CN102205924B - 新型无线电梯门机操控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种依靠嵌入式软件和硬件来实现电梯门机无线控制的新型无线电梯门机操控系统，其包括无线电梯门机控制器、无线电梯门机操作器以及安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块；所述安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块包括微控制器模块、输入命令处理模块、电流采样模块、力矩检测模块、DIP状态选择输入模块等；本发明可以实现对电梯门机控制器的运行参数的无线设置，摆脱数据线的影响，现场操作更加灵活，安装调试人员工作效率更高。门机控制器发生故障以后，可以通过门机控制器配套的操作器液晶屏读取故障代码，更加直观，高效的解决故障。

Description

新型无线电梯门机操控系统

技术领域

本发明涉一种用于电梯控制技术领域的无线控制平台，特别是一种依靠嵌入式软件和硬件来实现电梯门机无线控制的新型无线电梯门机操控系统。

背景技术

随着技术的进步以及生活水平的提高，人们对电梯运行安全性、舒适性、便利性以及安装维护的效率等要求越来越高，这就需要在电梯设计中采用许多复杂的逻辑性和实时性的技术来满足日益提高的需求。从电梯结构上讲，整台电梯是由几十个或是上百个微处理器构成的网络系统，有几十种不同的运行模式，而所有这些内容都是通过嵌入式软件来实现，因此软件在电梯或是电梯配件系统中起着越来越重要的作用，软件系统的性能直接决定着整个电梯系列化的性能。

电梯门机控制器是电梯的一个重要构成部分，通常都通过有线的电梯门机操作器对电梯门机控制器进行设置或是调整参数，整个调整过程需要拆装电梯的某些零部件，工作繁琐，工作效率低，并且受限于数据线的长度，现场比较不好操作，降低操作的安全性。这就需要一种通过无线操作来控制设置电梯参数的电梯门机操控系统，该操控系统利用嵌入式软件和硬件来接收和发送无线数据，完成同步工作，同时把相关数据显示到液晶屏，让客户通过液晶屏直观的观察门机运行的各种参数，如：速度，频率，电压，电流，电机运行方向等。

目前，还没有专门用于无线电梯门机操控的系统，而且现有的那些用于有线门机控制的系统，对各种故障的反馈到主机统一为故障输出，故障定位不清楚，不便维修人员查找解决相关门题，降低工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种依靠嵌入式软件和硬件来实现电梯门机无线控制的新型无线电梯门机操控系统。

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：本发明所述新型无线电梯门机操控系统包括无线电梯门机控制器、无线电梯门机操作器以及安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块；所述无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器均包括有中央处理器模块和无线收发通讯模块，二者构成了无线通讯连接；所述安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块包括微控制器模块、输入命令处理模块、电流采样模块、力矩检测模块、DIP状态选择输入模块、运行曲线数据模块、PID控制模块、有线手操器处理模块、无线手操器处理模块、数据存储模块和旋转编码器处理模块；所述微控制器模块统一连接控制无线门机嵌入式软件模块上的其他功能模块。

所述输入命令处理模块当主控系统通过输入接口，输入开、关，将低速运行命令输入给控制器时，中央处理器模块会根据它的中断功能检测到是哪路信号的输入，在确定信号来源之后，就会给运行状态变量赋相应的值，然后根据值的大小来分配不同控制电机的变量值。

输入命令处理模块会时刻读取输入接口的各路电平状态，如检测到该路电平为低电平时，无线门机嵌入式软件模块将结束当前对该路的处理命令。

所述电流采样模块利用中央处理器模块自带的AD来采集温度值，其步骤如下：第一，配置好控制AD的状态寄存器；打开AD，让AD工作在单次序列模式，连续采样8次后停止；第二，读取连续八次采样得到值，对这个八个值计算平均值，那这个平均值就是所对应温度的数量值；第三，把这个数量值送给PID运算模块；然后根据PID运算模块运算后得出的数值来比较堵转电流阀值，如果大于这个阀值时，电流采样模块将用脉冲数比较门宽值计算出差值；如果差值在误差值范围内，表示开门或关门到位，反之门机被异物卡住。

所述力矩检测模块可根据调节变阻器的大小，通过中央处理器模块自带的AD来采集温度值，其步骤如下：首先，配置好控制AD的状态寄存器；打开AD，让AD工作在单次序列模式，连续采样4次后停止；然后，读取连续四次采样得到值，并对这个四个值计算平均值，那这个平均值就是所对应测力计上面显示的值。

所述DIP状态选择输入模块，其工作状态如下：

a、在控制器程序刚开始运行时，读取DIP开关选择曲线的输入状态值，然后把这个状态值赋给曲线数组的系数，根据系数来读取四条曲线中的一条。

b、电梯门机开始运行时，读取DIP开关选择曲线的输入状态值：如果值为一时，控制门机在自适应模式，将以匀速到开门到位，或是关门到位，然后记下门宽值；如果值为零时，控制门机运行在曲线运行模式，到位后，不保存门宽值，但要给主控系统开门或是关门到位输出信号。

c、电梯门机运行到开门到位或关门到位后，读取状态到位值，该值如果为一时，到位后仍然使电机保持在恒定的力矩上工作；如果为零时，到位后电机立即停止工作。

所述运行曲线数据模块把运行曲线分为开门门刀运行段、开门低速爬行段、开门加速段、开门匀速段、开门减速段、开门低速段及关门低速段、关门加速段、关门匀速段、关门减速段、关门爬行段、关门门刀段；运行曲线数据模块还把运行曲线分为开门门刀运行段速度、开门低速爬行段速度、开门匀速段速度、开门低速段速度及关门低速段速度、关门匀速段速度、关门爬行段速度、关门门刀段速度；根据旋转编码器计得的脉冲数时刻比较划分段的数值，根据脉冲所在的段的数值，分别读取该段的运行速度，根据这个速度，来进行PID调节，使其控制门机在不同的速度下稳定运行。

所述PID控制模块采用增量式双环算法，它包括速度调节环和电流调节环；速度调节环为外环，电流调节环为内环，外环的输出为内环的输入，内环的输出为控制电机占空比的输出。

PID算法为在过程控制中，按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的算法，而PID算法中计算的控制量的增量时，叫增量PID算法。

所述有线手操器处理模块根据按键的不同状态对参数的增加减进行修改，控制器通过串行输入输出的软件方法来读取和发送参数到有线手操器IC上，IC把数据送到数码管上，并显示相应的内容。

所述无线手操器处理模块，中央处理器模块通过端口模拟SPI接口的算法与无线通讯芯片进行数据传输，控制器把参数送给无线通讯芯片，或是读取已经修改好后的参数。

SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到Mbps级。SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件。

操作该无线芯片的步骤为，首先软件配置该无线芯片的状态寄存器正常工作参数，然后根据该芯片的发送和接受规则来进行软件操作。

所述数据存储模块，控制器通过软件模拟I2C的通讯算法与AT24C04进行通讯；控制器把参数存储到AT24C04里面，并根据需要读出；I2C有两条总线线路：一条为串行数据线SDA，一条为串行时钟线SCL，数据为一位接一位的串行通讯模式；算法规则包括起始停止，读，和写。

所述旋转编码器处理模块处理电路送来数据脉冲，和方向电平；数据脉冲通过内部定时捕获功能来统计脉冲数，通过脉冲的间隔时间来计算脉冲的速度，每中断一次计数一次，每中断两次计算速度一次。

本发明的积极效果：本发明所述新型无线电梯门机操控系统通过电梯门机的嵌入式软件及其硬件，可以实现对电梯门机控制器的运行参数的无线设置，摆脱数据线的影响，现场操作更加灵活，安装调试人员工作效率更高。门机控制器发生故障以后，可以通过门机控制器配套的操作器液晶屏读取故障代码，更加直观，高效的解决故障。还可通过内嵌的PID运算法实时对反馈信号作出相对应的处理，通过软件看门狗技术避免软件进入死循环，输入信号抗干扰，输出信号抗干扰，RAM数据区的数据纠错恢复等软件算法，来实现软件的实时响应，提高软件的稳定性。

用户通过设置开关门速度，嵌入式软件模块可使电梯门保持最佳运行状态，运行过程中可监测反馈频率，实现平稳的速度特性曲线。同时，嵌入式软件模块通过反馈回来的参数可实现：

1、防夹人功能：在关门时如果受限，软件立即检测到反馈力矩的变化，电梯门就会保持稳定的设定力矩输出，符合国家标准和EN标准的规定(最大关门力150N)保证进出人员和门机系统的安全。

2、防扒开功能：在门关闭时，嵌入式软件模块产生驱动信号驱动电机以低速，小力矩加压，使门关闭紧密(扒开门之力＞50N)。在开锁区检测到有人扒门，保持恒力＝＜300N。

3、可进行精确定位，嵌入式软件模块捕捉反馈信息，在指定位置进加减速等各种曲线动作，使运行完全处于掌控之中。

嵌入式软件模块还可以根据不同规格的门机，不同的开启宽度和不同的运行状态，在使用前打开自学习功能，执行自学习程序，用以记录门的开启宽度和动作位置，进行记录门的开启宽度和动作位置，最终实现运行智能化。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的功能模块示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明所述新型无线电梯门机操控系统包括无线电梯门机控制器、无线电梯门机操作器以及安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块；所述无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器均包括有中央处理器模块和无线收发通讯模块，二者构成了无线通讯连接；所述安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块包括微控制器模块、输入命令处理模块、电流采样模块、力矩检测模块、DIP状态选择输入模块、运行曲线数据模块、PID控制模块、有线手操器处理模块、无线手操器处理模块、数据存储模块和旋转编码器处理模块；所述微控制器模块统一连接控制无线门机嵌入式软件模块上的其他功能模块。

所述输入命令处理模块当主控系统通过输入接口，输入开、关，将低速运行命令输入给控制器时，中央处理器模块会根据它的中断功能检测到是哪路信号的输入，在确定信号来源之后，就会给运行状态变量赋相应的值，然后根据值的大小来分配不同控制电机的变量值。

输入命令处理模块会时刻读取输入接口的各路电平状态，如检测到该路电平为低电平时，无线门机嵌入式软件模块将结束当前对该路的处理命令。

所述电流采样模块利用中央处理器模块自带的AD来采集温度值，其步骤如下：第一，配置好控制AD的状态寄存器；打开AD，让AD工作在单次序列模式，连续采样8次后停止；第二，读取连续八次采样得到值，对这个八个值计算平均值，那这个平均值就是所对应温度的数量值；第三，把这个数量值送给PID运算模块；然后根据PID运算模块运算后得出的数值来比较堵转电流阀值，如果大于这个阀值时，电流采样模块将用脉冲数比较门宽值计算出差值；如果差值在误差值范围内，表示开门或关门到位，反之门机被异物卡住。

所述力矩检测模块可根据调节变阻器的大小，通过中央处理器模块自带的AD来采集温度值，其步骤如下：首先，配置好控制AD的状态寄存器；打开AD，让AD工作在单次序列模式，连续采样4次后停止；然后，读取连续四次采样得到值，并对这个四个值计算平均值，那这个平均值就是所对应测力计上面显示的值。

所述DIP状态选择输入模块，其工作状态如下：

a、在控制器程序刚开始运行时，读取DIP开关选择曲线的输入状态值，然后把这个状态值赋给曲线数组的系数，根据系数来读取四条曲线中的一条。

b、电梯门机开始运行时，读取DIP开关选择曲线的输入状态值：如果值为一时，控制门机在自适应模式，将以匀速到开门到位，或是关门到位，然后记下门宽值；如果值为零时，控制门机运行在曲线运行模式，到位后，不保存门宽值，但要给主控系统开门或是关门到位输出信号。

c、电梯门机运行到开门到位或关门到位后，读取状态到位值，该值如果为一时，到位后仍然使电机保持在恒定的力矩上工作；如果为零时，到位后电机立即停止工作。

所述运行曲线数据模块把运行曲线分为开门门刀运行段、开门低速爬行段、开门加速段、开门匀速段、开门减速段、开门低速段及关门低速段、关门加速段、关门匀速段、关门减速段、关门爬行段、关门门刀段；运行曲线数据模块还把运行曲线分为开门门刀运行段速度、开门低速爬行段速度、开门匀速段速度、开门低速段速度及关门低速段速度、关门匀速段速度、关门爬行段速度、关门门刀段速度；根据旋转编码器计得的脉冲数时刻比较划分段的数值，根据脉冲所在的段的数值，分别读取该段的运行速度，根据这个速度，来进行PID调节，使其控制门机在不同的速度下稳定运行。

所述PID控制模块采用增量式双环算法，它包括速度调节环和电流调节环；速度调节环为外环，电流调节环为内环，外环的输出为内环的输入，内环的输出为控制电机占空比的输出。

PID算法为在过程控制中，按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的算法，而PID算法中计算的控制量的增量时，叫增量PID算法。

所述有线手操器处理模块根据按键的不同状态对参数的增加减进行修改，控制器通过串行输入输出的软件方法来读取和发送参数到有线手操器IC上，IC把数据送到数码管上，并显示相应的内容。

所述无线手操器处理模块，中央处理器模块通过端口模拟SPI接口的算法与无线通讯芯片进行数据传输，控制器把参数送给无线通讯芯片，或是读取已经修改好后的参数。

SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到Mbps级。SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件。

操作该无线芯片的步骤为，首先软件配置该无线芯片的状态寄存器正常工作参数，然后根据该芯片的发送和接受规则来进行软件操作。

所述数据存储模块，控制器通过软件模拟I2C的通讯算法与AT24C04进行通讯；控制器把参数存储到AT24C04里面，并根据需要读出；I2C有两条总线线路：一条为串行数据线SDA，一条为串行时钟线SCL，数据为一位接一位的串行通讯模式；算法规则包括起始停止，读，和写。

所述旋转编码器处理模块处理电路送来数据脉冲，和方向电平；数据脉冲通过内部定时捕获功能来统计脉冲数，通过脉冲的间隔时间来计算脉冲的速度，每中断一次计数一次，每中断两次计算速度一次。

Claims (10)

1.新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：包括无线电梯门机控制器、无线电梯门机操作器以及安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块；所述无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器均包括有中央处理器模块和无线收发通讯模块，二者构成了无线通讯连接；所述安装于无线电梯门机控制器和无线电梯门机操作器上的无线门机嵌入式软件模块包括微控制器模块、输入命令处理模块、电流采样模块、力矩检测模块、DIP状态选择输入模块、运行曲线数据模块、PID控制模块、有线手操器处理模块、无线手操器处理模块、数据存储模块和旋转编码器处理模块；所述微控制器模块统一连接控制无线门机嵌入式软件模块上的其他功能模块。 

2.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述输入命令处理模块当主控系统通过输入接口，输入开、关，将低速运行命令输入给控制器时，中央处理器模块会根据它的中断功能检测到是哪路信号的输入，在确定信号来源之后，就会给运行状态变量赋相应的值，然后根据值的大小来分配不同控制电机的变量值；

输入命令处理模块会时刻读取输入接口的各路电平状态，如检测到该路电平为低电平时，无线门机嵌入式软件模块将结束当前对该路的处理命令。 

3.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述电流采样模块利用中央处理器模块自带的AD来采集温度值，其步骤如下：第一，配置好控制AD的状态寄存器；打开AD，让AD工作在单次序列模式，连续采样8次后停止；第二，读取连续八次采样得到值，对这个八个值计算平均值，那这个平均值就是所对应温度的数量值；第三，把这个数量值送给PID运算模块；然后根据PID运算模块运算后得出的数值来比较堵转电流阀值，如果大于这个 阀值时，电流采样模块将用脉冲数比较门宽值计算出差值；如果差值在误差值范围内，表示开门或关门到位，反之门机被异物卡住。 

4.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述力矩检测模块可根据调节变阻器的大小，通过中央处理器模块自带的AD来采集温度值，其步骤如下：首先，配置好控制AD的状态寄存器；打开AD，让AD工作在单次序列模式，连续采样4次后停止；然后，读取连续四次采样得到值，并对这个四个值计算平均值，那这个平均值就是所对应测力计上面显示的值。 

5.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述DIP状态选择输入模块，其工作状态如下： 

a、在控制器程序刚开始运行时，读取DIP开关选择曲线的输入状态值，然后把这个状态值赋给曲线数组的系数，根据系数来读取四条曲线中的一条；

b、电梯门机开始运行时，读取DIP开关选择曲线的输入状态值：如果值为一时，控制门机在自适应模式，将以匀速到开门到位，或是关门到位，然后记下门宽值；如果值为零时，控制门机运行在曲线运行模式，到位后，不保存门宽值，但要给主控系统开门或是关门到位输出信号；

c、电梯门机运行到开门到位或关门到位后，读取状态到位值，该值如果为一时，到位后仍然使电机保持在恒定的力矩上工作；如果为零时，到位后电机立即停止工作。 

6.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述运行曲线数据模块把运行曲线分为开门门刀运行段、开门低速爬行段、开门加速段、开门匀速段、开门减速段、开门低速段及关门低速段、关门加速段、关门匀速段、关门减速段、关门爬行段、关门门刀段；运行曲线数据模块还把运行曲线分为开门门刀运行段速度、开门低速爬行段速度、开门匀速段速度、开门低速段速度及关门 低速段速度、关门匀速段速度、关门爬行段速度、关门门刀段速度；根据旋转编码器计得的脉冲数时刻比较划分段的数值，根据脉冲所在的段的数值，分别读取该段的运行速度，根据这个速度，来进行PID调节，使其控制门机在不同的速度下稳定运行。 

7.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述PID控制模块采用增量式双环算法，它包括速度调节环和电流调节环；速度调节环为外环，电流调节环为内环，外环的输出为内环的输入，内环的输出为控制电机占空比的输出。 

8.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述有线手操器处理模块根据按键的不同状态对参数的增加减进行修改，控制器通过串行输入输出的软件方法来读取和发送参数到有线手操器IC上，IC把数据送到数码管上，并显示相应的内容；所述无线手操器处理模块，中央处理器模块通过端口模拟SPI接口的算法与无线通讯芯片进行数据传输，控制器把参数送给无线通讯芯片，或是读取已经修改好后的参数。 

9.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述数据存储模块，控制器通过软件模拟I2C的通讯算法与AT24C04进行通讯；控制器把参数存储到AT24C04里面，并根据需要读出；I2C有两条总线线路：一条为串行数据线SDA，一条为串行时钟线SCL，数据为一位接一位的串行通讯模式；算法规则包括起始停止，读，和写。 

10.根据权利要求1所述的新型无线电梯门机操控系统，其特征在于：所述旋转编码器处理模块处理电路送来数据脉冲，和方向电平；数据脉冲通过内部定时捕获功能来统计脉冲数，通过脉冲的间隔时间来计算脉冲的速度，每中断一次计数一次，每中断两次计算速度一次。 

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