自动化刺激和主题公园的自动化课程

虽然游乐设施和眼镜吸引了所有的注意力，但设计游乐场惊险游乐设施和舞台表演控制系统的工程师也值得认可。以下是他们必须向工业同行传授的关于尖端运动控制、安全系统和无线网络的知识。

珍妮SchwederAW贡献的作家

2015年1月23日

当骑手在飞行塔上控制上升和下降时，一个静止和速度监视器保护他们。

在主题公园的刺激和舞台展示周围的所有兴奋和幸福面孔背后是让人们安全的非常严重的事业。这在一个人们常常被吨的移动金属和其他潜在危害中包围的环境中没有容易的事。

“这是娱乐业成为控制工程师的好时机，”安全全球业务发展经理迈克·米勒（Mike Miller）说，罗克韦尔自动化。“这个行业真正拥抱自动化和最新的控制技术。你总是受到努力采取技术的挑战。我们今天所做的只是梦想为10或15年前。“

这是一个心态，即在工厂自动化中工作的大多数控制工程师只能羡慕。虽然它们使用许多相同的工具 - 来自控制器，驱动器和传感器到以太网网络和制造业的无线通信工程师经常发现他们的公司不愿意到达技术的最前沿的任何地方。没有那么主题公园行业，令人难以置疑的客户充满激情的新视觉和物理体验，拼出了增加的交通和利润。它在技术的这种边缘，控制系统的功能真正放在测试中。

除了这些工程师能够在全球主题公园完成的纯粹景观，他们的经验也为工业世界提供了有用的教训。

米勒说：“在为娱乐业设计控制系统时，我们试图使用最新的技术。你需要那种复杂的水平来提升娱乐wow因素，同时确保始终有非常高的安全性、可预测性和可靠性。技术为设计师提供了更大的灵活性，让他们能够突破极限。”

米勒指出，安全PLC在游乐设施中的广泛使用是娱乐业远远领先于工厂自动化的一个例子。”高级诊断功能使您能够更快地对故障作出反应，并采取必要的纠正措施。还有更大的可预测性，因为您可以确信它将是故障安全的，这简化了控制系统的设计。在工厂里，安全往往是事后诸葛亮，”他说。

米勒说，三个组成部分的技术进步对实现娱乐行业所需的复杂控制系统设计至关重要:控制器更大的灵活性和处理能力，先进的运动控制系统，以及通过以太网和无线网络实现的互连和实时信息访问。

议案艺术性

除了主题公园骑行的发展之外，这些技术的整合也使Cirque du Soleil生产中使用的可移动舞台的现代化在拉斯维加斯MGM Grand。四个70英尺高的液压缸沿着酒店的屋顶延伸，拉动70吨，向上1,400平方英尺。四个额外的液压柱塞提供100度倾斜范围。舞台也可以旋转360度。

西门子设计的新运动控制系统增加了故障安全冗余、成本效率和实时HMI监控，减少了单点故障的可能性，从而可能导致舞台和整个表演突然停止。

重新设计的中央挑战是将基于压力管理的系统从系统转换为一个基于公开的动态定位和控制。它是使用安全控制器来管理配对，冗余主和从运动控制器的实现。所有基于编码器的运动应用程序都有多种作为四个编码器备份，每个备份都是由“投票”系统控制的，该系统立即检测到“投票”失败的编码器，以自动将下一个编码器联机带来。

人力执行者和阶段之间涉及的相互作用使这个应用程序独特。瞬时冗余调节液压能量，以一种为演员带来稳定性和信心，使整个生产工作更加顺畅。高水平的冗余也扩展到总线级通信，并集成PROFIBUS和以太网连接。

“生产人员现在可以管理大量数据，”参与该项目的两名西门子应用工程师之一金伯利·康威尔(Kimberly Cornwell)说。“通信中的冗余非常复杂，在一个网络和另一个网络之间，从主电源控制器到备用主控制器，以及在冗余运动控制器之间，有超过一千种可能的方式来来回传输数据。我们设计了联锁程序，保持泵的运行，打开泵，这样我们就有压力，开启和关闭阀门，并提供不同的关闭场景。”

复杂的几十个HMI站允许运营商培养200多种不同的屏幕视图。该系统的实时响应能力让Show的总监发出一个带控制器和所选监视器的提示，解释应用工程师巴里·霍利。“如果演员没有适当的情况，提示可以根据实时行动改变。该运动控制系统的灵活性使得生产非常灵活。“

混合方法

虽然控制飞车的具体步骤和工厂里使用的是一样的，但环境却大不相同。控制器、传感器和I/O通常安装在骑行车辆上，因此无论炎热、潮湿、下雨、刮风或灰尘，都必须在户外可靠地工作。还有一些在工厂里没有经历过的情况，比如鸟在传感器和人的身体前飞行，吸收或阻断射频信号的能量。

探索销售应用工程师Kevin Smith表示，对刺激游戏的控制是一种流程和工厂自动化之间的混合动力车，咨询销售应用工程师，他们是一家涉及技术高级编程的西门子工程师大型网络的一部分沃尔特迪斯尼主题公园和度假村在佛罗里达州和加利福尼亚州，以及他们的其他娱乐场所，如游轮。

“在过程自动化中，您需要连续操作，在工业自动化中，您需要快速响应时间，”史密斯解释道你还必须尽可能接近完美，因为所有与景点进行身体互动的人。”

自2005年以来，这两家公司已得到盟友，允许沃尔特迪斯尼公园和度假村应用工程进展，以便为客人体验提供贡献，同时为西门子提供平台来展示其技术。

西门子工业系统被发现在许多沃尔特·迪斯尼世界度假村场地的场景后面，包括最近引入的一些骑行，如七个矮人矿火车，杜波飞行大象和小美人鱼的海程。西门子设备还向迪士尼的吸引力运营商提供实时信息，以提高安全性，效率和沟通。

随着稳健性，安全是沃尔特迪斯尼主题公园的控制系统设计的关键部分。在汽车土地例如，根据热门电影《汽车》最近推出的一个景点，工程师们不得不在乘车时使用的汽车下面安装无线电设备，远离客人我们不希望人们能够通过智能手机访问该系统。”

在惊险刺激的游乐项目中，无线通信的使用正在迅速增长。例如，在Cars Land attraction，一个经过加固的、专有的基于PC的西门子系统提供点对点协调和实时确定性通信，这不是Wi-Fi认证的固有部分，Smith说这使得无线链路上的每辆车都能快速响应，控制器、安全系统、驱动器和I/O可以在几秒钟内做出响应。”

史密斯说，西门子工程师期望在未来遇到类似的挑战性的无线情况。“概率非常高，以至于我们在某些时候遇到类似的问题，我们将能够与客户分享我们在迪士尼应用程序中学到的内容。”为了确保发生这种情况，西门子工程师全球与公司的热线及其开发集团在德国的解决方案上。

不需要像沃尔特·迪斯尼世界这样的大型主题公园就能利用先进的自动化技术。来自欧洲的两个例子，一个是在瑞士弗利姆斯镇举行的世界水展上的“水门”，另一个是在德国由骑手控制的“飞行”塔，都说明了如何从一开始就将安全性纳入设备设计中。

改名为“Sinfonia d'Aua”，水展在隧道建造期间意外挖掘后创建的水展。供水现在用作饮用水，覆盖附近的滑雪场与人造雪，以及发电。吸引力利用技术来展示游客的山区水源和人类之间的生态关系。

该项目由作为系统的系统设计，在国际光线，声音和舞台项目中，包括复杂的水显示器。交互式展示特征在门楣上含有数百个水喷射器的轨道。一种贝克霍夫嵌入式PC和EtherCAT继电器端子为喷射组件提供控制。

每个数字I / O终端都有八个开关，其功能与AC / DC电压的继电器触点一样，每个开关连接到晶体管，确保低启动电阻，以防止高压峰值和电磁干扰。

当门雷达检测到游客接近时，水幕从中心打开，类似于剧院幕，然后在访客走过后关闭。LED轨道也通过折射光照亮水滴，允许创建图像和消息。

紧凑的PC控制总共144个数据点，调节水位和流速，以及阀门设置。水箱安全使用Beckhoff TwinSAFE I/O终端进行控制，可区分窗帘超出一定时间后打开或排水问题引起的水位上升。

在德国的“飞行塔”项目中，人类互动是一个更大的重点，因为乘客实际上控制着过山车的运动。由制粒。Heege GmbH是一家位于德国劳巴赫的家族企业，这座9米高的高塔配备了四个双人座位，每个座位都有自己的电机驱动，允许乘客选择乘坐的高度和速度。

连接在座椅上的电缆控制上升速度。骑手拉动缆绳的力度越大，上坡的速度就越快。松开缆绳时，乘客以逐渐减慢的速度下降。

为了持续监控下降过程，并在发生机械故障时进行干预，公司使用了sin/cos编码器和独立的安全相关速度监视器凤凰城联系人. 45毫米模块监控机器和系统中旋转部件的速度。其软件允许工程师根据应用要求改变静止信号和超速阈值的设定点。

测量值感测（传感器），监测（逻辑）和带制动单元（致动器）的磁操作开关的组合确保如果检测到过速条件，则双座在小于一秒钟内静止。

在变频器的开始命令之后，更高级别的控制系统期望从速度监视器的双通道静止触点反馈的运动信号。如果在一秒内未接收到正反馈信号，则控制系统立即启动驱动器的紧急关闭。