文章轉載自：演藝科技傳媒 作者：馬繼革 

移動組合墻體式LED屏（以下簡稱“移動LED墻”）項目位于北京市海淀區青龍橋街道頤和園路33號的光科技館正南門內側，是為實現“園區秀”展演開關門的儀式感而專門設計，于2020年10月投用。移動LED墻由左右兩扇墻體對拼組成，墻體部分的材質為304不銹鋼與LED造型屏相結合。每扇墻體分為上下兩部分，組合完成后整體高度4 m，最大寬度8 m。沒有演出時移動LED墻收放在圍墻內兩側，有演出時通過電動裝置將其滑移至道路中央組合成墻體式LED屏，配合燈光和水系統達到綜合演繹效果。投用至今，運行狀況良好，達到預期使用要求。

1 設計需求

1.1 遮蔽性

移動LED墻安裝在光科技館南門入口通道伸縮門內，由兩扇對開墻體組成。演出時面向人行道，起到遮蔽“圣火之光”雕塑的作用。

1.2 時限性

兩扇墻體白天存放在通道兩側，晚上演出時從兩側滑移至道路中間，組合成墻體式LED屏，演出完成退回到原來位置。移動就位見圖1。

圖1 墻體移動就位

1.3 水元素

移動LED墻頂部安裝水管，呈現水瀑表現模式。

1.4 機械感

墻體上層可實現分段升降排列組合效果，下降后落藏到下層墻體內。上升過程見圖2，組合完成見圖3。

圖2 上部墻體上升過程    圖3 移動LED墻組合完成

2 機械裝置

2.1 墻體構造

移動LED墻整體分上下兩部分：下部墻體由左右兩扇各自寬度為4.0 m、高度為2.0 m、厚度為 0.8 m的空心墻體對拼組成；上部墻體均分為6塊，左右兩側各3塊，不演出時隱藏在下部墻體腔內，演出時待下部墻體就位后從墻體腔內升到4.0 m高度，組合成墻體式LED屏。

墻體正面有橢圓形鏤空造型，每塊墻板上的橢圓形造型切割曲線順序連貫，不因為拼裝縫隙而影響其連貫性；正反面的亞光不銹鋼面板鋪裝平整度達到國家標準要求；安裝LED 屏的上部墻體分塊，其墻體背板可拆卸，便于LED 屏拆裝檢修。

2.2 運動方式及技術要求

兩扇下部墻體采用連桿滑塊機構，實現類似公交車門的開閉方式，開閉時間不超過20s；上部墻體的升降機構將其從下部墻體腔內升到演出高度，時間約10 s；推移定位機構將上部墻體推移到與下部墻體同一立面。上部墻體就位后，與下部墻體間的縫隙不超過LED屏拼裝模塊的間隙，即3 mm；墻體6個墻體分塊間距不超過10 mm。

移動LED墻運動過程中具備主動防護檢測安全裝置，當運動部分觸碰到異物或人體時，設備立即停止。

移動LED墻正常運動時如突發斷電，可手動啟閉，避免阻擋消防通道；設備突發異常，手動急停裝置可確保設備安全。

2.3 驅動裝置及導向裝置

驅動裝置高效可靠，啟停平穩；皮帶、鏈條、鋼絲繩等柔性傳動機構具有防松、張緊措施及必要的防水、防塵措施。

導向裝置確保支撐結構有足夠剛性和精度，有調節措施及必要的防水、防塵措施避免導向精度受影響。

2.4 穩定性與抗傾覆性能

1）整個墻體自動互鎖，以提高整個墻體的安全性和穩定性。兩扇下部墻體移動至演出位置時，對接縫自動實施互鎖；上部墻體升至演出位置時，上下墻體對接實施自動互鎖；演出結束后，自動解除互鎖，便于分別移動。

2）下部墻體設置隱藏式防傾覆支撐腿。在兩扇下部墻體背后適當部位各安裝兩條隱藏式支撐腿，不演出時收納在墻體內；演出時，當下部墻體拼合并互鎖后支撐腿自動伸出，與地面配套的定位電磁靴連接并鎖定；演出結束時，電磁靴斷電，支撐腿自動收回隱藏在墻體內。

3）移動LED墻設置強風自動警報和停演限制系統，一旦遭受五級或以上的強風，系統自動報警，上部墻體降入存儲位置，停止演出。

必要的技術措施提高了移動LED墻的抗傾覆性能，該裝置在存放位置可抵御八級強風，在演出時可抵御五級強風。

3 機械設計深化方案

3.1 技術路線

技術路線如圖4所示。

圖4 移動組合墻體式LED屏技術路線圖

3.2 技術平臺

使用ProE、ANSYS及EPLAN等軟件。

3.3 技術參數

技術參數如表1所示。

4 墻體有限元法計算

墻體各單元的有關參數采用有限元法進行計算。如圖5～圖11所示。

5 機械系統

5.1 連桿滑塊機構

移動LED墻的兩扇墻體采用連桿滑塊機構滑移，實現類似“公交車門”式的開閉運動。墻體框架為不銹鋼材質，連桿滑塊機構及驅動結構為碳鋼材質。墻體開閉機構示意圖見圖12。

圖12 墻體開閉機構示意圖

兩扇墻體雖然運動形式與“公交車門”開閉方式類似，但其結構、驅動方式完全不同。單扇墻體需承受近10 kN的水平方向風力載荷，以及負載懸挑較大的自重。

公交車門寬度小于高度，直線導向位于上方門框處。本項目考慮到大門處為消防通道，因此大門上方無法布置橫梁及軌道結構；重載直線導向裝置如果布置在大門下方通道位置，則需要深挖基礎，且重載直線導向裝置有較高的剛性、防塵、防水要求，車輛碾壓道路、灰塵雨水等也會對導向裝置的正常使用和壽命造成較大影響；最重要的是，本項目下方有運營的地鐵線路，深挖基礎受到一定限制。因此，最終決定將直線導向裝置布置在大門兩側。

兩扇墻體下部設置有彈性輪組，可分擔墻體自重，降低結構的負載。

墻體開閉狀態如圖13～圖17所示。

5.2 升降運動機構

每扇墻體設有3個等寬度升降墻體分塊，可獨立定速升降。如圖18所示。演出面為透明聚碳酸酯板，背面為鋁合金或不銹鋼穿孔板。升降墻體分塊框架材質為鋁合金，由直線導軌做導向，齒輪齒條傳動，減速電機驅動。

圖18 后視圖：升降墻體分塊上升上限位置

5.3 平移運動機構

升降墻體分塊上升至上限位置后，向前推移至下部墻體同一立面，確保水系統流動自然順暢。平移機構使用斜槽導向裝置，與升降系統共用動力裝置。

5.4 安全裝置

5.4.1 安全防夾裝置

兩扇墻體閉合處設有防剪切裝置。當墻體閉合時，觸碰到人體或其他異物，墻體閉合動作停止，防止造成人身傷害或設備損壞。

5.4.2 應急開啟裝置

墻體設有手動開啟裝置。當墻體閉合時發生異常斷電、火災等突發狀況時，能夠確保證墻體在斷電狀況下手動開啟。

6 電氣控制系統

6.1 系統組成

該系統由人機界面的控制臺、控制中心的故障安全型主PLC及網絡柜、墻體安裝的PLC子站、墻體開合電機驅動箱、墻體分塊升降電機驅動箱、機組供配電、急停鏈路、工業以太網絡、工業現場網絡構成。控制中心預留外接指令接口接收協調指令。墻體供電、控制、網絡等線纜采用柔性移動線纜。

墻體開閉與墻體分塊升降驅動采用矢量變頻器控制電機及其制動器。檢測部件由位置檢測開關、電機編碼器、墻體邊緣檢測開關等構成。

墻體內置分布I/O控制站、矢量變頻器、能耗制動單元、驅動和控制線路、工業環網網絡、急停鏈路及低壓電器等。系統由控制臺集中操作，控制臺兼具工作站和操作站功能。

6.2 功能與原理

控制臺具備工作站功能，能夠完成對各子站的編場、調度、時間軸支配下的軌跡規劃等任務，與主站PLC之間經由工業控制網絡鏈接。限位開關常閉檢測、正常/短路/斷線的電流環法檢測、配套軟件測試等措施完備。調速、定位等節奏和順序的編場由控制臺獨立完成或按更上級的中控指令完成。

6.3 技術實現

通過電機矢量變頻器控制、PLC編程、現場網絡通訊、本質安全和安全完整性、閉環調速定位、電氣驅動與邏輯、電磁兼容等技術實現。

7 機械設計方案特點

★系統集成集散靈活，機械結構重量輕；

★電機矢量變頻控制，變速段平滑、噪音低、安全性高；

★融合了實時時鐘同步的現場網絡通訊；

★基于網絡分布式子站和變頻器驅動；

★無源分光器內置了PLC和其他控制功能，本地位置、速度和時間軸控制等；

★I/O擴展能力、開關位置、數字位置；★具備安全扭矩停止功能（STO）；★內部集成線性濾波器、制動斬波器；

★配置可視觸控屏上位機，系統操控時既可以作為控制客體也可以作為控制媒體，提供了中控實現的手段。

通過對移動組合墻體式LED屏機械設計方案解析，分解原理構造，明晰設計理念，為類似機械設計方案的設計積累經驗，提供參考。