前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的游樂設備電氣控制系統設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：水上飛車是游樂公司為豐富國內外水上游樂設備，帶給游客全新體驗而開發的一種新產品。為了深層次了解這款產品的使用性能，剖析飛車在整個滑道運行的工作原理，采用硬件設施加軟件系統相結合的方式，對水上飛車的電氣控制系統設計作分析。經過分析在站臺和輸送機提升區域，電控系統硬件和軟件部分起主導作用，保障設施的安全性能。為其他同類產品作了較好的推廣，明確了電控系統在設備運行中的重要性。
關鍵詞：水上飛車；輸送機；電氣控制系統；工作原理
0引言
水上飛車，型號：HSFC01，是近年來研發設計的一款新型產品，適合游客2—4人共乘，通過輸送機的提升和水流的推力作用下變化運動軌跡。整個滑道長510m左右，游客乘坐在飛車上，固定好安全裝置，握緊扶手，在輸送機的作用下，經三級提升后到達設備最高處，利用初始的動能和勢能沿滑行道自由滑行，經俯沖段滑行，體驗非自主滑行的驚險之旅。飛車從站臺通過控制按鈕控制出發，沿鋼結構水槽滑道，在水流（水流速度0.8m/s）推動下，使飛車前進；經一級提升裝置提升，飛車進入二層水槽滑道，在水流的推動下行走一段路程，通過二級提升裝置提升，飛車進入到三層水槽滑道內；同樣在水流的推動下，經三級提升裝置提升進入滑行段，利用飛車機身的動能和勢能，沿滑行道滑行，并進入俯沖段，沿一定角度俯沖，充分體驗到非自主滑行的刺激快感，隨后進入落水池，在落水池內減速后停在落水池中，沿水槽在水流推動力下回到站臺，飛車完成一次完整的運行過程。
1站臺
站臺分為游客候乘區域和游客疏散區域，全部采用鋼架結構，通過螺栓聯接。分別安裝在站臺水槽的外側和內側，疏散游客區域是通過天橋疏散游客。站臺水槽內有出發、停止的阻擋裝置?；浪蹆扔?.6m水深，飛車在停車氣缸的作用下，靜止在站臺區水槽內。站臺內有3處飛車停車位置，第一臺飛車出發離開站臺以后，產生紅外感應信號，通過位置感應信號可知道第一臺飛車發出多久，并對可以發第二臺飛車有個提示信號，操作人員可根據飛車載人情況，來操控發車時機，保證前后飛車的間隔距離。飛車運行一個循環周期后，進入站臺前經紅外感應開關檢測，當有信號或提示音提示有飛車即將進入站臺，操作人員根據站臺區已占用停車氣缸位置，合理操作空余位置的氣缸，讓剛進入站臺的飛車停在合適位置，方便人員下車。站臺區停車氣缸由一臺功率為2.2kW的空壓機控制供氣，配置專門的空壓機電控箱，停車氣缸氣壓信號介于設定低壓和高壓之間時，空壓機正常運行，空壓機在氣壓信號到達設定高壓后自動停止運行[7]。站臺的3個停車裝置分為自動和手動兩種形式，3個停車位置可分別手動控制。
2輸送機提升
輸送機提升包括三級提升裝置，每級提升裝置的提升速度為0.8m/s，提升傾角約22.5°，其中一級提升裝置將飛車從相對標高0.48m水流段提升至4.48m水流段，二級提升裝置將飛車從相對標高4.48m水流段提升至8.48m水流段，三級提升裝置將飛車從相對標高8.48m水流段提升至12.48m水流段。輸送帶提升裝置由位于輸送帶頂部的電機驅動，輸送機的控制分工作狀態和維護狀態兩種控制模式，在站臺區也可進行輸送機的控制，輸送機的故障和運行信號會實時反饋到站臺區的控制面板上。
2.1輸送機硬件
每級輸送提升機電機均為5.5kW，且提升高度均一樣。輸送機控制只允許單向運行，因輸送提升機電機功率較低，起動電流不大，適合采用直接起動方式[8]，起動平穩后保持提升機勻速運轉，使飛車平穩的過渡到輸送帶提升運行。因考慮到柜內較多電氣元件及開關電源、主控PLC的安裝，輸送提升機的動力控制柜在室內安裝，輸送機動力控制柜和空壓機系統電控箱電源從同一個總配電柜引來[2]。輸送機動力部分設計控制原理圖如圖2所示。每級輸送提升機區域分段裝設紅外感應開關，檢測飛車所處位置[6]。以一級輸送提升為例，飛車進入一級提升裝置后，在輸送提升機區域的始端、中端和末端3個位置分別設置紅外感應開關，飛車經過這些感應開關時，依次有相應的信號反饋到主控PLC，在站臺區的操作人員通過面板指示燈明確飛車所處區域。
2.2輸送機軟件部分
主控PLC采用三菱FX3GA系列，IO端口有36個輸入點和24個輸出點，輸出類型為繼電器輸出型[3]。采集的輸入信號包含輸送提升機運轉檢測、提升電機控制模式選擇、三級提升裝置提升區位置檢測（分別有始中末3個位置檢測）、離開站臺區的滑道始端位置檢測、進入站臺區的滑道末端位置檢測、站臺區控制箱的發射信號、復位信號和急停信號等[4-5]。輸入/輸出端口的電路圖設計如圖3所示。現結合前兩臺飛車（以下簡稱1#飛車、2#飛車）的發車及運行過程來分析軟件部分的邏輯控制功能。輸送機提升電機和推流給水泵啟動完畢，開始運行，PLC輸入端X0、X1采集到信號，準備就緒工作即已完成。操作人員確認后在站臺區按下發射按鈕（對應輸入點X25），停車氣缸電磁閥YV1得電，氣缸開啟1#飛車發車，在水流推動力作用下1#飛車到達一級輸送提升區，在輸送帶的作用下1#飛車向上提升運行。如果一級提升中端檢測不到1#飛車通過的信號，則判斷為1#飛車提升未成功，同時發出報警信號并禁止發射2#飛車，需排除相應故障后保證1#飛車依次通過中端和末端紅外感應位置，檢測1#飛車提升成功，則系統判斷1#飛車通過第一階段并且輸出指示燈HY1常亮，操作人員根據這個信號（指示燈HY1亮）確認1#飛車已通過一級提升區，按下發射按鈕，氣缸電磁閥YV2得電，對應的氣缸開啟2#飛車開始發車。1#飛車到達二層水槽水流段后，沿著水流推流方向進入二級輸送提升裝置，同理，二級提升的中端感應開關檢測作為1#飛車是否提升成功的依據。如1#飛車在二級提升區且未檢測到1#飛車通過中端信號，則發出報警，站臺區禁止操作人員發射飛車，同時停止一級和二級提升機的運行，待故障完全排除，操作人員故障復位后方可繼續運行。1#飛車通過二級提升區末端后，系統判斷1#飛車通過第二階段，輸出指示燈HG1常亮。1#飛車通過二級提升到達三層水槽水流段，通過水流推流進入三級提升區，正常情況下1#飛車在輸送提升機作用下依次通過三級提升區始端、中端和末端，相應位置的紅外感應開關采集到信號，傳遞到PLC輸入端，信號依次都接收后經PLC邏輯判斷，輸出1#飛車通過第三階段的信號，指示燈HR1常亮。如1#飛車在三級提升區提升未成功，則要同時停止3個提升區的提升機運行，排除完故障并經故障復位后才可操作提升運行。1#飛車三級提升完畢后進入三層水槽滑行道自由滑行，抵達俯沖區，在滑道潤滑水助力下沿一定角度俯沖，進入落水池，隨著水流方向進入滑道水槽，并繼續向前滑行。經過站臺區的滑道末端位置檢測（輸入信號X24），判斷1#飛車到位，三個階段的指示燈HY1、HG1、HR1熄滅，1#飛車完成一個循環周期的運行。同樣，2#飛車在三級輸送機提升也會經過提升區始端、中端和末端紅外感應開關的檢測，并將中端感應檢測作為2#飛車提升成功與否的判別標準，2#飛車通過這三個提升區的階段指示燈定義為HY2、HG2、HR2，指示燈HY2常亮表示站臺區操作人員可操控下一臺飛車出發，三盞指示燈都亮說明2#飛車已完成三個階段的輸送提升，完成俯沖區滑行后2#飛車經水槽水流推動回到站臺區，觸發滑道末端感應開關時，2#飛車對應三盞指示燈亮滅狀態置零，回到初始狀態。綜上所述，1#飛車和2#飛車先后發車，最后回到站臺區，完成一個循環周期行程。飛車在運行過程的位置信號即為PLC的輸入端信號采集，在系統高效穩定的邏輯運算處理下，完成飛車在各個階段的判斷，實時顯示到站臺區控制面板上，告知操作人員下一步的準確操作。
3結束語
水上飛車站臺區和輸送提升區是整體設計的關鍵區域，也是分布電氣控制系統最廣泛的區域。通過站臺區和輸送提升區的控制系統設計作分析，深層次的了解整個設備的系統架構和工作原理，明確硬件和軟件設施在系統中的主導作用，為設備安全性能提供保障[1]，也豐富了游樂設備的可玩性。
參考文獻：
［1］陳雁新.淺談水上游樂設施電氣設備安全［J］.機電工程技術，2005（03）：100-101.
［2］郭玉嬌.我國游樂設備電氣維護技術的創新與應用［J］.民營科技，2017（05）：55.
［3］劉相揚.帶式輸送機的PLC自動控制［J］.無線互聯科技，2013（02）：113.
［4］王洲.PLC集中控制技術在帶式輸送機上的應用分析［J］.機械管理開發，2018（08）：208-209.
［5］朱望德.三菱PLC在帶式輸送機控制系統的應用［J］.礦山機械，2009（01）：74-77.
［6］黃鶴.基于漂流提升區輸送帶優化改進［J］.設備管理與維修，2016（05）：61-62.
［7］張冬梅.空氣壓縮機中氣體壓力開關的改進［J］.高校實驗室工作研究，2001（04）.
［8］陳磊.淺談異步電機起動控制及其保護［J］.機電信息，2012（09）.
作者:李飛 單位:廣州海山游樂科技股份有限公司