林自炎, 技术支持工程师, 伦茨（上海）传动系统有限公司
摘要： Lenze为游乐设施不同应用提供大量的解决方案，灵活搭配的实现方式，量身定制的解決方案满足了用户的不同需求。
关键字： 游乐设施，多轴同步，负载均衡，安全功能，Lenze 标准模板
1 前言
在各类主题公园或旅游景点中，让人身临其境的体验式游乐设备成为游客们的追捧，通过真实场景或 3D 电影等与智能小车或平台的运动配合，虚实互动，让游客穿梭在远古探险、灾难逃生等惊险刺激场景或置身于亲子娱乐、科普教育等欢乐氛围，产生真实震撼的感官。
在体验这些惊险震撼的项目之余，您可曾知道这背后可能就有 Lenze 的助力支持，是的！除了扣人心弦的故事情节、精彩绝伦的特效画面，也离不开设备平台细腻的动作配合与特效的无缝结合，这也是一套完整的自动化系统，甚至是相当先进的自动化系统。其中硬件设备的精确、稳定、可靠是保证游客的体验效果的基本条件，同时实现不同等级的安全规范也是游乐设施的重中之重。Lenze 作为业界最具创新性的企业之一，以驱动和自动化为核心竞争力，为游乐设施提供安全、高效、稳定可靠的自动化系统，针对为不同的应用要求提供灵活多变、量身定制的解决方案。
以下就电气及控制方面介绍在游乐设施行业几种典型应用的 Lenze 解决方案。
2 行走应用
在您体验游乐项目时，感觉身体在移动，这可能就是行走应用，行走应用为游乐平台典型的应用，根据平台不同的要求和负荷情况等有不同的机械传动形式，如轮式、Ω 驱动、摩擦轮、钢丝绳牵引等。
图 1：双轮或四轮驱动（单电机或双电机并联） 图 2：Omega 同步带驱动
图 3：钢丝绳牵引 图 4：摩擦轮驱动（有单或双轮驱动及四轮驱动）
不同的行走传动方式，根据控制要求的不同都有其量身定制的控制方案，实现位置、速度、转矩或其组合控制。在多轴同步驱动中，可驱动器一拖多电机伺服控制，多轴同步控制，Lenze 智能驱动的控制算法实现无论在弯道、坡道等复杂路况下的各轴负载均衡。
图 5：驱动器一拖二转矩分配电气原理示意
图 6：两台驱动两台电机电气控制原理示意
在有一定要求的应用场合，除行走电机伺服控制外，还需接入外部位置传感器的实现全闭环控制，保证控制精度，通常外部位置传感器为激光测距、条码读取或拉绳编码器等。
Lenze 方案可按以下两种方式实现，外部位置传感器接入控制器和接入驱动器。
图 7：外部编码器接入控制器和接入驱动器
3 多关节运动应用
串联关节运动应用是当前游乐设施应用中重要方向，能易模拟出飞行、失重、俯冲等体验效果，类似工业机器人的应用，但相比工业机器人应用，其设计的安全规范、运动路径的实时配合及与外围辅助设施联动等有较大不同，关节数量也因不同应用由一轴到多轴不等。
图 8：多关节平台示意图
Lenze 提供多种配置解决方案，根据功率和运动轴数不同，驱动器可灵活选择单轴驱动模块或多轴驱动模块，三相交流供电或直流母线供电，是否带能量返馈单元等。根据运动精度和响应特性等不同，配置三相普通电机、120HZ 高效电机、交流异步伺服电机、交流同步伺服电机等，可搭配 Lenze 全系列 GNG 和 G500 减速机产品。
图 9：多种供电配置示意图
针对项目不同的功能需求，可选择基于控制器或基于驱动的控制方式或混合搭配控制。在独立的功能区域，基于驱动控制方式可独立完成模块功能，不受上位机影响，在故障或紧急情况下保障设备运行到安全状态；基于控制器控制方式，可统筹全面集中控制，便于多轴协调运动等。
图 10：基于控制器控制方案 图 11：基于驱动控制方案
4 Lenze 解决方案亮点
图 12：SM301 安全功能
注：倚赖速度型安全功能与 SM301 安全模块有关，在安全应用环境中仅使用一个单
一反馈系统时，适用安全技术标准 IEC 61800-5-2 [调速电功驱动系统-《安全要求- 功能
说明》规定了反馈系统与电机轴连接的具体要求。这是因为机械系统中就这点上的双通道
安全系统实际上被设计为单通道系统。如果机械连接设计尺寸过大，标准应可排除故障
“编码器- 轴破损”或“编码器-轴串行”。因此各个驱动解决方案的加速度不应超过限定
值 。
