其中EP電氣柜主要功能是提供CP控制盤所在地及主要單元的24V工作電壓。EP電氣柜提供輸入電壓的設備還包括:數據控制器(DC)、MR-10總線的總線主機(BM)、耦合單元、狀態計算機(SM)和編程計算機(RC)的網絡、通過CP控制盤的計算機連接器的網絡、CP插座里的主控單元等。
EA電氣柜的主要功能是提供電力配電器(總線分配器)、SC控制盤、SC插座及各種驅動器主控單元的24V工作電壓。EA電氣柜提供輸入電壓的設備還包括:驅動器的高階軸計算機(雙通道控制升降臺1和升降臺2)、主控單元、SC控制盤的計算機、各種驅動器的SC插座的網絡、軸控制器(BLE)、通過軸控制器單元連接器的網絡等。
2 故障梳理
15年來,該系統總共出現故障320多起,基本上涵蓋了操作層、控制層及執行層三個層級。其中出現故障頻率較高的是軸控制器、變頻器、保險、BTH板。故障比例如圖3所示。
發生的電氣故障按出現的頻率可分為兩大類:經常性故障和偶發性故障。其中經常性故障主要包括:軸控制器、變頻器、保險、BTH板等;偶發性故障主要包括:載荷控制器、升降臺塊鎖定裝置、繼電器、主控接觸器、變頻器風扇、數據總處理器(HUB)、編碼器等。
3 故障案例
在電氣系統中,保險的作用不用贅述,它作為電氣系統的守護排頭兵,必須守好第一關。戲劇場電氣系統中的保險分為兩類:供電路保險和信號路保險。由于外網電路輸入不穩定或者系統開啟時造成的瞬間電流過大,從而導致保險熔斷是保險損壞的最主要原因。因此,要經常性地檢查各類保險的使用情況,確保各類保險能起到即時熔斷的作用,保護整個電氣系統不受到電流沖擊。
該系統采用一個軸控制器控制四個驅動器動作的控制模式。這種模式有利于節約成本,但是弊端就是損壞一臺軸控制器會導致四個裝置驅動器不能動作。
變頻器出現故障的頻率比較高。導致這些故障發生的原因可能是環境、電壓、設備老化、使用過載等。戲劇場設備使用環境是處于國際一流水平的,常年恒溫恒濕,所以環境不應是主要原因。而且國家大劇院對工作人員操作設備有嚴格的規范要求,使用過載也不應是主要原因。因此,變頻器的故障原因主要在于設備老化等。
對變頻器故障的故障點、種類、原因進行判斷時,首先應根據控制面板的錯誤代號進行初步判斷,然后觀察變頻器上的指示燈信號是否正常來排查故障點。變頻器的故障處理可以嘗試斷電重啟進行復位,以及重置使用參數等方法,如發現變頻器元器件損壞則需要更換新的變頻器。2020年曾出現過吊桿在按激活鍵以后設備運行之前緩慢向上或向下移動,最后通過吊桿變頻器參數重置的方法消除了此現象。
接觸器是電氣系統中使用頻率最高的電氣元件,是配電柜、電控柜等重要的組成部分,是電氣系統重要的電力控制部件。由于該系統老化,接觸器出現的故障頻率也在逐年攀升,主要表現為接觸器吸合不緊、燒毀等。其中主要原因就是由于常年使用造成接觸器的觸頭處形成積碳,從而導致吸合不緊。因此,在設備使用維護中應對接觸器加強檢查,及時更換有問題的接觸器,以免對電氣系統的供電造成影響。
在舞臺機械電氣控制系統中,繼電器是其中必不可少的部件。繼電器的種類很多,通常分為保護繼電器和控制繼電器兩大類。該系統曾發生因繼電器損毀致使轉臺不能轉動的故障。該系統的電磁式繼電器和時間繼電器見圖4。

繼電器也是故障高發的部件,故障的發生和使用條件有著密切的關系。在使用過程中,在非必要情況下,應避免向繼電器長時間通電,以免繼電器線圈長時間處于高溫狀態導致線圈燒毀。另外,繼電器觸點接觸不良也是引發故障的重要原因。由于繼電器觸點表面氧化腐蝕、附著灰塵異物等,或者設備使用中長時間震動都會導致繼電器觸點接觸不良。
經過多年的使用,該系統還出現過載荷傳感器失效、BTH電路板燒毀、溫度傳感器失靈、編碼器定位不準等故障。這些故障均屬于偶發性故障,也應加以關注。
總的來說,該系統是一套成熟、穩定的機械電氣控制系統,是以歐洲國家多年的舞臺表演使用經驗為基礎開發的系統,有很多方面值得借鑒學習。同時,隨著舞臺表演的多元化,也對舞臺機械系統提出了更高的要求,對維護人員也有了更大的挑戰。一套舞臺機械系統的使用年限一般為10~15年,如何在這么長的時間里保障系統的安全穩定運行,是值得進一步研究和探討的課題。