Bewegte Szenen: Zahlreiche elektrische und hydraulische Antriebe bewegen in Theatern die Hebevorrichtungen und Versenkeinrichtungen oder ...

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Die Automatisierungsplattform Melsec System Q vereint im Multiprozessorbetrieb bis zu vier CPUModule für unterschiedliche Aufgaben auf einem Baugruppenträger und lässt sich auf der Grundlage einer breiten Palette von E/A-, Sonder- und Netzwerkmodulen flexibel den jeweiligen Anforderungen anpassen.

Die Verbindung der Steuerungen erfolgt über ein steckbares Modul für das deterministische Netzwerk Melsecnet/10, das auf einem redundanten Lichtwellenleiter- Ring beruht und die störungsfreie Kommunikation sicherstellt. Bis zu 100 elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebe lassen sich durch eine Steuerungseinheit kontrollieren. Durch Parallelschaltung mehrerer SPS-Systeme ist es möglich, mehrere hundert Achsen und 16 Bedienpulte in das Steuerungskonzept zu integrieren.

Die Kommunikation mit den Antrieben und Bedienelementen geschieht über Profibus-DP. Haupt-, Neben- und Gassenpulte sind zusätzlich über Ethernet miteinander verbunden. Ein Bediener kann unabhängig vom Standort auf alle Antriebe und Funktionen zugreifen, während gleichzeitig der Zugriff auf den anderen Pulten blockiert wird. Zur Wartung und Diagnose ist zudem ein Fernzugriff über ISDN bis hinunter in die Antriebsregler- Ebene möglich.

... wie im Musical Tarzan – die Darsteller in den Flugwerken.

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Die geschilderte Steuerungsarchitektur bietet mehrere Vorteile. „Die Verwendung von zwei in Bauart und Leistung unterschiedlichen SPS-Prozessoren, die sich gegenseitig überwachen, trägt dazu bei, systematische Fehler zu vermeiden und reduziert somit die Ausfallwahrscheinlichkeit", erläutert Stephan Hückinghaus und ergänzt: „Zugleich ist ein solches System im Vergleich zu identisch aufgebauten beziehungsweise voll redundanten Steuerungen wesentlich kostengünstiger - für Theater kein unerhebliches Argument."

Der modulare Aufbau erlaubt es zudem, alle Steuerungsaufgaben in einem Theater, von der Einzelsteuerung bis zur Komplettlösung für die Unter- und Obermaschinerie, mit einer einheitlichen Technik zu realisieren. Die Kosten liegen je nach Funktion und Größe der Anlage zwischen etwa 3500 Euro für eine einfache Kettenzugautomation und mehr als 1 Mio. Euro für eine komplexe Bühnensteuerung. Programmiert werden die SPS-Systeme mit der Programmiersoftware GX-IEC-Developer nach IEC 61131-3. Durch diese von der Hardware bis zur Software durchgängigen Standardisierung kann bei technischen Problemen in Notfällen sogar ein Techniker des Steuerungsherstellers helfen.

Über 600 Einsatzbefehle

Um in der Show und im Einrichtbetrieb die größtmögliche Sicherheit zu gewähren, ist zusätzlich zur Sicherheitstechnik eine einfache und übersichtliche Bedienung unerlässlich. Bei „Tarzan" erfolgt diese an zwei getrennten Bedienpulten für die Obermaschinerie und die Szenentechnik. Das Bedienkonzept des STC-Navigators reduziert die Bedienelemente auf ein Minimum.

Alles unter Kontrolle: Der Techniker steuert über Fahrhebel, Cue-Tasten und Touchscreen-Anzeigen am Bedienpult die programmierten Bewegungen auf der Bühne.

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Vier Fahrhebel, neun Cue-Start-Stopp-Tasten, ein Reset-Taster und ein Bypass von Not-End-Schaltern sind auf dem Bedienpult angeordnet. Alle weiteren Funktionen sind auf zwei großen Bildschirmen mit berührungsempfindlicher Bedienoberfläche verlagert und dort zentral erreichbar.

Die Bedienoberfläche selbst lässt sich individuell gestalten und gestattet eine einheitliche Steuerung aller Antriebsarten von der Untermaschinerie bis zum Schnürboden. Überdies enthält das Programm Fahrtabellen, eine Motordatenanzeige und verschiedene Fehleranalysesysteme, darunter ein Expertensystem, das auftretende Fehler nicht nur signalisiert, sondern sie sofort analysiert und die Fehlerursache rückmeldet. Sämtliche Daten stehen auch für die Fernwartung zur Verfügung.

Über die individuell gestaltbare Bedienoberfläche des STC-Navigators sind alle Funktionen und Informationen der Bühne und der Antriebe von den Bildschirmen aus zu erreichen.

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Mit einem Blick erhält der Bediener alle wichtigen Informationen und kann sich so ganz auf die Kontrolle des aktuellen Geschehens auf der Bühne konzentrieren. Das gesamte Musical ist in Einzelschritte unterteilt, deren Abfolge im Programm in einer Cue-Liste festgelegt ist. So ist auch die Flugbahn jedes einzelnen Darstellers, abgestimmt auf sein Gewicht, in der Steuerung programmiert. Erhält der Bediener den entsprechenden Einsatzbefehl, drückt er die zugehörige Cue-Taste am Bedienpult und die Antriebe setzen sich in Bewegung.

Fällt ein Darsteller aus, muss die Änderung im Programm eingeben werden, damit der Ersatzmann nicht unsanft auf der Bühne oder gar im Zuschauerraum landet. Während der Aufführung erhalten Darsteller und Techniker über 600 Einsatzbefehle, davon sind 130 für die szenischen Verwandlungen auf der Bühne bestimmt. Allein 300 Einsätze werden für die Flugbewegungen gegeben. Dabei ist die Cue- Abfolge teilweise so schnell, dass die Anweisungen nur noch über Lichtimpulse einer Lichtzeichenanlage weitergegeben werden können.

Autor: Dr. Norbert Poßberg ist freier Fachjournalist in Ratingen.

Abgestuftes Safety-Konzept

Die Safety-Lösung, die bei Tarzan für die Sicherheit der Darsteller sorgt, basiert auf der SPSTechnik von Mitsubishi Electric, ist jedoch eine Eigenentwicklung von Fülling und Partner. Der Grund: Als vor über 20 Jahren die Entscheidung für die modulare Steuerungstechnik des japanischen Automatisierungstechnik-Anbieters getroffen wurde, verfügte dieser noch über keine spezielle Safety-SPS. Heute ist dies anders: Neben einfachen Sicherheitsschaltgeräten für Standardaufgaben in kleineren Anwendungen hat Mitsubishi Electric seit 2007 eine modulare Sicherheitssteuerung für große Maschinen und komplette Produktionslinien im Portfolio.

Die fehlersichere SPS, deren zentrale Prozessoreinheit eine Sicherheitsarchitektur mit zwei Prozessoren aufweist, unterstützt bis zu 6144 dezentrale E/A-Punkte und bis zu 14 000 Programmschritte. Ein Speicher für 3000 Betriebs- und Fehlermeldungen macht die Sicherheitsabläufe transparent und erlaubt bei Störungen eine schnelle und detaillierte Analyse. Ein Master- und ein dezentrales E/A-Blockmodul für den standardisierten Sicherheitsfeldbus CC-Link-Safety runden die Palette ab. Das Mastermodul unterstützt bis zu 64 sicherheitsgerichtete und herkömmliche dezentrale E/AStationen in einem Netzwerk.

Das Blockmodul verfügt über 16 digitale Ein- und vier digitale Ausgänge mit Pulsfunktion. Bereits angekündigt ist zudem eine weitere Sicherheitssteuerung für lokale und kompakte Anwendungen in der Fertigungsautomation.

Die Musical-Spezialisten

Für Fülling und Partner war die Tarzan- Produktion nicht der erste Auftrag in Sachen Bühnenautomatisierung. Neben Opern- und Schauspielhäusern, wie das Nationaltheater Mannheim oder das Stadttheater Hagen, gehören nahezu alle großen Musicals zu den Referenzen des 1988 gegründeten 10-Mann-Unternehmens: unter anderem „Starlight Express" in Bochum, „Der König der Löwen" in Hamburg und „Der Schuh des Manitu" in Berlin. Neben der Realisierung von Bühnensteuerungen sind die Industrieund die Rechenzentrums-Automation weitere Säulen des Ingenieurbüros - angefangen vom SPS-Leitstand über komplexe Prozessleitsysteme, etwa für die Chipfertigung, bis hin zum Konsolenmanagement für die Großrechenanlage des Frankfurter Flughafens.