nicht nur von einem Ort zum anderen geschafft werden, sondern
es werden auch andere Bewegungen verlangt, beispielsweise ein Schwenken oder Kippen.
Außerdem müssen synchrone Bewegungen von zwei oder mehr Zügen möglich sein, wenn
diese gemeinsam eine Kulisse bewegen. Im Unterschied zur Obermaschinerie ist die
Untermaschinerie für das liegt ben und Senken sowie auch Verschieben von Buhnenbodentei
len, und zwar insbesondere Podesten und Hebetischen, verantwortlich. Da£ür werden
neben elektrischen Antrieben auch insbesondere Hydraulikzylinder verwendet, die
durch Ventile direkt oder elektrisch gesteuert werden.
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Bedingt durch die lange historische Entwicklung der Bühnentechnik
sind die Obermaschinerie und die Untermaschinerie getrennt gebaut und auch bedient
worden.
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Daher waren aneinander angepaßte oder sogar synchrone Bewegungen von
Teilen der Ober- und Untermaschinerie nur durch eine geübte manuelle Bedienung der
jeweiligen Antriebe und auch dann nur unvollkommen möglich.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Steueranlage
für die Ober- und Untermaschinerie einer Bühne zu schaffen, die aufeinander abgestimmte
und synchrone Bewegungen von Teilen der Ober- und Untermaschinerie automatisch und
gesichert ermöglicht. Es sollen auch komplizierte Bewegungsabläufe unter Beteiligung
der Ober- und Untermaschinerie möglich sein, wobei aber in allen Fällen insbesondere
eine Gefährdung von Schauspielern und Personal vermieden wird.
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Ausgehend von einer Steueranlage der eingangs genannten Art wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ober- und die Untermaschinerie je eine Rechneranlage
£ür die Steuerung von einzelnen und gemeinsamen Bewegungen der Züge bzw. der Bühnenbodenteile
besitzt und daß die beiden Recnneranlagen zur Synchronisierung von Bewegungen der
Antriebe von Teilen der Obermaschinerie einerseits und der Untermaschinerie andererseits
miteinander verbunden sind.
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Diese Lösung ist dadurch möglich geworden, daß erstmalig das bisher
in langer Entwicklung beibehaltene Konzept einer getrennten Ausführung der Ober-
und Untermaschinerie verlassen worden ist und sozusagen eine Synchronisierverbindung
zwischen.den beiden Anlagen geschaffen wurde.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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So kann vorgesehen sein, daß die Rechneranlagen je individuelle Antriebsrechner,
einen gemeinsamen Vermittlungsrechner, eine diese Rechner verbindende Sammelleitung
sowie ein Bedienpult mit Bedienrechner aufweisen, der über eine serielle Schnittstelle
mit dem Vermittlungsrechner verbunden ist, und daß die Sammelleitung beiden Rechneranlagen
gemeinsam ist. Solche Rechneranlagen mit einem f-unktionsgerecht verteilten Rechnernetzwerk
bieten ideale Voraussetzungen für die Ausführung auch komplizierter Bewagungen,-
wobei die- einzelnen Abläufe gespeichert sein können und auch parallel und abgestimmt
aufeinander durchführbar sind. Kulissen, die an mehreren Zügen hängen,
können
auch bei ungleichmaßigerLastverteilung nicht nur synchron bewegt, sondern auch gekippt
und geschwenkt werden, wobei die hierfür erforderlichen Geschwindigkeitsabstufungen
automatisch errechnet werden. Alle Bewegungen der Züge werden einzeln und unter
Beachtung möglicher gegenseitiger Kollisionen überwacht, so daß die Risiken für
die Schauspieler und das Personal wesentlich verringert sind. Die Freizügigkeit
der Bewegungen gilt in gleicher Weise auch für die Teile der Untermaschinerie,und
zusätzlich können Teile der Ober- und der Untermaschinerie uneingeschränkt und gesichert
synchron miteinander bewegt werden. Die gemeinsame Sammelleitung vereinfacht und
erleichtert den dazu erforderlichen Datenaustausch zwischen den weiden Rechneranlagen.
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Eine weitere Bedienungsvereinfachung ergibt sich in Weiterbildung
der Erfindung dadurch, daß die beiden Rechneranlagen einen gemeinsamen Vermittlungsrechner
mit Bedienrechner und Bedienpult besitzen. Im Ergebnis liegt dann eine gemeinsame
Steueranlage mit gemeinsamer Rechneranlage für die Ooer- und Untermaschinerie vor.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen Ausschnitt einer Bühne mit einer Ober- und einer
Untermaschinerie; Fig. 2 die Struktur der Rechneranlagen zur Steuerung der Ober-
und Untermaschinerie.
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Bei dem stark schematisierten Bühnenausschnitt gemäß Fig. 1 steht
ein Kulissenteil 1 auf einem Hebetisch 2, dessen Antrieb 3 unter dem Bühnenboden
4 angeordnet ist. Gleichzeitig hängt das Kulissenteil 1 an drei Seilzügen 5, deren
Antriebe 6 sich zusammen mit weiteren Antrieben auf dem Schnürboden 7 befinden.
Ein weiteres Kulissenteil 8 steht auf einem Podest 9 mit Antrieb 10, der beispielsweise
ein Hydraulikzylinder sein kann, und nängt gleichzeitig an einem Zug 5 mit Antrieb
6.
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Zur Steuerung der Obermaschinerie mit den Zügen 5 und ihren Antrieben
6 einerseits und der Untermascninerie mit dem Hebetisch und dem Podest 9 sowie den
Antrieben
3, 10 ist je eine Rechneranlage vorgesehen, die in Fig. 2 oberhalb bzw. unterhalb
der Bildmitte dargestellt sind. Da die beiden Rechneranlagen im wesentlichen identisch
ausgebildet sind, werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeicheh verwendet, wobei
jedoch zur Unterscheidung die Teile der Rechneranlage für die Untermaschinerie im
unteren Teil der Fig. 2 eine zusätzliche Hunderter-Ziffer besitzt.
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Jedem der Antriebe 3, 6, 10 ist individuell je ein Antriebsrechner
20, 120 zugeordnet, wobei bei einem Ausführungsbeispiel ca. 80 Antriebsrechner 20
für die Obermaschinerie und weitere 20 Antriebsrechner 120 für die Untermaschinerie
vorgesehen sein können. Die Steuerung des jeweiligen Antriebs 6; 3, 10 durch den
zugeordneten Rechner 20, 120 erfolgt in an sich bekannter Weise über Leitungen 21,
121 und beim Antrieb angeordnete Leistungs-Elektronikschaltungen bekannter Art mit
integrierten Schaltungen, Transistoren, Halbleiterschaltungen, Relais usw. Im wesentlichen
bestimmt dabei der jeweilige Antriebsrechner die augenblickliche Geschwindigkeit
(Drehzahl) des zugeordneten Antriebs zwischen dem Wert Null bis zur Maximalgeschwindigkeit.
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Über je eine Sammelleitung 22 bzw. 122 werden den Antriebsrechnern
20, 120 Daten bezüglich der Lage des zugeordneten Antriebs zugeführt. Zur Gewinnung
der Daten besitzt jeder Antrieb einen oder mehrere Istwert-Geber (nicht dargestellt)
bekannter Art. Außerdem ernält jeder intormationen Antriebsrechner 20, 120 über
eine Leitung 23, von einem oder mehreren zugeordneten Endschaltern (nicht dargestellt).
Schließlich werden den Antriebsrechnern 20, 120 über Leitungen 24, 124 Störmeldungen
zugeführt, beispielsweise von den Istwert-Gebern, von Seilüberwachungseinrichtungen
und dem jeweiligen Antrieb 6; 3, 10 mit seiner Steuerschaltung.
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Die Verbindung aller Antriebsrechner 20, 120 untereinander sowie
mit noch zu beschreibenden Vermittlungsrechnern 25, 125 erfolgt über eine gemeinsame,
vieladrige Sammelleitung (Bus) 26. Diese stellt daher eine
Verbindung
zwischen den Rechneranlagen für die Ober- bzw.
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Untermaschinerie dar. Die Antriebsrechner 20, 120 sind im wesentlichen
identisch aufgebaut und enthalten beispielsweise einen Mikroprozessor vom Typ Intel
8085 mit zugeordnetem Programm- und Schreib-Lese-Speicher sowie peripheren Schaltungen.
Die einzelnen Antriebsrechner lassen sich auf zwei Druck schaltungskarten vom doppelten
Europaformat unterbringen und belegen aufeinandergesteckt zusammen je einen Bussteckplatz
üblicher Art, die durch die doppeltgerichteten Pfeile 29 bzw. 129 symbolisch dargestellt
sind. Ein Programm mit einer Länge von etwa 4 Kilobyte reicht zur Steuerung jedes
Antriebsrechners aus. Die Antriebsrechner 20 einerseits und 120 andererseits sind
zweckmäßig zusammen mit dem ähnlich aufgebauten Vermittlungsrechner 25 bzw. 125
in einem gemeinsamen Schaltschrank (nicht gezeigt) untergebracht, der auch die erforderlichen
Stromversorgungseinrichtungen enthält. Gegebenenfalls können auch alle Antriebsrechner
20, 120 und Vermittlungsrechner 25, 125 zusammen untergebracht werden.
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Wie bereits erwähnt, sind die Vermittlungsrechner 25, 125 ähnlich
wie die Antriebsrechner 20, 120 und unter Verwendung des gleichen Mikroprozessors
aufgebaut. Zusätzlich besitzen die Vermittlungsrechner 25, 125 jedocn je zwei serielle
Schnittstellen V24, die über zugeordnete Leitungen 27, 28 bzw. 127, 128 einen Datenverkehr
mit 9200 Baud mit einem Bedienrechner 30 bzw. 130 und zugeordnetem Bedienpult 31
bzw. 131 ermöglichen. Die Leitungen 27, 28 , 127, 128 können verhältnismäßig lang
sein, beispielsweise 50 m.
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Räumlich sind die Bedienrechner 30, 130 in ihrem jeweiligen Bedienpult
31 bzw. 131 untergebracht, die unter besonderer Berücksichtigung der Kenntnisse
und Fähigkeiten des Schnürbodenpersonals und abhängig vom Funictionsumfang auf die
Bedürfnisse des jeweiligen Theaterbetriebs zugeschnitten sind. Die Bedienrechner
sind jeweils auf einer Anzahl von Druckschaltungskarten im Europaformat um einen
Mikroprozessor als Kern herum angeordnet. Neben den Schnittstellenschaltungen auf
besonderen
Karten ist je ein Programmspeicher mit beispielsweise
40 Kilobyte und je ein batteriegepufferter Schreib-Lese-Speicher mit beispielsweise
16 Kilobyte erforderlich.
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Das Bedienungspult 31 besitzt bei einem Ausführungsbeispiel etwa 300
Tasten, 250 Leuchtdioden und 100 Ziffernanzeigedekaden, die ebenfalls auf Druckschaltungskarten
angeordnet sind. Die Verbindung zwischen dem Bedienpult 31 bzw. 131 und dem jeweiligen
Bedienrechner 30, 130 erfolgt über getrennte Eingangs/Ausgangs-Sammelleitungen (nicht
gezeigt).
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Vor der Bescnreibung eines Beispiels für die Ausführung einer Bedienung
sollen die Aufgaben der einzelnen Rechner mit zugeordneten Schaltungsanordnungen
sowie deren Zusammenwirken erläutert werden.
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Die'jeweils einem Antrieb 6; 3, 10 zugeordneten Antriebsrechner 20,
120 führen unter Verwendung der über die Sammelleitung 22 bzw. 122 übertragenen
Daten von zugeordneten Gebern Lagemessungen des jeweiligen Antriebs durch und erkennen
Geberfehler. Sie ermöglichen jeweils einen disziplinierten Zugriff zur gemeinsamen
Sammelleitung 26 zur Entgegennahme von Fahr befehl en sowie Befehlen zur Zusammenstellung
von Gruppen von Antrieben sowie zur Rückmeldung von Fehlern und Lage-Istwerten.
Anhand des geforderten Wegsynchronismus zu den übrigen Gruppenmitgliedern ermitteln
die Antriebsrechner 20, 120 jeweils Geschwindigkeits-Sollwerte und regeln die Geschwindigkeit
des zugeordneten Antriebs. Die Geschwindigkeitsregelung Kann mit einem Proportional-
und einem Integralanteil erfolgen, wobei Proportionalreglerbauteile bekannter Art
verwendet werden und der Integralanteil mit Hilfe des Rechnerprogramms verwirklicht
ist. Schließlich führt jeder Antriebsrechner 20, 120 noch eine Sicherheitsüberwachung
durch, insbesondere eine Schleppfehler- und Schlaffseilüberwachung, sowie eine Überwachung
von Endschaltern.
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Die zugehörigen Signale werden über die Leitungen 23, 24 bzw. 123,
124 zugeführt.
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Die Vermittlungsrechner 25, 125 naben folgende Aufgaben. Sie führen
den Datenverkehr mit dem jeweili-
gen Bedienrechner 30, 130 über
die seriellen Schnittstellen und die Leitungen 27, 28 bzw. 127, 128 durch, wobei
automatisch eine Umschaltung von der normalen Schnittstelle mit der Leitung 27 bzw.
127 auf eine Ersatzschnittstelle mit der Leitung 28 bzw. 128 im Falle von Störungen
erfolgt. Außerdem übertragen die Vermittlungsrechner 25, 125 die jeweiligen Datenfolgen
an ihre Antriebsrechner 20 bzw. 120 sowie Bedienrechner 30 bzw. 130, wobei eine
Interpretation und Zwischenspeicherung der Datenfolgen in ausreichend großen Pufferspeichern
erfolgt. Im Vermittlungsrechner wird auch eine Liste der jeweiligen Leitantriebe
von Gruppenzusammenstellungen als Ansprechpartner für die jeweiligen Geschwindigkeits-,
Fahr- und Haltbefehle geführt. Weitere Listen im Vermittlungsrechner 25, 125 enthalten
die Istwerte aller Antriebe, wobei die jeweiligen Daten durch vom Antriebsrechner
abhängiges Auslesen der Istwert-Geber gewonnen werden. Anhand der Istwerte kann
der Vermittlungsrechner 25 bzw. 125 durch Vergleich der Mitglieder einer Gruppenzusammenstellung
eine zusätzliche Synchronismus-Überprüfung durchführen. Um gemeinsame, synchrone
Bewegungen von Antrieben 6 der Obermaschinerie und Antrieben 3, 10 der Untermaschinerie
zu ermöglichen, können Gruppenzusammenstellungen auch unter Einschluß von Antrieben
beider Anlagen erfolgen. Diese Gruppenzusammenstellungen werden dann entweder dem
Vermittlungsrechner 25 oder dem Vermittlungsrechner 125 zugeordnet, wobei dann die
Bedienung für die Gruppenzusammenstellungen vom Bedienpult 31 bzw. vom Bedienpult
131 aus erfolgt. Die Vermittlungsrechner 25 bzw. 125 übertragen auch Fehlermeldungen
von den Antriebsrechnern 20 bzw. 120 zu den Bedienrechnern 30 bzw. 130 und führen
dabei eine Fehlerliste, um Mehrfach-Meldungen bei andauernden Fehlerzuständen.::zu
vermeiden und Fehlerquittierungsmeldungen vom Bedienpult 31 bzw. 131 zu registrieren.
Schließlich überprüfen die Vermittlungsrechner 25, 125 die Datenwege zu allen übrigen.
Rechnern und leiten bei auftretenden Feh -lern entsprechende Maßnahmen ein, beispielsweise
Umschalten auf eine Reserve, Fehlermeldung, Abschaltung der ent-
sprechenden
Antriebsgruppe, Not-Aus.
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Die Bedienrechner 30, 130 verwalten die Tasten und Anzeigen ihres
Bedienpultes 31, 131, speichern Fahrbefehlsabläufe, verwalten den zugehörigen Speicher,
editieren Gruppenzusammenstellungen und interpretieren die jeweiligen Zusammenstellungen.
Außerdem übermitteln die Bedienrechner Fahrbefehle und Zusammenstellungsbefehle
über die seriellen Schnittstellen und die zugehörigen Leitungen 27, 28 bzw. 127,
128 an den zugeordneten Vermittlungsrechner 25 bzw. 125. Schließlich verwalten die
Bedienrechner 30, 130 die Meisterschalter im Bedienpult, die Fahrhebel für die Gruppengeschwindigkeit
von Antriebszusammenstellungen darstellen.
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Es sei jetzt ein Bedienbeispiel betracntet: Das Kulissenteil 1 (Fig.
1) steht auf dem Hebetisch 2 und hängt gleichzeitig an drei Zügen 5, die ein Teil
des Gewichtes tragen und außerdem ein Umfallen verhindern. Für eine Aufführung soll
das Kulissenteil 1 die dargestellte, untere Lage dicht oberhalb des Bühnenbodens
4 und eine nicht gezeigte, obere Lage einnenmen. In der Einrichtphase werden zunächst
in Einzelfahrt der Hebetisch 2 und die beteiligten Züge 5 in die zur unteren Lage
passende Stellung gefahren und die Züge 5 dann eingehängt. Diese Position ist dann
die Anfangslage einer Bewegung, die anschließend mittels des Bedienpultes 31 in
ein sogenanntes Gruppenfeld eingegeben wird. Alternativ kann auch das Bedienpult
131 benutzt werden. Über ein Zifferntastenfeld des Bedienpultes werden anschließend
die Positionswerte des Hebetisches 2 und eines Zuges 5 in der gewünschten oberen
Lage eingetastet. Der Bedienrechner 30 errechnet dann automatiscn die Positionswerte
der übrigen Züge 5.
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Bei entsprechender Programmierung genügt es auch, den Positionswert
nur des He.betisches oder nur eines Zuges 5 einzutasten, wobei der Bedienrechner
dann jeweils die anderen Positionswerte bestimmt. Gegebenenfalls läßt sich das Kulissenteil
1 aus der oberen Lage dann in weitere Lagen bringen, wobei jeweils die vorhergehend
erreichte Lage als neue Anfangslage benutzt wird. Bei der Berechnung der
Positionswerte
muß der Bedienrechner nicht nur Lagewerte, sondern auch Beschleunigungswerte berechnen,
weil die An triebe für die Ober- und Untermaschinerie wegen der unterschiedlichen
Massen sehr unterschiedliche Charakteristiken habent Dem Gruppenfeld wird dann ein
Meisterschalter zugeordnet, so daß die Bewegung des Kulissenteils 1 zwischen den
jeweiligen Lagen mit beliebiger Geschwindigkeit ausgeführt werden kann. Entsprechend
läßt sich eine Gruppenzusammenstellung für das Kulissenteil 8 mit dem Hebetisch
9 und dem Zug 5 sowie deren Antrieben 10 bzw. 6 durchführen. Dem entsprechenden
Gruppenfeld wird dann ein weiterer Meisterschalter zugeordnet. Die Richtung und
Geschwindigkeit der Bewegungen, die die Kulissenteile 1 bzw.
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8 ausführen, entspricht dabei der Richtung und dem Betrag, mit dem
der jeweilige Meisterschalter ausgelenKt wird.
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Falls gewünscht , kann jederzeit eine Richtungsumkehr durchgeführt
und im Rahmen der Meßgenauigteit zum Ausgangspunkt zurückgefahren werden. Da die
Bewegungen der Einzelantriebe 3, 6, 10 über den jeweiligen Weg synchronisiert sind,
verhindert auch eine häufige Richtungsumkehr die Lage (Figur) der Kulissenteile
1 bzw. 8 nicht.
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Die steuerungstechnische Verknüpfung zur Untermaschinerie ist auf
den Sicherheitsbereich (Kollisionsbereich) auszulegen. Es ist also ein szenisches
Zusammenwirken von Ober- und Untermaschinerie und ein entsprechendes Verknüpfen
der Steuerungsbereiche erforderlich. Beim Zusammenwirken von Ober- und Untermaschinerie
zum Verschwenken einer schweren Bodentafel (Plafond oder Bühnenwagen mit eingebauter
Drehscheibe usw.) entlastet z.B. eine gelenkige Unterstützung über eine Versenkung
(Podium) die Prospektzüge, verhindert Schaukelbewegungen des angehängten Objektzuges
und begünstigt die Statik der Bodentafel usw. Eine gleichzeitige Durchführung der
hierbei erforderlichen Bewegungsabläufe ist nur mit rechnergesteuerten Antrieben
durchführbar.
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