PLC在舞台工作照明系统改造中的应用

刘志勇

【摘 要】 介绍运用PLC（可编程序控制器），对中央戏剧学院实验剧场的舞台工作照明系统进行改造的方案。该设计 按照舞台工艺的不同工作需求，定制不同的工作模式，使舞台演出更为稳定、可靠。

【关键词】 可编程序控制器；舞台工作照明；控制系统；照明系统智能化

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.08.007

Application of PLC in Transformation of Stage Lighting System

LIU Zhi-yong

（The Central Academy of Drama， Beijing 100710， China）

【Abstract】By means of the programmable logic controller， stage lighting system transformation of the central academy drama experimental theatre was carried out and different working modes were laid down according to different needs of stage process in this system， so as to make stage performance more stable and reliable.

【Key Words】programmable logic controller； stage lighting； control system； intelligent lighting system

通常，按其功能不同，剧场照明系统可分为舞台演出照明系统、舞台工作照明系统及剧场常规照明系统。舞台演出照明指舞台灯光设计人员根据不同的演剧形式以及舞台型制，按照导演的创作构思，运用不同种类的舞台灯具，以及通过调配不同灯具的明暗、颜色、图案乃至特效等手段，来完成舞台演出的整体塑形过程。舞台演出照明系统包括为舞台灯光艺术服务的灯光设备，如舞台演出灯具、控制系统等，其控制方式属于专业舞台灯光控制，传输信号为DMX 512信号。舞台工作照明系统是指舞台区域乃至整个剧场的工作照明，其中包括舞台区域的作业照明及舞台机械设备的检修照明。根据不同的舞台工艺要求与工作特性，可将工作照明系统分为舞台灯、吊杆灯、台口灯、暗槽灯、静场灯、走道灯、室外建筑照明等（在此笔者将场灯划分到舞台演出照明范畴，因其控制开闭方式也是通过专业的调光设备才能完成），不同位置的照明开启与关闭都与舞台工作的不同内容息息相关。其控制方式也大多是通过交流接触器来完成本地、舞台监督盘、放映间等多地启闭的操控形式。剧场常规照明系统，顾名思义是指为满足剧场的日常办公以及其他常规工作而设置的照明系统。此类照明系统的控制方式一般都是传统意义上的电气照明操控形式。本文以舞台工作照明系统为论述对象。

舞台工作照明系统的启闭方式和舞台技术工作与演出工艺流程密不可分。传统上，以在多处安装控制按钮的方式，对舞台不同部位的照明灯具进行操控，这种设计在方便控制的同时，也增加了工作人员误操作的概率或其他不确定因素；于是，在演出过程中舞台工作照明灯具莫名开启，或是在演出开幕时舞台工作照明灯具还没有被及时关闭的现象时有发生。这些异常状况会严重干扰演出的正常秩序和演出的相对完整性，是舞台技术工作者不希望发生的。当然，这也与继电控制的功能简单、接线复杂等技术特点有关。

近年来，可编程序控制器（Programmable Logic Controller，以下简称PLC）已在舞台机械控制领域得到了大量的应用；由于其具有高度灵活与可靠的编程控制，通过对继电控制技术、计算机技术、电子技术的有效融合，对整个舞台工作照明系统也同样适用。只要对舞台工作照明系统的继电控制回路加以适当改造，将舞台技术工艺进行统筹分类，通过有针对性的控制组合，形成不同的舞台工作照明控制模式，以上问题便会得到彻底解决。本文简要介绍中央戏剧学院实验剧场在舞台工作照明系统中运用PLC的改造方案。

1 舞台工作照明系统的控制要求和特点

首先，笔者简要介绍舞台工作照明系统中的不同舞台部位的照明功能。

舞台灯是指为舞台的左右耳光通道和左右天桥通道提供必要照明的灯具组合；吊杆灯是指为整个舞台台面提供必要照明的灯具组合；台口灯是指为舞台台唇和观众席前区提供必要照明的灯具组合；三者都是为舞台技术工作者在相应区域操作时提供必要的照度需求。另外，大型报告及会议过程中也需开启台口灯。

暗槽灯是指为观众席上部的包厢通道提供必要照明的灯具组合，为舞台技术工作者在包厢通道工作和往返设备操作间时提供该区域的必要照度需求。

静场灯是指为整个观众席提供清扫性照明的灯具组合，通常用于为场务工作者提供必要的工作照明。

走道灯是指安装在观众席座椅底部为观众席通道提供照明的灯具组合，通常用于为演出开始后迟到的观众寻找各自对应的座位号使用，排练过程中也为演职人员提供必要的照度需求。

室外建筑照明是指为整个剧场建筑提供外观渲染类照明的灯具组合，通常只有晚场演出或晚间举办大型活动时才会开启。

按照不同的舞台工艺流程，可将舞台工作照明系统统筹为以下几种工作模式，即控制要求。

1.1 检修工作模式

该模式是用于对全部舞台工作照明设施进行必要的例行检修所需要的固有模式。其控制要求为：通过时序控制开启全部舞台工作照明设施，达到检验相应的照明灯具组是否能够正常工作的目的。之所以使用时序的控制方法，是由于舞台工作照明系统的负荷规模仅次于舞台演出照明系统，同时开启会对供电系统形成冲击电流；通过时序依次开启，就可以有效地降低开启瞬间的用电负荷，减少对供电系统电压的影响。endprint

1.2 清扫工作模式

该模式是针对场务工作者对舞台和观众席进行必要的清扫时所需要的不同舞台工作照明灯具组合而定义的工作模式。其控制要求为：开启吊杆灯和静场灯，用于给观众席和舞台台面提供必要的清扫照明。

1.3 演出工作模式

该模式是针对舞台处于即将演出或放映，以及演出或放映过程中所定义的舞台工作照明模式。其控制要求为：观众入场后即为演出的候场状态，所有舞台工作照明系统中（场灯除外）仅开启室外建筑灯具和观众席走道灯。当然，笔者在此将演出定义为晚场演出，在室外建筑照明的继电控制回路中还加装了电脑时间定时装置，通过预设时间来区别是日场还是晚场演出，形成对室外建筑照明灯具启闭操控的第二个控制条件。

1.4 会议工作模式

该模式是针对将剧场作为大型会议或讲座等场地使用时所需要的不同舞台工作照明组合而定义的工作模式。其控制要求为：开启吊杆灯、静场灯、台口灯。当然，同时还要在此类会议或讲座的过程中辅以必要的专业舞台灯具（如面光、耳光灯等）。

1.5 排练工作模式

该模式是针对舞台演出剧目排练过程所需要的不同舞台工作照明组合所定义的工作模式。其控制要求为：开启舞台灯、暗槽灯、走道灯，因剧目排练过程中仅需要为舞台技术工作者和演职人员提供必要的舞台上不同部位的通道照明即可，同时这也是保证舞台专业灯光艺术效果呈现的必然工艺要求。

2 PLC的应用与改造实现

2.1 原舞台工作照明系统三地控制继电原理

图1为舞台工作照明系统继电三地控制二次原理图。KT：只有室外建筑照明的继电控制回路具备延时闭合常开触点，该触点用于剧场晚场演出时控制室外照明的启闭，检修工作模式时只需将电脑定时器设为手动模式即可，其他舞台工作照明无需此延时常开触点，且控制回路相同。KA1-KA7为工作模式驱动继电器触点。

2.2 分配输入输出端口

图2为PLC控制系统图，其中，KA1-KA7输出继电器型号为：HF18FA/24-2Z1GDJ，线圈电压为DC 24V（内置续流二极管），KA1-KA7的一组常开触点分别与图1本地控制中相应的交流接触器KM常开触点回路并联，舞台监督盘和放映处控制调整为工作模式控制方式。

2.3 输入/输出分配表

2.4 系统工作原理简述

系统工作原理如下：

输入映像寄存器I0.0至I0.4为各个工作模式的启动输入，输入映像寄存器I1.0至I1.4为各个工作模式的停止输入。同时，通过位存储寄存器M0.0至M0.4来实现对舞台工作照明系统中不同灯具组合的选择性统筹操控，并且在各个工作模式之间设置了必要的互锁逻辑，用于保证在同一时间内只能有一种工作模式对舞台工作照明系统进行操控。另外，运用T37至T42定时寄存器在检修工作模式中加入了时序逻辑控制，各个定时寄存器分别依次做到递增1秒的延时，使得舞台工作照明系统处于检修模式时，避免瞬间同时开启，规避对供电系统形成冲击电流，保障供电电压的稳定性。网络6至网络12分别作为室外建筑照明、吊杆灯、静场灯、舞台灯、暗槽灯、台口灯、走道灯的驱动逻辑，其中Q0.0至Q0.6为输出映像寄存器，对应驱动KA1至KA7，最终使舞台工作照明系统在不同的工作模式中获得统筹操控效果。

3 结语

通过PLC对舞台工作照明系统的改造性应用，针对不同的舞台工艺要求和工作特点，定制不同的工作模式，有效避免了在演出工艺流程中舞台工作照明误操作的可能性，提高了舞台工作照明系统的可靠性，使得舞台演出的完整性得到了更好的呈现。

进一步说，如果在各个工作模式之间再加装操作权限智能管控设施，高效识别和限制不同舞台设备操作者或其他舞台活动群体的操作目的和行为，并且将这种智能识别和限制深化延伸到所有的舞台电气、机械、灯光、音响、安防等设备群中，就可以形成一个完整的智能网络舞台工艺体系与平台，这正是舞台技术工作者需要探求的此项技术根本之所在。endprint

1.2 清扫工作模式

该模式是针对场务工作者对舞台和观众席进行必要的清扫时所需要的不同舞台工作照明灯具组合而定义的工作模式。其控制要求为：开启吊杆灯和静场灯，用于给观众席和舞台台面提供必要的清扫照明。

1.3 演出工作模式

该模式是针对舞台处于即将演出或放映，以及演出或放映过程中所定义的舞台工作照明模式。其控制要求为：观众入场后即为演出的候场状态，所有舞台工作照明系统中（场灯除外）仅开启室外建筑灯具和观众席走道灯。当然，笔者在此将演出定义为晚场演出，在室外建筑照明的继电控制回路中还加装了电脑时间定时装置，通过预设时间来区别是日场还是晚场演出，形成对室外建筑照明灯具启闭操控的第二个控制条件。

1.4 会议工作模式

该模式是针对将剧场作为大型会议或讲座等场地使用时所需要的不同舞台工作照明组合而定义的工作模式。其控制要求为：开启吊杆灯、静场灯、台口灯。当然，同时还要在此类会议或讲座的过程中辅以必要的专业舞台灯具（如面光、耳光灯等）。

1.5 排练工作模式

该模式是针对舞台演出剧目排练过程所需要的不同舞台工作照明组合所定义的工作模式。其控制要求为：开启舞台灯、暗槽灯、走道灯，因剧目排练过程中仅需要为舞台技术工作者和演职人员提供必要的舞台上不同部位的通道照明即可，同时这也是保证舞台专业灯光艺术效果呈现的必然工艺要求。

2 PLC的应用与改造实现

2.1 原舞台工作照明系统三地控制继电原理

图1为舞台工作照明系统继电三地控制二次原理图。KT：只有室外建筑照明的继电控制回路具备延时闭合常开触点，该触点用于剧场晚场演出时控制室外照明的启闭，检修工作模式时只需将电脑定时器设为手动模式即可，其他舞台工作照明无需此延时常开触点，且控制回路相同。KA1-KA7为工作模式驱动继电器触点。

2.2 分配输入输出端口

图2为PLC控制系统图，其中，KA1-KA7输出继电器型号为：HF18FA/24-2Z1GDJ，线圈电压为DC 24V（内置续流二极管），KA1-KA7的一组常开触点分别与图1本地控制中相应的交流接触器KM常开触点回路并联，舞台监督盘和放映处控制调整为工作模式控制方式。

2.3 输入/输出分配表

2.4 系统工作原理简述

系统工作原理如下：

输入映像寄存器I0.0至I0.4为各个工作模式的启动输入，输入映像寄存器I1.0至I1.4为各个工作模式的停止输入。同时，通过位存储寄存器M0.0至M0.4来实现对舞台工作照明系统中不同灯具组合的选择性统筹操控，并且在各个工作模式之间设置了必要的互锁逻辑，用于保证在同一时间内只能有一种工作模式对舞台工作照明系统进行操控。另外，运用T37至T42定时寄存器在检修工作模式中加入了时序逻辑控制，各个定时寄存器分别依次做到递增1秒的延时，使得舞台工作照明系统处于检修模式时，避免瞬间同时开启，规避对供电系统形成冲击电流，保障供电电压的稳定性。网络6至网络12分别作为室外建筑照明、吊杆灯、静场灯、舞台灯、暗槽灯、台口灯、走道灯的驱动逻辑，其中Q0.0至Q0.6为输出映像寄存器，对应驱动KA1至KA7，最终使舞台工作照明系统在不同的工作模式中获得统筹操控效果。

3 结语

通过PLC对舞台工作照明系统的改造性应用，针对不同的舞台工艺要求和工作特点，定制不同的工作模式，有效避免了在演出工艺流程中舞台工作照明误操作的可能性，提高了舞台工作照明系统的可靠性，使得舞台演出的完整性得到了更好的呈现。

进一步说，如果在各个工作模式之间再加装操作权限智能管控设施，高效识别和限制不同舞台设备操作者或其他舞台活动群体的操作目的和行为，并且将这种智能识别和限制深化延伸到所有的舞台电气、机械、灯光、音响、安防等设备群中，就可以形成一个完整的智能网络舞台工艺体系与平台，这正是舞台技术工作者需要探求的此项技术根本之所在。endprint

1.2 清扫工作模式

该模式是针对场务工作者对舞台和观众席进行必要的清扫时所需要的不同舞台工作照明灯具组合而定义的工作模式。其控制要求为：开启吊杆灯和静场灯，用于给观众席和舞台台面提供必要的清扫照明。

1.3 演出工作模式

该模式是针对舞台处于即将演出或放映，以及演出或放映过程中所定义的舞台工作照明模式。其控制要求为：观众入场后即为演出的候场状态，所有舞台工作照明系统中（场灯除外）仅开启室外建筑灯具和观众席走道灯。当然，笔者在此将演出定义为晚场演出，在室外建筑照明的继电控制回路中还加装了电脑时间定时装置，通过预设时间来区别是日场还是晚场演出，形成对室外建筑照明灯具启闭操控的第二个控制条件。

1.4 会议工作模式

该模式是针对将剧场作为大型会议或讲座等场地使用时所需要的不同舞台工作照明组合而定义的工作模式。其控制要求为：开启吊杆灯、静场灯、台口灯。当然，同时还要在此类会议或讲座的过程中辅以必要的专业舞台灯具（如面光、耳光灯等）。

1.5 排练工作模式

该模式是针对舞台演出剧目排练过程所需要的不同舞台工作照明组合所定义的工作模式。其控制要求为：开启舞台灯、暗槽灯、走道灯，因剧目排练过程中仅需要为舞台技术工作者和演职人员提供必要的舞台上不同部位的通道照明即可，同时这也是保证舞台专业灯光艺术效果呈现的必然工艺要求。

2 PLC的应用与改造实现

2.1 原舞台工作照明系统三地控制继电原理

图1为舞台工作照明系统继电三地控制二次原理图。KT：只有室外建筑照明的继电控制回路具备延时闭合常开触点，该触点用于剧场晚场演出时控制室外照明的启闭，检修工作模式时只需将电脑定时器设为手动模式即可，其他舞台工作照明无需此延时常开触点，且控制回路相同。KA1-KA7为工作模式驱动继电器触点。

2.2 分配输入输出端口

图2为PLC控制系统图，其中，KA1-KA7输出继电器型号为：HF18FA/24-2Z1GDJ，线圈电压为DC 24V（内置续流二极管），KA1-KA7的一组常开触点分别与图1本地控制中相应的交流接触器KM常开触点回路并联，舞台监督盘和放映处控制调整为工作模式控制方式。

2.3 输入/输出分配表

2.4 系统工作原理简述

系统工作原理如下：

输入映像寄存器I0.0至I0.4为各个工作模式的启动输入，输入映像寄存器I1.0至I1.4为各个工作模式的停止输入。同时，通过位存储寄存器M0.0至M0.4来实现对舞台工作照明系统中不同灯具组合的选择性统筹操控，并且在各个工作模式之间设置了必要的互锁逻辑，用于保证在同一时间内只能有一种工作模式对舞台工作照明系统进行操控。另外，运用T37至T42定时寄存器在检修工作模式中加入了时序逻辑控制，各个定时寄存器分别依次做到递增1秒的延时，使得舞台工作照明系统处于检修模式时，避免瞬间同时开启，规避对供电系统形成冲击电流，保障供电电压的稳定性。网络6至网络12分别作为室外建筑照明、吊杆灯、静场灯、舞台灯、暗槽灯、台口灯、走道灯的驱动逻辑，其中Q0.0至Q0.6为输出映像寄存器，对应驱动KA1至KA7，最终使舞台工作照明系统在不同的工作模式中获得统筹操控效果。

3 结语

通过PLC对舞台工作照明系统的改造性应用，针对不同的舞台工艺要求和工作特点，定制不同的工作模式，有效避免了在演出工艺流程中舞台工作照明误操作的可能性，提高了舞台工作照明系统的可靠性，使得舞台演出的完整性得到了更好的呈现。

进一步说，如果在各个工作模式之间再加装操作权限智能管控设施，高效识别和限制不同舞台设备操作者或其他舞台活动群体的操作目的和行为，并且将这种智能识别和限制深化延伸到所有的舞台电气、机械、灯光、音响、安防等设备群中，就可以形成一个完整的智能网络舞台工艺体系与平台，这正是舞台技术工作者需要探求的此项技术根本之所在。endprint