1 前言

在各類主題公園或旅游景點中，讓人身臨其境的體驗式游樂設備成為游客們的追捧，通過真實場景或3D電影等與智能小車或平臺的運動配合，虛實互動，讓游客穿梭在遠古探險、災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)生真實震撼的感官。

在體驗這些驚險震撼的項目之余，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，也離不開設備平臺細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)，甚至是相當先進的自動化系統(tǒng)。其中硬件設備的精確、穩(wěn)定、可靠是保證游客的體驗效果的基本條件，同時實現(xiàn)不同等級的安全規(guī)范也是游樂設施的重中之重。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施行業(yè)幾種典型應用的Lenze解決方案。

2 行走應用

在您體驗游樂項目時，感覺身體在移動，這可能就是行走應用，行走應用為游樂平臺典型的應用，根據(jù)平臺不同的要求和負荷情況等有不同的機械傳動形式，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（單電機或雙電機并聯(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)動器一拖多電機伺服控制，多軸同步控制，Lenze智能驅(qū)動的控制算法實現(xiàn)無論在彎道、坡道等復雜路況下的各軸負載均衡。

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)動兩臺電機電氣控制原理示意

在有一定要求的應用場合，除行走電機伺服控制外，還需接入外部位置傳感器的實現(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)動器可獨立實現(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)運動應用

串聯(lián)關(guān)節(jié)運動應用是當前游樂設施應用中重要方向，能易模擬出飛行、失重、俯沖等體驗效果，類似工業(yè)機器人的應用，但相比工業(yè)機器人應用，其設計的安全規(guī)范、運動路徑的實時配合及與外圍輔助設施聯(lián)動等有較大不同，關(guān)節(jié)數(shù)量也因不同應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)運動精度和響應特性等不同，配置三相普通電機、120HZ高效電機、交流異步伺服電機、交流同步伺服電機等，可搭配Lenze全系列GNG和G500減速機產(chǎn)品。

圖9：多種供電配置示意圖

針對項目不同的功能需求，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。在獨立的功能區(qū)域，基于驅(qū)動控制方式可獨立完成模塊功能，不受上位機影響，在故障或緊急情況下保障設備運行到安全狀態(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

Lenze 將其在傳動及自動化行業(yè)內(nèi)的應用經(jīng)驗轉(zhuǎn)換成熟標準的應用模板服務于客戶。

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

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認證，滿足更多安全功能。

圖12：SM301安全功能

Lenze伺服電機可選安全編碼器，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)標準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)與電機軸連接的具體要求。這是因為機械系統(tǒng)中就這點上的雙通道安全系統(tǒng)實際上被設計為單通道系統(tǒng)。如果機械連接設計尺寸過大，標準應可排除故障“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超過限定值。

Lenze控制器支持OMAC PackML標準編程，規(guī)范編碼標準，大大減少項目編程時間，提高代碼重復利用率。

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