Prológus: Egy színpad, ami nem áll meg
Eljött a nagy nap, amire vártam. Végre készen állt minden, hogy a megannyi megelőző próba és tesztelés után a világot jelentő deszkákra „állhassak".
Így mesélné a történetét az Erkel Színház forgószínpada, ha beszélni tudna. De persze nem tud – mert a forgószínpad nem ember. Acélból, alumíniumból, motorokból és vezetékekből áll. Mégis, ha az az ember, aki megalkotta, belelát a működésébe, szinte élőnek látja. Mert minden mozdulatában szándék van, minden fordulásában logika, és minden megállásában precízió.
Ez a történet arról szól, hogyan került egy PLC-vezérelt forgószínpad az ország egyik legpatinásabb operaházába – és hogyan lett belőle a színházi varázslat láthatatlan cinkosa.
Az Erkel Színház: ahol a technika a művészet szolgálatába áll
Az Erkel Színház Magyarország legnagyobb befogadóképességű operaháza. Az 1911-ben megnyitott, azóta többször felújított épület a Köztársaság téren áll, és a Magyar Állami Operaház társulatának második otthona. A nézőtér közel 1900 fő befogadására alkalmas, a színpad pedig – nos, a színpad az, ami minket most érdekel.
Egy modern operaházi színpad nem egyszerűen egy emelvény, amin a művészek énekelnek. Ez egy komplex mechanikai rendszer, amelynek mozognia, süllyednie, emelkednie és – igen – forognia kell. Mégpedig úgy, hogy a közönség ne a technikát lássa, hanem a varázslatot.
A forgószínpad ötlete nem új – az első forgóeszközöket már a 18. századi japán Kabuki színházakban alkalmazták. De a modern, PLC-vezérelt forgószínpad egy teljesen más szint. Ez már nem egyszerűen „forog": ez előre beprogramozott koreográfia szerint, változó sebességgel, több tengely mentén, szinkronizáltan mozog – és mindezt úgy, hogy a színpadon álló énekesek ne is érezzék a mozgást.
A projekt: szállítás, összeépítés, életre keltés
Amikor a forgószínpad megérkezett az Erkel Színházba, darabokban érkezett. Részekre szedve, dobozokba csomagolva, mint egy óriási 3D-s puzzle. A mérnökök szíve ilyenkor ver egy nagyot: eljön az a pillanat, amikor a tervrajzból valóság lesz.
Nagy kő esett le a szívemről, mikor útnak indultunk új otthonom felé – mesélné a színpad. Szusszanásnyi időm sem volt, és máris azokon a bizonyos deszkákon találtam magam, igaz még kicsit szétszórtan. Alig telt el másfél óra és újra önmagam lehettem teljes egészében.
Másfél óra. Ennyi idő kellett ahhoz, hogy a szétszedett forgószínpad a helyére kerüljön. Ez nem véletlen – a tervezés során pontosan erre optimalizáltak. Egy színházban a leállási idő kritikus: minden nap, amit az összeépítéssel töltenek, egy nap, amikor nem lehet előadást tartani.
A szív: 7 motor és 2 frekvenciaváltó
A forgószínpad két fő elemből áll: egy gyűrűből (a külső, nagyobb körből) és egy tárcsából (a belső, kisebb körből). Mindkettő képes önállóan forogni, különböző sebességgel, különböző irányba – sőt, össze is kapcsolhatók, hogy együtt, szinkronban mozogjanak.
A mozgatáshoz összesen 7 darab 1,5 kW-os dörzshajtásos meghajtó motor áll rendelkezésre: 4 a gyűrű, 3 a tárcsa forgatásához. A dörzshajtás (friction drive) egy elegáns megoldás színpadi forgóeszközöknél – a motor egy gumiborítású kerékkel nyomódik a forgószerkezet peremének, és súrlódás révén adja át az erőt. Előnye, hogy gyakorlatilag hangtalan, ami egy operaházban nem luxus, hanem alapkövetelmény.
De a motorok önmagukban csak egyetlen sebességgel tudnának forogni. Egy forgószínpad viszont nem így működik – hol lassan, alig észrevehetően kell fordulnia, hol gyorsan, drámaian. Ezt a 2 darab frekvenciaváltó teszi lehetővé: egy a gyűrű, egy a tárcsa motorjaihoz. A frekvenciaváltó a motor tápfeszültségének frekvenciáját módosítja, ezzel változtatva a forgási sebességet – finoman, fokozatmentesen, nullától a maximumig.
Az agy: egy Omron PLC, ami mindent összetart
A motorok és a frekvenciaváltók a színpad végtagjai és izmai. De ki koordinálja az egészet? Ki mondja meg, hogy a gyűrű most jobbra forogjon 30%-os sebességgel, miközben a tárcsa balra forog 50%-kal, aztán 3 másodperc múlva mindkettő álljon meg pontosan 127,5 fokos szögben?
A válasz: egy Omron PLC.
Ez a PLC a forgószínpad agya. Benne fut az a komplex program, amely minden mozgást, minden sebességváltozást, minden megállást és indulást vezérel. A program nem egyszerű – több ezer programsor, amelyek figyelembe veszik a motorok terhelését, a pozícionálás pontosságát, a biztonsági feltételeket és az előre eltárolt koreográfiákat.
A kezelést egy hosszú kábel végén elhelyezett kezelőpult biztosítja, ami rengeteg gombot, potmétert és egy HMI (Human Machine Interface) kijelzőt tartalmaz. A HMI-n az operátor valós időben látja a színpad pozícióját, sebességét, az aktuális üzemmódot, és a betöltött előadás koreográfiáját.
Három üzemmód: a rugalmasság művészete
A forgószínpad három üzemmódban képes működni, és ez a három mód együtt fedi le az összes elképzelhető színházi szituációt:
Kézi üzemmód: Az operátor közvetlenül irányítja a gyűrűt és a tárcsát a potméterek és gombok segítségével. Ez a mód a próbákon, a díszletépítésnél és a finomhangolás során nélkülözhetetlen. A rendező mondja: „kicsit jobbra, állj, kicsit vissza" – és az operátor valós időben reagál.
Félautomata üzemmód: Az operátor előre beállított pozíciókat hív elő, és a PLC automatikusan végrehajtja a mozgást. Ez olyan, mint egy lift: megnyomod a gombot, és a PLC elvégzi a többit – a gyorsítást, a lassítást, a pontos megállást.
Automata üzemmód: A teljes koreográfia előre be van programozva. Az operátor elindítja, és a PLC végigviszi a teljes mozgássort: a forgásokat, a megállásokat, a sebességváltozásokat – pontosan úgy, ahogy az előadás kívánja. Az egyes előadások koreográfiái elmenthetők és bármikor visszahívhatók.
Sőt, van egy negyedik lehetőség is: szinkronmozgás reteszelés nélkül. Normál esetben a gyűrű és a tárcsa fizikai aktuátorokkal összekapcsolható, hogy együtt forogjanak. De a PLC képes arra is, hogy a két elem szinkronban mozogjon mechanikai reteszelés nélkül, pusztán a program által – ez a legbonyolultabb és leglátványosabb üzemmód.
Pozícionálás: honnan tudja, hol áll?
Egy forgószínpadnál a legkritikusabb kérdés: honnan tudja a rendszer, hogy éppen hol áll? Ha a díszlet egy meghatározott szögben kell álljon a közönséggel szemben, a pontosságnak milliméteres – pontosabban fokos – nagyságrendűnek kell lennie.
A rendszer két különböző technológiát használ a két elemhez:
A gyűrűn egy vonalkód-olvasó rendszer gondoskodik a pozícionálásról. A gyűrű peremébe vonalkódok vannak beépítve, és ahogy a gyűrű forog, a leolvasó folyamatosan követi a pozíciót. Ez a megoldás abszolút pozíciót ad – vagyis bekapcsolás után azonnal tudja, hol áll, kalibrálás nélkül.
A tárcsán egy inkrementális jeladó (enkóder) végzi ugyanezt a feladatot. Az inkrementális jeladó impulzusokat generál forgás közben, és ezekből az impulzusokból a PLC kiszámítja a szögelfordulást. Ez relatív mérés – referenciapont szükséges az induláskor –, de rendkívül pontos és gyors.
Az a rengeteg adatmennyiség – pozíció, sebesség, terhelés, üzemmód, biztonsági állapotok – mind az Omron PLC-ben összpontosul, egyetlen programban, ami milliszekundumonként frissül.
A színpadon: amikor a technika láthatatlanná válik
A forgószínpad igazi próbája nem a műhelyben van, és nem a tesztelésnél. Az igazi próba az, amikor a közönség leül, a lámpa elsötétül, és az előadás elkezdődik.
Amikor a forgószínpad működik – úgy, ahogy kell –, senki nem veszi észre. A közönség a művészeket nézi, a zenét hallgatja, az érzelmeket éli át. Nem gondolkodik azon, hogy a díszlet hogyan került a helyére, hogyan fordult meg 180 fokkal három másodperc alatt, vagy hogyan állt meg milliméter pontossággal. A legjobb technika az, ami láthatatlan.
De a mérnök – aki a nézőtéren ül, és tudja, mi történik a színpad alatt – az lát mindent. Látja a hét motor szinkron munkáját, a frekvenciaváltók sima gyorsítását és lassítását, a PLC ciklusról ciklusra futó programját, a vonalkód-olvasó folyamatos visszajelzését. És büszke.
Szerencsére már máshol is megmutathattam, mire vagyok képes. Többször volt szerencsém fellépni az Operában, egy alkalommal a Szegedi Szabadtéri Játékokon is részt vehettem. Büszke vagyok rá, hogy számos előadás sikerének aktív részese lehettem, és megannyi művésznő és művész megtisztelt lábnyomával, melyeket azóta is magamon viselek.
– A forgószínpad „vallomása"
A kulisszák mögött: amit senki nem lát
Amit a közönség lát, az a jéghegy csúcsa. Ami mögötte van – a tervezés, a programozás, a tesztelés, a hibakeresés, az optimalizálás – az a valódi munka. Néhány kulisszatitok:
A zajszint: Egy operaházban a háttérzajnak mérhetetlen csendnek kell lennie. A dörzshajtás és a frekvenciaváltós meghajtás kombinációja biztosítja, hogy a forgás gyakorlatilag hangtalan legyen. A frekvenciaváltók finom, S-görbés gyorsítást alkalmaznak, ami nemcsak a zajt csökkenti, hanem a mechanikai terhelést is.
A biztonság: A színpadon emberek állnak – énekesek, táncosok, statiszták. Egy váratlan mozgás, egy hirtelen megállás vagy indulás sérülést okozhat. A PLC-program ezért többszörös biztonsági logikát tartalmaz: vészleállító gombok, terhelésfigyelmeztetés, sebességkorlátozás, pozícióellenőrzés – minden meg van duplázva, mert az emberi biztonság nem tűr kompromisszumot.
Az előadások mentése: Minden előadáshoz tartozik egy „koreográfia" – a forgások, sebességek, megállások pontos szekvenciája. Ezek az Omron PLC memóriájában tárolódnak, és bármikor visszahívhatók. Ha hat hónap múlva újra műsorra kerül egy opera, az operátor egyetlen gombnyomással betölti a korábban elmentett programot, és a forgószínpad pontosan úgy mozog, mint legutóbb.
Epilógus: az örökös körforgás
Ez a projekt – az Erkel Színház forgószínpada – nem egy tipikus ipari projekt. Itt nem termelékenységről van szó, nem hatékonyságról, nem ROI-ról. Itt arról van szó, hogy a technika képes kiszolgálni a művészetet. Hogy egy PLC-program képes hozzátenni az élményhez, amit egy operarajongó átél a nézőtéren.
És talán pont ez a legszebb az ipari automatizálásban: hogy nem mindig gyárakban, nem mindig szürke csarnokokban van a helye. Néha a technika a legváratlanabb helyeken bukkan fel – egy operaház színpadán, ahol a motorok a művészet ritmusára forognak, és a PLC programja a zene ütemére táncol.
Most forognom kell tovább, nincs megállás – csak az örökös körforgás…