Bühnentechnik

Theater Duisburg

Auch nach Jahrzehnten oder Jahrhunderten faszinieren ihre Werke weiter das Publikum. Ganz im Gegensatz dazu war zuletzt die Bühnentechnik merklich in die Jahre gekommen. In der Spielzeit 2010/11 ließ das Haus für Oper, Ballett, Schauspiel und Konzerte deshalb neue elektrische Ausrüstung zum Betrieb der Maschinerie hinter den Kulissen installieren.

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Branchenspezialisten Unican

Züge, Gestänge und die übrige bewährte Mechanik sowie ein Großteil der schon länger vorhandenen Getriebemotoren tun zwar weiter ihren Dienst, angesteuert aber werden sie nun von einem neuen System des Branchenspezialisten UNICAN. Die hochverfügbare Komplettlösung erfüllt das Sicherheitsniveau SIL 3. Sie umfasst HMI-Pulte, eine leistungsfähige Software sowie zahlreiche konfektionierte Schaltschränke mit modernen Achs-Controllern, die Dutzende von Antriebseinheiten über neue Frequenzumrichter ansprechen.

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Sicherheit ist Trumpf

Handbediente Scheinwerfer, Vorhänge und Bühnenelemente sind in Opern und Theatern längst zur Ausnahme geworden. Heute sorgt komplexe Automatisierungstechnik samt einer Vielzahl von Antriebseinheiten dafür, dass während einer Vorstellung zur rechten Zeit schwere Prospekte zum Wechsel des Bühnenbilds verfahren werden, Spots immer wieder neu in Position gebracht oder Sound- und Videoanlagen präzise aufeinander abgestimmt betrieben werden. Die Neusser UNICAN GmbH zählt zu den wenigen Herstellern umfassender Automatisierungs-, Bedien- und Steuerungslösungen für Bühnen aller Art. Mit dem OpenCue-Paket rund um die gleichnamige Software erhalten Opern, Theater, Kongresszentren und ähnliche Institutionen ein zeitgemäßes System mit fest installierten oder wahlweise tragbaren Bedienkonsolen. Die HMI-Geräte ermöglichen über ihre grafische Oberfläche den komfortablen Zugriff, die laufende Überwachung und eine flexible Show-Programmierung von bis zu 240 Antrieben in Ober- und Untermaschinerie einer Bühne. In Opern und Theatern ist es praktisch unvermeidlich, dass viele Züge und andere Einrichtungen unmittelbar in der Nähe der künstlerischen und technischen Mitarbeiter – und nicht selten auch unweit des Publikums – betrieben werden. Dass dabei auch häufig schwere Lasten gehoben und verfahren werden, erhöht das Gefährdungspotenzial noch weiter. Sicherheitsvorkehrungen zur Vermei-dung schwerer Unfälle sind deshalb Pflicht. Meist müssen die sicherheitsrelevanten elektrischen Komponenten das Sicherheitsintegritätslevel SIL 3 gemäß EN 61508 gewährleisten.

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Hundertfach modernisierte Antriebselektronik

Diese Anforderung galt auch im Theater Duisburg für die neu zu installierenden Systeme. Die Modernisierung der Bühne betraf 74 Antriebe der sogenannten Obermaschinerie, das heißt vor allem solche zum Bewegen von Seil- und Kettenzügen oberhalb des Bühnenraums, sowie 39 Antriebe an insgesamt sechs Podien und Schrägstellern der Untermaschinerie. Für die neue Steuerungslösung installierte UNICAN drei Bedienpulte, von denen zwei mit 2 x 22‘‘-Zoll-Bildschirmen und eines mit einem 19‘‘-Panel ausgestattet wurden. Die Anzeigen lassen sich wahlweise aufstellen oder flach auf dem Pult liegend bedienen. Eingaben können sowohl direkt per Touchscreen-Display erfolgen als auch über die in der jeweiligen Aluminium-Konsole integrierte Tastatur samt diversen hinterleuchteten Sondertasten, zwei Joysticks und einem Trackball. Für Standortwechsel bei Bedarf wurden die Konsolen mobil ausgelegt. Als Ergänzung zu diesen festen Plätzen wurde ein tragbares Handheld-HMI mit 12‘‘-Touchscreen geliefert. Den größten Teil der Systeminstallation machten jedoch konfektionierte Schaltschränke für die über 100 Antriebe aus. An jedem von ihnen kommt ein Achsrechner der Typreihe ICU zum Einsatz. Diese intelligenten Elektronik-Einheiten arbeiten unabhängig von der Art der angeschlossenen Antriebe, können also prinzipiell neben elektrischen auch hydraulische oder pneumatische Lösungen ansprechen. Die Controller bieten eine doppelte CAN-Schnittstelle, unterstützen CANopen und sind zudem mit zwei Eingängen für SSI-Encoder sowie mit einem eingebauten Not-Aus-Relais ausgestattet. Für SIL 3-Anwendungen werden die Achsrechner von UNICAN als Dual Channel-Ausführungen angeboten.

Zuverlässige Frequenzumrichter

Im Theater Duisburg steuern die Achsrechner Elektromotoren an. Jeder der über hundert konfektionierten Schaltschränke ist dazu mit einem Frequenzumrichter des Typs SK 535E von NORD Drivesystems bestückt. Gefragt war für die Bühnenantriebe zuverlässige Leistungselektronik, die sich nahtlos in das Sicherheitskonzept der umfangreichen Systemlösung von UNICAN eingliedern ließ und die eine passende Funktionsaustattung mit einem überzeugenden Kosten-/Leistungsverhältnis verbinden konnte. Die aktuelle Schaltschrank- Umrichterbaureihe von NORD bot dafür geeignete Geräte.

Alle Umrichter der Familie SK 500E bringen serienmäßig ein integriertes Bremsenmanagement, Brems-Chopper und Netzfilter sowie sensorlose Stromvektorregelung mit. Mit fünf parametrierbaren Steuereingängen, zwei Analogeingängen, einem Analogausgang und zwei Relaisausgängen stellen bereits die Basisvarianten der Baureihe flexible Anschlussoptionen zur Verfügung. Aus der Serie, die derzeit mit Motornennleistungen bis 37 kW erhältlich ist, wurden für das Theater Duisburg Geräte der Variante SK 535E in den Baugrößen 5 und 6 mit 11 kW bzw. 22 kW Leistung ausgewählt. Über die beschriebene Grundausstattung hinaus verfügen diese Ausführungen noch über je zwei zusätzliche digitale Ein- und Ausgangskanäle sowie einen TTL-Eingang zur Drehzahl- und Drehmomentregelung. Das Modell SK 535E unterstützt die Funktion „Sicherer Halt“ nach EN 954-1 bzw. EN 13849-1 (bis maximal Sicherheitskategorie 4, Stop-Kategorie 0 und 1) und ist mit einer direkt auf der Platine integrierten CANopen-Schnittstelle ausgerüstet. Zum Ausstattungsspektrum gehört überdies das POSICON-Modul, das leistungsfähige Funktionen zur Positioniersteuerung zur Verfügung stellt. Wahlweise kann außerdem die Steuerkarte eines SK 535E von einer externen 24 V-Quelle versorgt werden. Auch bei abgeschalteter Leistung lässt sich dann auf Parameterdaten und die Busschnittstelle zugreifen, was die Online-Verfügbarkeit erhöht und auch spezielle Anwendungen wie Evakuierungsfahrten von Aufzügen möglich macht.

Fazit

Mit neuer Automatisierungstechnik zur Ansteuerung von über 100 Antrieben der Ober- und Untermaschinerie hat das Theater Duisburg eine Systemlösung erhalten, die Sicherheitsanforderungen gemäß SIL 3 erfüllt und eine zeitgemäße, komfortable Bedienung sowie die Programmierung ganzer Vorstellungen an Touchscreen-Bedienplätzen ermöglicht. Kernbestandteil der elektrischen Ausrüstung sind zahlreiche konfektionierte Schaltschränke für die Bühnenantriebe, die die teils weitergenutzten Elektromotoren über neue Frequenzumrichter und intelligente Achsrechner funktional sicher an das moderne Steuerungssystem anbinden.