2024年两湖灯光调研报告—吊挂·控制篇

　　调研组：谭磊 林培群 郭建中 刘敏燕 孙芳 高园缘 朱小华方剑 王京池

　　中国照明学会舞台电影电视照明专业委员会(以下简称为 “专委会”) 2024年两湖灯光调研工作于11月21日-23日圆满完成。专委会组织调研组专家奔赴湖北、湖南两地，先后走访调研了湖北光影空间系统工程有限公司(以下简称 “湖北光影”)、武汉中天嘉业机电工程有限公司(以下简称 “武汉中天”)、湖南明和光电设备有限公司(以下简称“明和集团”)等三家企业。

　　调研组深入企业设计、生产一线，实地了解各企业在技术创新、应用案例及生产制作等环节的发展动态，并与各企业就吊挂及控制技术的创新与发展、应用场景及效果、用户的实际使用需求等方面进行了深入的交流与探讨。现将交流的收获与体会与大家分享，本文所列系统和设备的技术特点并非所属企业独有，仅从客观角度对调研收获做一个总结。

　　一、两种技术路线，满足不同需求及场景

　　当前主流的舞台机械吊挂控制系统的技术路线有PLC和单片机两大类，从技术原理及使用效果上看两种技术路线各有优势及适用范围，用户可以结合实际需求、成本等情况选择更适合自己的控制模式。在调研中专家欣慰地了解到，各家企业在控制系统上都加大了研发力度，推出了一批自主设计研发的产品，国产化控制系统也越来越成熟，体现了“中国智造”的后发能量，也展现了企业深耕舞台影视行业的态度和决心。

　　1.PLC技术路线舞台机械吊挂控制系统

　　PLC舞台机械吊挂控制系统相比单片机它的可扩展性更强，更加适合需要大规模控制的场所;同时它实时性通常比单片机要高很多，多个点位同步运行时的同步性会更好;此外PLC采用集中式控制，具有较强的抗干扰能力。

　　湖北光影的PLC舞台机械吊挂控制系统GY-PLC30A主要由PLC、控制网络及上位机控制软件等单元组成，以太网交换机是网络连接枢纽，PLC 控制单元是控制系统核心，可根据工程需要，进行不同配置编写。系统硬件主要包括了：控制台、PLC控制器、变频器、电源柜及控制箱。控制台和PLC主控制器间通过以太网连接，变频器通过PR0FINET总线连接。

　　该系统设计充分利用了PLC的技术特点，全面采用二维图形操作终端为人机界面，同时为了方便客户使用和维护，创建了调整、设置、监视、帮助等窗口，在系统操作便捷性上有大幅度升级。在文件存储上也相比以前的产品更加全面，不仅仅是存储场景文件，还包括了被控制设备的硬件参数信息，系统的备份更加便捷，提升效率。在安全性设计上也进一步完善，安全报警、紧急停机系统、主备份安全互锁功能等功能一应俱全，充分满足电视台、剧院等用户单位0事故的使用要求。

图1 湖北光影GY-PLC30A舞台机械吊挂控制系统控制台及界面

　　武汉中天的Art-STCN200智能仿真机械吊挂控制系统(图2)是该企业最新推出的研发产品，采用EtherCAT工业总线闭环控制模式设计，其架构为基于WINDOWS系统开发的上位机、可编程逻辑控制器PLC、人机控制界面HMI、运动控制器等组成。系统具有多重冗余备份、人机界面简洁、模块化程度高、便于维护的特点，最大优点是控制灵活、可自定义界面、通讯快、存储量大。其系统组成包括：电脑主控台、机械总控柜、机械数字分控柜三部分，控制终端还配有流动控制台、无线掌上控制器。特别介绍一下EtherCAT工业总线，它具有高速通信、纳秒级的同步精度、低成本和易于实施的特点，传输带宽可以达到百兆级，作为在工业控制领域先进成熟的技术，未来在舞台影视行业也将有很好的应用前景

　　在安全设计方面，该系统具备故障信息返错功能，如吊挂设备限位状态、冲顶状态、电机工作状态等运行参数能实时反馈至吊挂系统控制终端，使操作人员能及时了解系统运行状态。同时系统具备多级密码设定保护功能，配备严格的防误操作功能，设置了紧急制动按钮，当遇到系统失控或紧急情况下，能够及时切断吊挂系统电源，防止危险发生。

图2 武汉中天Art-STCN200智能仿真机械吊挂控制系统

　　2.单片机技术路线舞台机械吊挂控制系统

　　虽然PLC控制系统的应用已经非常成熟广泛，但是单片机也有自身的优势。首先它是基于底层开发，利于用户根据自身需求进行定制、扩展和升级;其次它的成本更低，不仅是硬件成本和开发成本，而且在安装时由于控制器可以就近安装，所以线材也会节省;最后它的控制设备可以做到体积尺寸比较小，适合空间受限的应用场景。基于以上优点，湖北光影开发并持续升级迭代了单片机舞台机械吊挂控制系统GY-PC30A(图3)。

　　该控制系统基于CAN通讯协议，稳定可靠，拓展容易，可以容易的实现系统的单控、集控、自动运行等功能;具有多吊点运行中实时调速校正的功能，满足同步性要求，尽量减少误差。;支持多台设备手动自动备份操作，具备0类和1类急停装置。系统控制台基于15.6寸触摸屏win10操作系统搭建，系统功能显示直观明了,通过计算机图形界面设计，使得控制系统操作功能丰富、但界面简洁容易实操。

图3 湖北光影GY-PC30A舞台机械吊挂控制系统控制台及界面

　　二、集中播控系统，一键式解决文旅项目操控需求

　　文旅项目是一个融合了声光电、舞台机械等等多种系统于一体的系统集群，各系统的有机融合以及同步运行是保证游客良好感官体验的前提。为保障在多场次循环播放下的操作便捷性，减少误操作以及减低操作人员的工作量，明和集团自主研发了一套集中播控系统(图4)，来实现对文旅项目各子系统的集中控制。

　　比如在展演融合项目《郴州水世界》中，该集中播控系统可以将舞台机械、全息投影系统、全景多声道系统、LED显示屏系统、LED灯光系统、雾森系统全部纳入集中控制管理，并借助5G、3DMAPPING、AI智能、CAVE沉浸式系统、体感互动等新媒体技术，将展陈内容与空间场景、实体模型进行融合，控制系统可通过多种模式、多平台、云操作等方式为整个项目所有终端设备提供一个可靠的集中控制平台，确保所有子系统、终端设备的同步运行，并为后期项目运维及操作提供一个人性化、简单化的控制界面。

　　通过集中控制管理系统对场馆内所有的设备进行高度精准的一键操控，打造出了一个沉浸式、强互动、高传播性、高观赏性、高智能化的展览馆，实现了展陈形式的多元化和生动化，完美呈现了文化、科技与装备技术的深度融合。

图4 明和集团集中播控管理系统总框架图

　　三、吊挂设备紧贴用户需求，有想法就有解决方案

　　中国智造发展到今天，已经高度自主化、智能化，从设计、研发到生产、实现，已经形成了一条完整的闭环产业链。在调研的各家企业身上也能充分体现这些特点，他们不仅提供标准化产品，也能紧扣用户需求，提供各类定制化产品，持续助力舞台影视行业高质量发展。

　　1. 内置丝杆自排绳提升机

　　内置丝杆自排绳提升机(图5)是武汉中天自主研发的专利产品，其主要特点是：(1)机座采用一体成型底座工艺，和传统的槽钢焊接机座比较，机座采用钢板整板激光开孔和数控机床折弯工艺促使安装精度更高，有效的保证了减速机及滚筒的同轴度;(2)内置式的牵引丝杆设计，使提升机丝杆在运行时没有伸缩长短的变化，极大的减小了设备层上工作人员的安全隐患。目前，武汉中天公司所生产的单点提升机、多点提升机均采用这类新技术，并且已经运用于全国多个重点项目。

图5 武汉中天内置丝杆自排绳提升机

　　2.单点吊机

　　采用单点吊机组成点阵式的吊挂系统，应用距今已经有十多年的历史了。但是经过多年使用也发现了一些问题，比如曾经的单点吊机采取固定安装方式，出绳方式通过转向滑轮移动安装来变换下吊点，变换吊点繁琐;锁紧压块需要工具，且有时没有安装锁紧，会在受力运行中滑脱，存在一定安全隐患;转向滑轮受斜向拉力，导致转向轮安装固定轨道受力不均产生变形等等。

　　湖北光影全新开发的单点吊机(图6)，就解决了上述问题。单点吊机通过4组滑轮内嵌安装在轨道上，受力分散、稳定。出绳点位于机组正下放，采取轨道上整体移动机组方式，推拉移动轻便，很轻松的改变悬挂点的位置，且轨道两边受力均匀。通过手动锁紧轨道壁刹车，定位后可快速锁定。强弱电线缆采取坦克链跟随机组运行，不仅能对移动的线材起到保护作用而且美观整齐。这套单点吊机已经应用到了湖北台全新的1200平米演播厅中。

图6 湖北光影单点吊机

　　3.自提升吊杆

　　在很多楼层较高但是又没有设备层高度空间的地方，自提升吊杆是很好的解决方案。

　　湖北光影的自提升吊杆(图7)采用一体式水平吊杆，线盒集成化高，提升高度：0-15 m，承重有400kg和600kg两种规格，杆体长度4m或6m。

图7 湖北光影自提升吊杆

　　武汉中天的紧凑型自提升吊杆(图8)结合客户实际需求尽量缩短吊杆高度适应场地的空间，创新性的设计了承托主梁特殊结构，它既是外壳的一部分，又能满足驱动设备和吊杆自重的承载要求，减少了吊杆高度，可以把吊杆整体高度控制在800mm之内，在间距4m的两个吊点之间承载300kg，使承重和功能完美的结合。

图8 武汉中天紧凑型自提升吊杆

　　4.数字轨道车

　　数字轨道车(移动模块)的应用可为灯光师布光提供更多的点位需求，可以真正实现精准布光。如湖北光影设计的数字轨道车(图9)以定制铝型材王子轨做主承载轨道结构，运动导向性好，刚性强，运行平稳;噪音低，耐腐蚀氧化。支持DMX信号远程打开、关闭运行提前减速。支持多级标准轨道组装，多台轨道车组合运行。

图9 湖北光影数字轨道车

　　5. 一体化杆灯

　　一体化杆灯将传统的吊挂和灯具相结合，采用整体结构的思路进行设计生产，传统的线盒、接口收线框等辅助组件一体化设计，比较适合固定场景的融媒体演播室或者高度较低的场所。湖北光影的一体化杆灯是比较有想法的产品(图10)，灯具可以拆卸替换，整个灯杆自带两台摇头LED灯具，灯杆滑道可根据灯具大小额外悬挂一定数量的灯具。

图10 湖北光影一体化杆灯

　　结语

　　随着技术的不断创新和进步，舞台影视照明行业正经历着一场深刻的变革。通过本次调研，不仅向我们揭示了各家企业在吊挂和控制系统领域的最新发展，也展现了中国智造在舞台影视照明行业的新高度。这些技术创新和产品升级，不仅体现了企业对市场动态的快速响应，也彰显了中国智造在自主研发、定制化服务方面的强大实力。展望未来，我们有理由相信舞台影视照明行业将继续在更高效、更安全、更智能的道路上稳步前行，为广大观众带来更加精彩纷呈的视听体验。让我们共同期待，这些创新成果能够在全球范围内得到更广泛的应用，为舞台影视照明行业的发展贡献中国智慧和中国力量。