艾默生变频器在游艺机恐龙危机中的应用

艾默生变频器在游艺机（恐龙危机）中的应用

艾默生变频器在游艺机（恐龙危机）中的应用 2011： 关键词：上位机、可编程控制器、变频器、帧头，帧尾，命令码、响应码、ASCII码。

一、前言：该游艺机（恐龙危机）是我公司和深圳华强集团公司合作的一个项目，在2003年3月正式开始启动。该游艺项目（恐龙危机）是以恐龙为主题。游客坐在该游艺车上，沿着特定的轨道运行。沿途有许多电影场景，游艺车自身能产生与场景相适应的动作。采用变频器控制，可产生不同程度的感受，实现各个动作之间的柔性转换。电影画面气势恢宏，产生的动作剧烈、刺激。有视觉、听觉、触觉的刺激，有全方位的感受。

二、问题的提出由华强公司提出一个整体规划：该项目由总台、电影场景、游艺车三大部分组成。游客坐在该游艺车上，沿着特定的轨道运行，在沿涂运行过程中，有不同的电影场景，播放不同的电影片段。当该游艺车运行到某电影场景时，该场景播放一个电影片段，在该游艺车上有车载计算机，接收到场景总台发来的信号；车载计算机根据总台的信号，分析处理后，发出与场景电影相一致的音频流信号和向可编程控制器的命令信号。可编程控制器接收到命令后，控制车载各部件产生相应的动作。其总控制框图见图一。

图一

当时提出几个动作的概念，如：急驶、急停、慢驶、慢停、快转、慢转、倾斜、失重、振荡等动作。这些动作不能做一个具体的数字表述，因为在游艺机行业，一切以游客感受为标准。其中有速度变化的是急驶、急停、慢驶、慢停、快转、慢转。同时提出在必须有前进的速度和加速度以及旋转的速度、角度、角加速度的控制。有车载计算机收到总台的命令后，向该车的可编程控制器发送命令（如：Gxyz,和Rabcd其中G表示行走命令，x表示行走的方向， y表示行走的速度，z表示行走的加速度，R表示旋转命令， a表示旋转的方向， b 表示旋转的速度，c表示旋转的角度，d表示旋转的角加速度）。实际上具体的动作是根据电影的内容而定，对电机的速度、加速度必须能随意控制。同时，由于环境的影响和对稳定性的要求，对变频器的性能有很高的要求。我了解几家变频器的性能、用法、价格和售后服务，以及厂家的资料和市场的反映情况。选用了艾默生EV2000型变频器。EV2000实现了高转矩、高精度、宽调速驱动；具有防跳闸性能和适应恶劣电网、温度、湿度和粉尘能力，提高了产品的可靠性；EV2000通过优化PWM控制技术和电磁兼容性整体设计，能满足用户对应用场所的低噪音、低电磁干扰的环保要求。

三、问题的解决：在该项目中，总台控制、电影动画、车载计算机和音频流信号由华强公司负责，我公司负责车载可编程控制器和车载各部件的动作。必须接收车载计算机发出的命令。经处理后，在发出各种命令完成相应的各种动作。其中用两台变频器来控制行走和旋转的各个动作，另两台变频器分别控制电推杆1和电推杆2。其车载部分的控制框图见图二：图二1个可编程控制器同时控制4台变频器、大量的输入输出口和1个上位机通讯口。假如用可编程控制器的I/O口输出处理，由于动作的随意性，将占用大量输出口，甚至变频器没有这么多控制口来产生这么多相应的动作。如将1个变频器分成7段曲线运行，至少需要20个输出口，加上4个变频器的输入接触器的控制，需要24个输出口，这样一来，大量的输出口被变频器占用；而且输出口多，则占用的空间越多。这种方案在游戏机实际运用中很难行得通（游戏机布线相当困难，尤其在三维转动游戏机），并且不利于以后功能的增加。由图二来看，其控制模式类似于RS485组网方式，（与艾默生变频器的用户手册变频器组网方式中单主机多从机模式一致）。4台变频器由通讯模式来控制。这样既能方便控制电机，读取电机的运行状态，省去许多可编程控制器的输出口。又利于以后的功能增加，真正实现动作的随意性。

四、通讯的协议1． 接口方式：RS485接口，异步，半双工，8-N-1，9600bps。2． 通讯方式：变频器为从机，主从式点对点通讯。3． 通讯格式：3.1. 主机命令帧格式：<帧头><从机地址><主机命令区><命令索引区><设定数据区><效验区><帧尾>3.2. 从机响应帧格式：<帧头><从机地址><从机响应区><命令索引区><运行数据区><效验区><帧尾>3.3. “数据区”在具体的协议帧中可能不存在。3.4. 协议中有效字符为：~、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F及十六进制数0DH，小写ASCII字母a、b、c、d、e、f为非法。3.5. 有效命令帧长14或18字节,响应帧也有个别为10字节.4． 格式解释4.1. 帧头： “~”(即十六进制7E)，单字节。4.2. 从机地址：从机的本机地址。双字节。ASCII格式。设置范围：00

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