1 前言

在各類主題公園或旅游景點(diǎn)中，讓人身臨其境的體驗(yàn)式游樂設(shè)備成為游客們的追捧，通過真實(shí)場景或3D電影等與智能小車或平臺的運(yùn)動配合，虛實(shí)互動，讓游客穿梭在遠(yuǎn)古探險、災(zāi)難逃生等驚險刺激場景或置身于親子娛樂、科普教育等歡樂氛圍，產(chǎn)生真實(shí)震撼的感官。

在體驗(yàn)這些驚險震撼的項(xiàng)目之余，您可曾知道這背后可能就有Lenze的助力支持，是的！除了扣人心弦的故事情節(jié)、精彩絕倫的特效畫面，也離不開設(shè)備平臺細(xì)膩的動作配合與特效的無縫結(jié)合，這也是一套完整的自動化系統(tǒng)，甚至是相當(dāng)先進(jìn)的自動化系統(tǒng)。其中硬件設(shè)備的精確、穩(wěn)定、可靠是保證游客的體驗(yàn)效果的基本條件，同時實(shí)現(xiàn)不同等級的安全規(guī)范也是游樂設(shè)施的重中之重。Lenze作為業(yè)界最具創(chuàng)新性的企業(yè)之一，以驅(qū)動和自動化為核心競爭力，為游樂設(shè)施提供安全、高效、穩(wěn)定可靠的自動化系統(tǒng)，針對為不同的應(yīng)用要求提供靈活多變、量身定制的解決方案。

以下就電氣及控制方面介紹在游樂設(shè)施行業(yè)幾種典型應(yīng)用的Lenze解決方案。

2 行走應(yīng)用

在您體驗(yàn)游樂項(xiàng)目時，感覺身體在移動，這可能就是行走應(yīng)用，行走應(yīng)用為游樂平臺典型的應(yīng)用，根據(jù)平臺不同的要求和負(fù)荷情況等有不同的機(jī)械傳動形式，如輪式、Ω驅(qū)動、摩擦輪、鋼絲繩牽引等。

圖1：雙輪或四輪驅(qū)動（單電機(jī)或雙電機(jī)并聯(lián)）

圖2：Omega同步帶驅(qū)動

圖3：鋼絲繩牽引

圖4：摩擦輪驅(qū)動（有單或雙輪驅(qū)動及四輪驅(qū)動）

不同的行走傳動方式，根據(jù)控制要求的不同都有其量身定制的控制方案，實(shí)現(xiàn)位置、速度、轉(zhuǎn)矩或其組合控制。在多軸同步驅(qū)動中，可驅(qū)動器一拖多電機(jī)伺服控制，多軸同步控制，Lenze智能驅(qū)動的控制算法實(shí)現(xiàn)無論在彎道、坡道等復(fù)雜路況下的各軸負(fù)載均衡。

圖5：驅(qū)動器一拖二轉(zhuǎn)矩分配電氣原理示意

圖6：兩臺驅(qū)動兩臺電機(jī)電氣控制原理示意

在有一定要求的應(yīng)用場合，除行走電機(jī)伺服控制外，還需接入外部位置傳感器的實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，保證控制精度，通常外部位置傳感器為激光測距、條碼讀取或拉繩編碼器等。Lenze方案可按以下兩種方式實(shí)現(xiàn)，外部位置傳感器接入控制器和接入驅(qū)動器。

接入控制器：Lenze控制器作為伺服位置環(huán)，驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)速度環(huán)，形成全閉環(huán)控制。

接入驅(qū)動器：Lenze驅(qū)動器可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，驅(qū)動器接口可同時接入多路不同規(guī)格編碼器。

圖7：外部編碼器接入控制器和接入驅(qū)動器

3 多關(guān)節(jié)運(yùn)動應(yīng)用

串聯(lián)關(guān)節(jié)運(yùn)動應(yīng)用是當(dāng)前游樂設(shè)施應(yīng)用中重要方向，能易模擬出飛行、失重、俯沖等體驗(yàn)效果，類似工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，但相比工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，其設(shè)計的安全規(guī)范、運(yùn)動路徑的實(shí)時配合及與外圍輔助設(shè)施聯(lián)動等有較大不同，關(guān)節(jié)數(shù)量也因不同應(yīng)用由一軸到多軸不等。

圖8：多關(guān)節(jié)平臺示意圖

Lenze提供多種配置解決方案，根據(jù)功率和運(yùn)動軸數(shù)不同，驅(qū)動器可靈活選擇單軸驅(qū)動模塊或多軸驅(qū)動模塊，三相交流供電或直流母線供電，是否帶能量返饋單元等。根據(jù)運(yùn)動精度和響應(yīng)特性等不同，配置三相普通電機(jī)、120HZ高效電機(jī)、交流異步伺服電機(jī)、交流同步伺服電機(jī)等，可搭配Lenze全系列GNG和G500減速機(jī)產(chǎn)品。

圖9：多種供電配置示意圖

針對項(xiàng)目不同的功能需求，可選擇基于控制器或基于驅(qū)動的控制方式或混合搭配控制。在獨(dú)立的功能區(qū)域，基于驅(qū)動控制方式可獨(dú)立完成模塊功能，不受上位機(jī)影響，在故障或緊急情況下保障設(shè)備運(yùn)行到安全狀態(tài)；基于控制器控制方式，可統(tǒng)籌全面集中控制，便于多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動等。

圖10：基于控制器控制方案

圖11：基于驅(qū)動控制方案

4 Lenze 解決方案亮點(diǎn)

Lenze 將其在傳動及自動化行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成熟標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用模板服務(wù)于客戶。

Lenze眾多驅(qū)動器系列產(chǎn)品支持多種現(xiàn)場總線，可獨(dú)立完成復(fù)雜運(yùn)動控制功能，支持CIA402協(xié)議，均帶多重保護(hù)功能和高過載能力。

Lenze伺服驅(qū)動器集成STO安全功能，其中9400驅(qū)動器集成SM301安全模塊符合SIL 3 of IEC 61508 和 Category 3 / PL e of EN ISO 13849-1認(rèn)證，滿足更多安全功能。

圖12：SM301安全功能

Lenze伺服電機(jī)可選安全編碼器，單編碼理念安全功能，如下表參考：

注：倚賴速度型安全功能與SM301安全模塊有關(guān)，在安全應(yīng)用環(huán)境中僅使用一個單一反饋系統(tǒng)時，適用安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61800-5-2 [調(diào)速電功驅(qū)動系統(tǒng)-《安全要求- 功能說明》規(guī)定了反饋系統(tǒng)與電機(jī)軸連接的具體要求。這是因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)中就這點(diǎn)上的雙通道安全系統(tǒng)實(shí)際上被設(shè)計為單通道系統(tǒng)。如果機(jī)械連接設(shè)計尺寸過大，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)可排除故障“編碼器- 軸破損”或“編碼器-軸串行”。因此各個驅(qū)動解決方案的加速度不應(yīng)超過限定值。

Lenze控制器支持OMAC PackML標(biāo)準(zhǔn)編程，規(guī)范編碼標(biāo)準(zhǔn)，大大減少項(xiàng)目編程時間，提高代碼重復(fù)利用率。

完善的工程工具軟件，在項(xiàng)目概念階段到設(shè)計、調(diào)試、維護(hù)全程支持，協(xié)助您粗略估算、精準(zhǔn)選型、基本安全驗(yàn)證等，專業(yè)的開發(fā)調(diào)試軟件和維護(hù)診斷軟件適應(yīng)用于不同階段的專業(yè)技術(shù)人員和維護(hù)人員使用。