CN101700852B - 扶梯一体化叠层变频控制器 - Google Patents

Abstract

一种扶梯一体化叠层变频控制器，从根本上解决传统扶梯变频控制器的分立结构所带来的占用空间大、信号传送电缆较长、安装维修麻烦等问题。其技术要点是：变频板、IO板、主控板和保护信号板采用层叠方式顺序放置，壳体前半部分放置固定有变频板的散热片，变频板上方固定有IO板且通过一个连接电缆与IO板共用24V电源，IO板上方固定有主控板且通过双排插针相互连接，主控板上方固定有信号保护板且通过单排插针相互连接，变频板和主控板通过扁平电缆相连，主控板与操作显示盒利用通讯电缆连接，与保护信号板利用CAN通讯模块连接，壳体的后半部分放置轴流风机，变频板与散热片之间固定有整流模块和逆变模块。适用于自动扶梯电气控制系统。

Description

扶梯一体化叠层变频控制器

技术领域

本发明涉及一种扶梯用变频控制器，特别是一种适用于自动扶梯电气控制系统的将变频器的变频部分和控制器部分整合在一起的扶梯一体化叠层变频控制器，在为扶梯运行提供程序控制及驱动的同时，还具备故障检测、报告及报警等功能。

背景技术

传统扶梯的主控器和变频器在机械结构上是分立的，分别安装在扶梯的两端。这种结构存在着以下缺点：(1)传统扶梯的主控器和变频器在机房中所占空间较大，需要占据扶梯两端的机房；(2)为将主控器的信号送与变频器，需要的电缆也较长；(3)安装起来也不方便，需要穿过整个扶梯的长度将主控器信号连接；(4)一旦扶梯出现故障停止运行，由于主控器和变频器不在同一位置，给解决问题的速度造成一定影响。而且传统的扶梯主控器和变频器分别采用PLC控制，价格稍高，成本大。(5)据专利文献报导，中国专利申请号为2006100380256的“电梯用一体化变频控制器”，公开的是电梯的控制功能和变频功能集成在一起，但是它是针对于直梯专用的一体化变频控制器，依据它的各功能说明及结构剖析，不能应用于扶梯。(6)中国专利申请号为2006100394776的“一种基于旁路变频技术的扶梯一体化变频控制器”，公开的是采用变频启动，启动后切换至工频运行，使变频器处于待机状态，这种旁路变频的技术增加了许多硬件连接，使得故障率增加；另外切换时会造成扶梯运行的瞬时抖动，减少了相关器件的寿命。所以现有扶梯的主控器和变频器的机械结构亟待改进。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种结构设计合理的扶梯一体化叠层变频控制器，从根本上解决传统扶梯变频控制器的分立结构所带来的占用空间大、信号传送电缆较长、安装、维修麻烦的等问题，与现有采用PLC控制的扶梯变频控制器相比，其价格低、成本小，将变频器的变频部分和控制器部分整合在一起，同时将变频板、隔离板、IO板、主控板和保护信号板分层放置，之间用铜柱连接，既节约了占用空间，也达到了美观的目的，真正实现了一体化结构。

本发明的技术方案是：该一体化扶梯变频控制器包括壳体和组装其内的主控板、变频板、IO板、保护信号板以及操作显示盒，其技术要点是：所述变频板、IO板、主控板和保护信号板采用层叠方式顺序放置，其间以铜柱连接在一起；在所述变频板上方固定所述IO板，二者间通过一个连接电缆共用24V电源；在所述IO板上方固定所述主控板，二者间通过双排插针相互连接；在所述主控板上方固定所述保护信号板，二者间通过单排插针相互连接；所述变频板和所述主控板通过扁平电缆相连，所述主控板与所述操作显示盒利用通讯电缆连接，所述主控板与所述保护信号板利用CAN通讯模块连接，所述壳体底部设置与所述变频板固定的散热片，在所述散热片的后部设置轴流风机，所述变频板与所述散热片之间固定有整流模块和逆变模块，所述变频板与所述主控板之间设置隔离板相互隔开。

所述主控板上设有CPU模块、串行通讯模块及CAN通讯模块，各模块独立覆铜且使其间采用开关电源相互隔开，所述IO板设有采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块，所述保护信号板上的信号采用光耦隔离和多级滤波，所述变频板采用集成的整流模块、IPM模块，所述操作显示盒采用通讯和仿真集成在一起的9针接口。

本发明的优点和产生的积极的技术效果是：由于本发明将变频器的变频部分和控制器部分整合在一起，同时把变频板、IO板、主控板和保护信号板采用独创的层叠方式，之间用铜柱连接，顺序放置在同一壳体内，所以从根本上解决了传统扶梯变频控制器的分立结构所带来的占用空间大、信号传送电缆较长、安装、维修麻烦等问题，与现有采用PLC控制的扶梯变频控制器相比，其价格低、成本小，既减少了占用空间，也达到了美观的目的，真正实现了一体化结构。同时还有利于散热，实现了端子一侧放置的优点。变频板和主控板通过扁平电缆相连，扁平电缆作为信号传送电缆所需要长度较短。变频板和主控板的层叠结构使安装和维修都非常方便，不必跨越整个扶梯，非常适用于自动扶梯电气控制系统。

附图说明

图1是本发明的一种总装结构示意图。

图中序号说明：1 壳体、2 隔离板、3 单排插针、4 IO板、5 主控板、6 保护信号板、7 铜柱、8 操作显示盒、9 通讯电缆、10 逆变模块、11 双排插针、12 整流模块、13 散热片、14 连接电缆、15 扁平电缆、16 变频板、17 轴流风机。

具体实施方式

根据图1对本发明作详细描述。该扶梯一体化叠层变频控制器克服了现有的变频器和控制器结构上独立的缺点，将变频器的变频部分和控制器部分整合在一起，放在同一个电子壳体内，既节约了空间，也达到了变频的目的，真正做到了“一体化”。它包括壳体1、组装在壳体1内的主控板5、变频板16、IO(输入输出)板4、保护信号板6，操作显示盒8，散热片13，轴流风机17及其连接部件等。其中主控板5、变频板16、IO板4、保护信号板6等待插装元器件的电路板，即PCB(印刷电路板)板，采用整条或整版块的形式，各PCB板间通过相应长度的铜柱7连接。这既达到了层叠的目的，节省了占用空间，有利于散热，又具有实现端子一侧放置的优点。为此，将该控制器的变频板16、IO板4、主控板5和保护信号板6分别按块以层叠的方式，利用铜柱7顺序连接固定在一起，放置在壳体1内。

在所述散热片的后部设置轴流风机，所述变频板与所述散热片之间固定有整流模块和逆变模块，所述变频板与所述主控板之间设置隔离板相互隔开。

壳体前半部分的底部设置散热片13，并利用铜柱7与变频板16固定。变频板16上方利用铜柱7固定有IO板4，且通过一个2针连接电缆14与IO板共用24V电源，IO板4上方利用铜柱7固定有主控板5，IO板4与主控板5二者间且通过40针双排插针11相互连接。主控板5上方利用铜柱7固定有信号保护板6，二者间通过6针单排插针3相互连接。变频板16和主控板5通过26针扁平电缆15相连，主控板5与壳体1外侧的操作显示盒8利用RS232通讯电缆9连接，主控板5与保护信号板6利用CAN通讯模块(控制器局域网模块，一个串行接口)连接，壳体的后半部分放置两个轴流风机，变频板与散热片之间设置有整流模块和逆变模块，整流模块和逆变模块均固定在变频板下方。为使整流模块和逆变模块的底面在同一水平面上，根据变频板上整流模块和逆变模块的位置及高度，对散热片的相应位置做了铣处理。为防止来自变频板上高频电流的电磁干扰，在变频板与主控板之间设置隔离板将两者相互隔开。从该一体化扶梯变频控制器的外观上看，变频板上共有10个端子，IO板上开关量输入共有24个端子，开关量输出共有24个端子，保护信号板上共有30个端子，这些端子均设置在一体化变频控制器的前侧。

主控板5上设置有CPU(中央控制单元)模块、串行通讯模块及CAN通讯模块，这三部分模块通过开关电源的连接及独立覆铜达到了消除相互干扰的目的，在当前技术基础上大大提高了抗电磁干扰能力。IO板4包括采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块，既与外界起到了隔离作用，也提高了输入输出信号的准确性。保护信号板6上的信号采用光耦隔离和多级滤波，与当前技术相比，提高了输入信号的准确性。变频板16采用集成的整流模块、IPM模块替代原有的分散元件，不仅节省了空间，还提高了控制的精度。操作显示盒8采用通讯和仿真集成在一起的9针接口，既方便了通讯，也方便了仿真，大大提高了效率。

所述的一体化扶梯变频控制器的主控板上主要元件有CPU模块、串行通讯模块和CAN通讯模块组成，这三部分通过开关电源的连接及独立覆铜达到了消除相互干扰的目的，在当前技术基础上大大提高了抗电磁干扰能力。所述的IO板包括采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块，既与外界起到了隔离作用，也提高了输入输出信号的准确性。所述的保护板上的信号采用光耦隔离和多级滤波，与当前技术相比，提高了输入信号的准确性。所述的变频板采用集成的整流模块、IPM模块替代原有的分散元件，不仅节省了空间，还提高了控制的精度。所述的操作显示盒采用通讯和仿真集成在一起的9针接口，既方便了通讯，也方便了仿真，大大提高了效率。

所述主控板上设有CPU模块、串行通讯模块及CAN通讯模块，各模块之间采用开关电源相互隔开，相对独立供电，并且各模块独立覆铜，这样各模块的“地”线就是相对独立的，达到了各模块间信号相互消除干扰的目的。所述IO板设有采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块，采用多级滤波，以增加采集输入信号的正确性，采用继电器输出以更好地起到IO板上的CPU输出信号和外部输出信号更好的隔离作用。所述保护信号板上的输入信号采用光耦隔离和多级滤波，采用光耦隔离以确保外部信号干扰不会影响到保护板上CPU的工作，采用多级滤波以确保采集输入信号的准确性。所述变频板采用集成的整流模块、IPM模块，便于变频器发生故障时更换，而且节省了空间，提高了控制的精度。所述操作显示盒采用通讯和仿真集成在一起的9针接口，这样既充分利用了9针接口的资源，也避免了仿真时重新拆装操作显示盒，提高了工作效率。

本发明采用全变频技术，无论扶梯在启动还是正常运行的情况下，都采用变频技术驱动电机运行。通过采用电眼延时时间设定，扶梯运行相应时间后便会转为停止、慢速运行一段时间后停止或者慢速运行状态(通过操作显示盒菜单可以设置无人方式为无人停、无人慢停或者无人慢行。如果设置无人慢停，则可以通过设置菜单的慢停延时来设定扶梯无人慢停的低速运行时间)，这样设置的结果可能同样达到节能的效果，同时也节省了旁路变频需要的硬件连接，降低了成本，也避免了变频和工频交替切换带来的额外故障率。对电机的过电流保护分过流1段、过流2段和过流3段，以更好地对电机出现过流时进行有效的分析；除了电机的过压保护，还有电机的低压保护信号，以便更全面地了解电机出现故障时的情况。另外本发明对来自保护信号板的任何一个故障可以进行屏蔽处理，可以通过设置操作显示盒的相应菜单实现，这样针对不同生产通知单实现了通用性。

Claims (2)

1.一种扶梯一体化叠层变频控制器，包括壳体和组装其内的主控板、变频板、IO板、保护信号板以及操作显示盒，其特征在于：所述变频板、IO板、主控板和保护信号板采用层叠方式顺序放置，其间以铜柱连接在一起；在所述变频板上方固定所述IO板，二者间通过一个连接电缆共用24V电源；在所述IO板上方固定所述主控板，二者间通过双排插针相互连接；在所述主控板上方固定所述保护信号板，二者间通过单排插针相互连接；所述变频板和所述主控板通过扁平电缆相连，所述主控板与所述操作显示盒利用通讯电缆连接，所述主控板与所述保护信号板利用CAN通讯模块连接，所述壳体底部设置与所述变频板固定的散热片，在所述散热片的后部设置轴流风机，所述变频板与所述散热片之间固定有整流模块和逆变模块，所述变频板与所述主控板之间设置隔离板相互隔开。

2.根据权利要求1所述的扶梯一体化叠层变频控制器，其特征在于：所述主控板上设有CPU模块、串行通讯模块及CAN通讯模块，各模块独立覆铜且使其间采用开关电源相互隔开，所述IO板设有采用多级滤波的开关量输入模块和继电器输出的开关量输出模块，所述保护信号板上的信号采用光耦隔离和多级滤波，所述变频板采用集成的整流模块、IPM模块，所述操作显示盒采用通讯和仿真集成在一起的9针接口。