CN104477825A - 可升降楼板的控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可升降楼板的控制系统，通过控制多路电机为执行机构，以转速、电流、倾角等测量值为反馈的实时运动控制系统，采用全闭环反馈控制和交叉耦合同步控制策略，具有较高的精确性、稳定性和实时性，并且在位移环和电流环双环控制的基础上额外增加了一层基于水平倾角检测的专用安全环，进一步了强化系统的冗余性、安全性和鲁棒性，采用这种自动控制系统具有使用灵活、安全性高、运行噪音低等优点。

Description

可升降楼板的控制系统

技术领域

本发明涉及可升降楼板技术领域，尤其涉及一种可升降楼板的控制系统。

背景技术

近些年，国内大中城市涌现了不少的LOFT公寓，通常为一室一卫(或一室一厅一卫)，小居室面积，相对较低的总价恰好迎合了年轻人拥有自购住房愿望和并不饱满的钱包，颇受欢迎。由于政策和成本等原因，公寓的层高大多限制在3.6m至4.5m之间，为提高这有限面积的使用率，用户根据需要隔成固定的上下两层，分隔出客厅、卧室、厨房、卫生间等。由于总层高的限制，上下两层层高的分割往往成了设计师和用户的烦恼，而实际上由于需要满足基本功能属性，层高选择调整的范围相当小，每层的层高都较普通住宅低许多，给人强烈的压抑感。

有鉴于此，业界提出了利用可升降楼板及控制系统对这种公寓进行上下分隔的方案。根据人们的起居习惯，一般白天活动区域主要在集中于客厅(一般位于下层)，学习、睡觉时才进卧室休息(一般位于上层)，因此两者空间上存在分时复用的特点。利用可升降楼板及控制系统，使用上层卧室时将隔层楼板降下来，使用下层客厅时就将楼板升上去，提高居住空间的灵活性。

但是，目前现有的可升降楼板控制系统普遍是采用液压系统或气动系统控制楼板升降，液压与气动这两种技术都需要有液压泵站或气压泵站，其共同的主要缺点是体积大、使用不便、运行噪音也大、安装维护要求高，安全系数低，因此它们只适合用于工厂、商场等场所，不适合用在家居环境。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种可升降楼板的控制系统，可提高可升降楼板控制系统的灵活性和安全性，降低噪音和安装维护成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种可升降楼板的控制系统，包括：

控制器，用于接收控制指令，按照控制指令向相应器件发出相应控制信号；

设置在可升降楼板的各升降轨道上的驱动装置，每个驱动装置都包括电机及其驱动器，所述驱动器与所述控制器电连接，用于接收控制器的控制信号，向所述电机发出驱动信号以触发电机驱动所述可升降楼板进行升降；

设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器电连接的上升限位开关和下降限位开关，用于检测可升降楼板的升降位置；所述上升限位开关具体用于在检测到可升降楼板上升到该上升限位开关处时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；所述下降限位开关具体用于在检测到可升降楼板下降到该下降限位开关处时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；

与可升降楼板的每个升降轨道对应的、且与所述控制器电连接的位移检测器，用于检测本升降轨道上的楼板的位移值，将位移值发送给所述控制器；

位移环矫正装置，用于接收各位移检测器的位移值并进行比较判断：针对每一个位移检测器的位移值，如果该位移值与其它位移值的差值大于指定门限值，则向该位移值对应轨道的驱动装置发送减小输出电压的控制信号，以触发该驱动装置减小对应电机的输出电压。

在一种优选实施例中，所述位移环矫正装置进一步进行后续比较判断：针对每一个位移检测器的位移值，如果该位移值与其它位移值的差值大于最大门限值，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行。

在一种优选实施例中，该系统进一步包括：

设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器电连接的上升极限开关和下降极限开关，用于检测可升降楼板的升降位置；所述上升极限开关具体设置在所述上升限位开关上方的指定位置，用于在检测到可升降楼板上升到该上升极限开关处时，向控制器发送断电控制指令，所述控制器在收到断电控制指令后向所有驱动装置发送断电信号，以切断所有驱动装置的电源；所述下降极限开关具体设置在所述下降限位开关下方的指定位置，用于在检测到可升降楼板下降到该下降极限开关处时，向控制器发送断电控制指令，所述控制器在收到断电控制指令后向所有驱动装置发送断电信号，以切断所有驱动装置的电源。

在一种优选实施例中，该系统进一步包括：

设置在所述每个驱动装置中的、且与所述控制器电连接的电流采样器，用于检测本驱动装置的电机电流，将电流值发送给所述控制器；

电流环矫正装置，设置在所述控制器内部，用于接收各电流采样器的电流值并进行比较判断：针对每一个电流采样器的电流值，如果该电流值大于其它电流值中的最大值、且小于等于最大载荷电流，则向该电流值对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号，以触发该驱动装置减小对应电机的输出电压；如果该电流值大于最大载荷电流，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行。

在一种优选实施例中，该系统进一步包括：

安装在所述可升降楼板的中心位置、且与控制器电连接的双轴倾角传感器，用于检测所述可升降楼板在水平面X轴、Y轴方向上的倾角，将倾角发送给控制器；

倾角环矫正装置，设置在所述控制器内部，用于接收所述双轴倾角传感器的所述X轴和Y轴上的倾角并进行比较判断：如果所述X轴或Y轴上的倾角大于最大正负度数，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行，否则继续后续比较判断：如果X轴上的倾角为正向、且大于指定度数，则向该X轴正向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号；如果X轴上的倾角为负向、且大于指定度数，则向该X轴负向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号；如果Y轴上的倾角为正向、且大于指定度数，则向该Y轴正向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号；如果Y轴上的倾角为负向、且大于指定度数，则向该Y轴负向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号。

在一种优选实施例中，该系统进一步包括：

上升光幕传感器，设置在所述可升降楼板上方的指定位置，且与所述可升降楼板非固定，用于水平射出覆盖整个可升降楼板面积的光幕，在检测到光幕被遮挡时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；

下降光幕传感器，设置在所述可升降楼板下方的指定位置，且与所述可升降楼板固定，用于水平射出覆盖整个可升降楼板面积的光幕，在检测到光幕被遮挡时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行。

在一种优选实施例中，所述位移检测器为码盘检测器，安装在对应升降轨道的驱动装置的电机上，通过检测电机转速间接确定本升降轨道上的楼板的位移值；或者，所述位移检测器为直接位移检测器，安装在对应升降轨道上，用于直接检测本升降轨道上的楼板的位移值。

在一种优选实施例中，该系统进一步包括：与所述驱动装置数量相同的分散报警指示器，分别设置在每个驱动装置对应的位置上，与所述控制器电连接，所述驱动装置的运行信息反馈到所述控制器，所述控制器判断反馈的运行信息，在运行异常的情况下向对应驱动装置的分散报警指示器发送报警信号，收到报警信号的分散报警指示器触发报警。

在一种优选实施例中，所述可升降楼板的升降轨道的数量至少为四个。

在一种优选实施例中，该系统进一步包括：无线遥控器和无线遥控接收模块，所述无线遥控器上设置有可升降楼板的控制按钮，根据控制按钮的触发动作输出对应的控制指令给无线遥控接收模块；所述无线遥控接收模块与所述控制器电连接，用于将收到的控制指令传送给所述控制器；

或者，该系统进一步包括：互联网连接模块，与所述控制器电连接，用于接入互联网，接受来自互联网的控制指令，将收到的控制指令传送给所述控制器。

与现有技术的液压或气动驱动的可升降楼板控制系统相比，本发明采用电气化控制系统，由于电机比液压泵或气压泵更加轻便小巧，因此安装和维护操作方便，降低了安装和维护成本，而且噪音较小，适合家居环境；同时本发明还设置了上升限位开关和下降限位开关，当可升降楼板到达所述上升限位开关或下降的限位开关，会强制制动对应的驱动装置电机，使楼板停止继续升降，保证了用户的安全性。同时，由于在每个驱动装置的对应位置设置了位移检测器，并可以通过判断个支撑点对应的驱动装置的位移值的相对位置判断楼板的平稳状态，从而及时通过减小电机输出电压的方式调整驱动装置的位移速度，达到可升降楼板平稳升降的目的。

通体而言，本发明提供了一种使用方便灵活、安装维护快捷、运行安全可靠、低噪音的可升降楼板控制系统，既可应用于工厂、商场等场所，又可应用于住宅。

附图说明

图1a为本发明所述可升降楼板控制系统的一种实施例的组成示意图；

图1b为本发明所述可升降楼板控制系统的又一种实施例的组成示意图；

图1c为本发明所述可升降楼板控制系统的又一种实施例的组成示意图；

图1d为本发明所述可升降楼板控制系统的又一种实施例的组成示意图；

图2为本发明所述可升降楼板控制系统的一种具体的电气组成框图；

图3为本发明所述可升降楼板控制系统的位移环矫正装置执行的位移检测反馈控制流程图；

图4为本发明所述可升降楼板控制系统的电流环矫正装置执行的载荷检测反馈控制流程图；

图5为本发明所述可升降楼板控制系统的倾角环矫正装置执行的楼板倾角检测反馈控制流程图；

图6为本发明所述可升降楼板控制系统楼板上/下静态平衡控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明所述可升降楼板控制系统中的驱动装置数量与可升降楼板的升降轨道的数量相同，一般实施例中，所述升降轨道的数量至少为4个，对应的楼板支撑点组成一个四边形，因此对应的驱动装置的数量也至少为4个。在下面的实施方式中，以可升降楼板具有4个升降轨道，且具有4个对应的驱动装置为例进行说明。

图1a为本发明所述可升降楼板控制系统的一种组成示意图，如图1a所示，所述可升降楼板控制系统主要包括控制器101，设置在可升降楼板的各升降轨道上的驱动装置102，设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器电连接的上升限位开关103和下降限位开关104，与可升降楼板的每个升降轨道对应的、且与所述控制器电连接的位移检测器105，以及设置在控制器101内部的位移环矫正装置106。

本发明中，所述与控制器101的电连接，可以是有线电连接，也可以是无线电连接。因此在图1中，为了简洁清楚地表述中本发明的主要结构特征，有些文字说明中提到的电连接线没有画出。在实际实施场景中，如果采用有线电连接，所述上升限位开关103、下降限位开关104和位移检测器105例如也可以沿着轨道布线从而与所述控制器101实现电连接。

图2为本发明所述可升降楼板控制系统的一种具体的电气组成框图。下面结合图1a和图2，对各个组成部分做具体介绍。

所述控制器101，用于接收控制指令，按照控制指令向相应器件发出相应控制信号。在一种具体应用场景中，所述控制器101可以采用TIC2000F28035 DSP微控制器，该处理器擅长于多电机控制系统中应用。

如图2所示，更为具体的，对于所述控制器101来说，所述控制指令由相应的指令输出器件发出，例如本发明可以设置控制箱面板，控制箱面板上设置有上升按扭、下降按扭、禁止按扭、急停按钮等，这些按钮与所述控制器101电连接，可以分别向控制器101发出上升指令、下降指令、禁止指令、和急停指令。

所述控制指令也可以由所述上升限位开关、下降限位开关、上升极限开关、下降极限开关、上升光幕传感器、下降光幕传感器发出，具体的触发时机请详见后续具体实施例中的描述。

在本发明的进一步实施例中，除了所述控制箱面板，还可以包括无线遥控器和无线遥控接收模块。如图2所示，所述无线遥控器可以采用433MHz无线遥控器，对应的无线遥控接收模块为433MHz无线接收模块，所述无线遥控器上设置有可升降楼板的控制按钮，根据控制按钮的触发动作输出对应的控制指令给无线遥控接收模块；所述无线遥控接收模块与所述控制器101电连接，用于将收到的控制指令传送给所述控制器101。

和/或，该控制系统还可以包括：互联网连接模块，与所述控制器101电连接，用于接入互联网，接受来自互联网的控制指令，将收到的控制指令传送给所述控制器101。该互联网连接模块中可以包括WIFI无线接入模块，可以无线接入互联网。这样，用户即使不在家，在远程也可以通过互联网向家中的可升降楼板发出控制指令。

所述设置在可升降楼板的各升降轨道上的驱动装置，例如在本实施例中包括4个驱动装置102，分别安装在对应的升降轨道上，每个驱动装置102都包括电机及其驱动器，如图2所示，所述驱动器与所述控制器101电连接，用于接收控制器101的控制信号，向所述电机发出驱动信号以触发电机驱动所述可升降楼板进行升降。

在一种具体实施例中，所述电机为直流电机，可以驱动可升降楼板沿着所述升降轨道进行升降，具体的升降结构可以采用现有结构，本文不再赘述。

所述电机对应的驱动器在一种具体应用实例中，可以为电机驱动H桥，该电机驱动H桥电路可以以脉宽调制(PWM)的方式实现电机调速的目的。

所述设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器101电连接的上升限位开关103和下降限位开关104，例如在本实施例中是在每个升降轨道上都设置一个上升限位开关103和下降限位开关104，用于检测可升降楼板的升降位置；所述上升限位开关103具体用于在检测到可升降楼板上升到该上升限位开关处时，向控制器101发送制动控制指令，所述控制器101在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；所述下降限位开关104具体用于在检测到可升降楼板下降到该下降限位开关处时，向控制器101发送制动控制指令，所述控制器101在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行。所述上升和下降限位开关，可以在可升降楼板控制系统安装时设置好，以后在楼板升降过程中，楼板会精确地停止在所述限位开关对应的高度，不会因为人工操作偏差导致楼板过高或过低，提高了安全性。

所述上升限位开关和下降限位开关的具体实现方式可以有多种，例如可以是常规的触点开关，当可升降楼板升降到该开关位置，由于开关与楼板接触按压，导致开关接通，从而向控制器101发出制动控制指令。

所述与可升降楼板的每个升降轨道对应的、且与所述控制器101电连接的位移检测器105，用于检测本升降轨道上的楼板的位移值，将位移值发送给所述控制器101。此处，对每一个位移检测器而言，所述本升降轨道就是该位移检测器对应安装位置的升降轨道。

在一种具体应用实例中，所述位移检测器可以为直接位移检测器，安装在对应升降轨道上，用于直接检测本升降轨道上的楼板的位移值。例如可使用拉线编码器、光栅尺、磁栅尺等，本图1所示具体采用光栅尺检测，具有很高的精度和抗干扰能力。

或者，在另一种具体应用实例中，所述位移检测器也可以为进行间接检测的码盘检测器，例如具体可以采用电机的旋转编码器，安装在对应升降轨道的驱动装置的电机上，通过检测电机转速间接确定本升降轨道上的楼板的位移值。

所述位移环矫正装置106，设置在所述控制器101内部，用于接收各位移检测器的位移值并进行比较判断：针对每一个位移检测器的位移值，如果该位移值与其它位移值的差值大于指定门限值，则向该位移值对应轨道的驱动装置发送减小输出电压的控制信号，以触发该驱动装置减小对应电机的输出电压。

在进一步的实施例中，所述位移环矫正装置可以进一步进行后续比较判断：针对每一个位移检测器的位移值，如果该位移值与其它位移值的差值大于最大门限值，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行。

所述位移检测器和位移环矫正装置配合，可以实现位移环的全闭环反馈控制机制，所述位移环作为控制内环回路，实现了升降楼板升降的水平平稳性。

所述矫正装置可以由控制器101的内部代码实现，也可以由硬件来实现，例如，可以采用比较器、逻辑门、开关等硬件元件来实现该矫正装置的所述比较判断处理逻辑。至于具体的实现电路，本领域的技术人员可以根据说明书公开的内容以及公知常识实现，本文不再赘述。

图1b为本发明所述可升降楼板控制系统的又一种实施例的组成示意图。参见图1b，在该实施例中，除了图1a所述的组成部分，还可以进一步包括：设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器101电连接的上升极限开关107和下降极限开关108，用于检测可升降楼板的升降位置；所述上升极限开关具体设置在所述上升限位开关上方的指定位置，用于在检测到可升降楼板上升到该上升极限开关处时，向控制器101发送断电控制指令，所述控制器101在收到断电控制指令后向所有驱动装置发送断电信号，以切断所有驱动装置的电源；所述下降极限开关具体设置在所述下降限位开关下方的指定位置，用于在检测到可升降楼板下降到该下降极限开关处时，向控制器101发送断电控制指令，所述控制器101在收到断电控制指令后向所有驱动装置发送断电信号，以切断所有驱动装置的电源。

图1b所述实施例在图1a的基础上，增加了上升、下降极限开关，该极限开关与所述上升、下降限位开关的距离可以设置得很近，当可升降楼板上升或下降超出规定的位置(即所述上升、下降限位开关的位置)时，或程序跑飞时，立即触发保护切断电机电源线使其停止运行，并在相应的故障点发出报警信号，此时必须手动脱离上下极限开关后方可复位到电动控制状态。这样可以进一步保证由于异常故障或程序问题导致超限位的上升和下降动作，如果一直上升或下降，会对居室中的物品和人产生摧毁性破坏，因此该上升和下降极限开关可以进一步提高可升降楼板的安全性。

上述位移检测器和位移环矫正装置配合，实现了位移环的全闭环反馈控制机制，所述位移环作为控制内环回路，实现了升降楼板升降的水平平稳性。在本发明的进一步优选实施例中，可以在所述位移环控制内环回路的基础上，再增加一个安全控制环，即电流环。如图2和图1c所示，该实施例中，该控制系统进一步包括：设置在所述每个驱动装置中的、且与所述控制器101电连接的电流采样器，用于检测本驱动装置的电机电流，将电流值发送给所述控制器101。该实施例中还包括电流环矫正装置109，设置在所述控制器101内部，用于接收各电流采样器的电流值并进行比较判断：针对每一个电流采样器的电流值，如果该电流值大于其它电流值中的最大值、且小于等于最大载荷电流，则向该电流值对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号，以触发该驱动装置减小对应电机的输出电压；如果该电流值大于最大载荷电流，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行。

通过上述方案，可以实现了位移环闭环反馈控制和电流环闭环反馈控制这种双环控制方式，如果楼板四个支撑点升降高度稍有偏差就会立即矫正，进一步使得楼板升降的平稳性得到了提高。

所述矫正装置可以由控制器101的内部代码实现，也可以由硬件来实现，例如，可以采用比较器、逻辑门、开关等硬件元件来实现该矫正装置的所述比较判断处理逻辑。至于具体的实现电路，本领域的技术人员可以根据说明书公开的内容以及公知常识实现，本文不再赘述。

为了进一步了强化系统的冗余性、安全性和鲁棒性，还可以在上述双环控制方式的基础上，增加基于水平倾角检测的安全环。如图1d为本发明所述可升降楼板控制系统的又一种实施例的组成示意图，该实施例中，进一步包括：安装在所述可升降楼板的中心位置、且与控制器101电连接的双轴倾角传感器110，用于检测所述可升降楼板在水平面X轴、Y轴方向上的倾角，将倾角发送给控制器101；还包括倾角环矫正装置111，设置在所述控制器101内部，用于接收所述双轴倾角传感器的所述X轴和Y轴上的倾角并进行比较判断：如果所述X轴或Y轴上的倾角大于最大正负度数，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行，否则继续后续比较判断：如果X轴上的倾角为正向、且大于指定度数，则向该X轴正向对应的驱动装置(如此图中为1号驱动装置)发送减小输出电压的控制信号；如果X轴上的倾角为负向、且大于指定度数，则向该X轴负向对应的驱动装置(如此图中为3号驱动装置)发送减小输出电压的控制信号；如果Y轴上的倾角为正向、且大于指定度数，则向该Y轴正向对应的驱动装置(如此图中为2号驱动装置)发送减小输出电压的控制信号；如果Y轴上的倾角为负向、且大于指定度数，则向该Y轴负向对应的驱动装置(如此图中为4号驱动装置)发送减小输出电压的控制信号。通过增加这一环基于水平倾角检测的专用安全环，可以进一步了强化系统的冗余性、安全性和鲁棒性，在楼板有微弱倾斜的情况下，可以立即检测到从而迅速使楼板恢复水平。

所述矫正装置可以由控制器101的内部代码实现，也可以由硬件来实现，例如，可以采用比较器、逻辑门、开关等硬件元件来实现该矫正装置的所述比较判断处理逻辑。至于具体的实现电路，本领域的技术人员可以根据说明书公开的内容以及公知常识实现，本文不再赘述。

在进一步的一种实施例中，为了进一步增强安全性，本发明的所述控制系统还可以进一步包括：

上升光幕传感器，设置在所述可升降楼板上方的指定位置，且与所述可升降楼板非固定，用于水平射出覆盖整个可升降楼板面积的光幕，在检测到光幕被遮挡时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行。具体的，该上升光幕传感器可以平装于楼板上方护栏之上，在楼板上升过程中，有人体或其他障碍物高出楼板上方护栏位置，就立即触发安全保护使楼板停止上升，同时系统会发出故障报警，障碍物移除报警自动解除，楼板继续上升。

下降光幕传感器，设置在所述可升降楼板下方的指定位置，且与所述可升降楼板固定，用于水平射出覆盖整个可升降楼板面积的光幕，在检测到光幕被遮挡时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行。具体的，该下降光幕传感器可平装于楼板下方适当位置(如楼板下方10cm)，光束覆盖整个楼板面积，在楼板下降过程中，有人体或其他障碍物进入到楼板下方保护位置，就立即触发安全保护使楼板停止下降，同时系统会发出故障报警，障碍物移除报警自动解除，楼板继续下降。

本发明所述的控制系统还进一步包括报警指示器，具体可以包括集中报警指示器和分散报警指示器。如图2所示，所述集中报警指示器安装装在控制箱面板上，与控制器电连接，包括故障指示器、运行指示器、就绪指示器，所控制器根据系统的运行状态，向该集中报警指示器反馈相关信号，如果当可升降楼板上升/下降到规定位置后，则就绪指示器显示，如果楼板正常上升或下降运行则运行指示器显示，如果楼板运行异常或控制系统异常则故障指示器显示。所述分散报警指示器的数量与所述驱动装置数量相同，分别设置在每个驱动装置对应的位置上，与所述控制器电连接，所述驱动装置的运行信息反馈到所述控制器，所述控制器判断反馈的运行信息，在运行异常的情况下向对应驱动装置的分散报警指示器发送报警信号，收到报警信号的分散报警指示器触发报警。

所述图2为结合了上述实施例中各组成器件的一种详细实施例的电气连接图。下面结合图2，进一步说明本发明所述楼板控制系统中各个器件的一种具体实例和电气连接关系，当然本发明也不限于下述型号的器件，本领域技术人员根据本发明所公开的方案，可以进行相应的变通和替换。

如图2所示的可升降楼板控制系统，包括控制器(即中央处理器)、系统电源部分、集中报警指示器、四点分散报警指示器、双轴倾角传感器、四个驱动装置、上升光幕传感器、下降光幕传感器、四个上升限位开关、四个上升极限开关、四个下降限位开关、四个下降极限开关、上升按扭、下降按扭、禁止按扭、急停按钮、433MHz无线接收模块、433MHz无线遥控器、WIFI互联网连接模块。

所述控制器采用TI C2000F28035 DSP微控制器，该处理器擅长于多电机控制系统中应用。

所述系统电源部分包括系统输入电源、作为后备电源的不间断电源(UPS)、电机驱动电源、系统工作电源四部分。所述系统输入电源可以采用我国标准AC220V 50HZ市电供电，系统运行最大功率小于800W，一般家庭墙壁插座都可以满足使用要求；所述UPS后备电源是作为可升降楼板系统的选装部件，用于市电停电时的应急用电源，当市停电UPS后备电源可供楼板升降10次/5天(两者以先到达为准)；所述电机驱动电源，由于驱动电机是选用310伏的直流，因此电机驱动用的电源只需要将市电经过整流与滤波即可，省去传统系统中的变压器，减小体积，降低成本，简单方便；所述系统工作电源由交流220V通过降压变压器降到交流12V，经整流滤波后得到一组15V左右的直流源，再经过稳压得一组3.3V直流电源作为DSP控制系统工作电源。上述系统电源，设计非常精简，保证系统的可靠性。

所述集中报警指示器包括故障指示灯、运行指示灯、就绪指示灯，安装于控制器面板上；所述故障指示灯作用是当控制系统有故障时，故障指示灯点亮报警；所述运行指示灯作用当可升降楼板正常的上升/下降运行时，运行指示灯闪烁提示；所述就绪指示灯作用是当可升降楼板上升/下降到规定位置后，就绪指示灯点亮提示；

所述四点分散报警指示器包括四个故障指示器；所述四个故障指示器被分散安装在楼板的支撑点之上方，用于提示系统运行状态与故障信息；

所述双轴倾角传感器安装在楼板中心，与控制器电相连，用于检测楼板的X轴、Y轴方向上的倾斜角度，告知中央处理器对每个驱动输出作适当的调整，使用楼板快速恢复水平；所述X轴是指，所述Y轴与X轴垂直，是指

所述四个驱动装置包括四个有刷直流电机与四套并列的驱动电路构成；所述有刷直流电机作为升降楼板的动力源，有刷直流电机为310V/200W，光电机输出1800转/分钟，输出转矩1000mN.M，经过减速比为225：1的减速箱输出8转/分钟，输出扭矩225N.M，约可以提升500kg的负载以0.0038米/秒速度匀速上升。所述驱动电路主要有电机驱动H桥、码盘检测器及电流采样器三部分组成。所述电机驱动H桥就是该驱动装置的驱动器，其设计需要满足驱动310V/200W有刷直流电机的相关要求，并以脉宽调制(PWM)的方式实现电机调速、灵活控制的目的。所述码盘检测器采用光电编码盘，电机转动一圈输出64个脉冲信号，主要用于检测电机转动的行程，即间接检测得到本升降轨道上的楼板的位移值。所述电流采样器是通过在驱动桥对电源负极串联高精度小阻值的采样电阻，将电流转化为电压信号再经过二阶低通滤波放大电路后送入处理器AD检测端进行检测。当然所述电流采样器也可以采用其它方式的电流采样电路来实施，本文不再赘述。电流采样器主要用于监测电机运行情况与电流负荷变化情况，以实时调整驱动器的PWM输出，使不同载荷的每个电机能以相同的速度运行，达到对电机灵活控制的目的；若当电载荷超出极限，系统停止运行并在相应的故障点发出报警信号。

所述上升光幕传感器平装于楼板上方护栏之上，光束覆盖整个楼板面积，在楼板上升过程中，有人体或其他障碍物高出楼板上方护栏位置，就立即触发安全保护楼板停止上升，同时系统会发出故障报警，障碍物移除报警自动解除，楼板继续上升。

所述下降光幕传感器平装于楼板下方10公分左右位置，光束覆盖整个楼板面积，在楼板下降过程中，有人体或其他障碍物进入到楼板下方10公分以内位置，就立即触发安全保护楼板停止下降，同时系统会发出故障报警，障碍物移除报警自动解除，楼板继续下降。

所述四个上升/下降限位开关安装于轨道上下两端内侧；用于设置可升降楼板上升/下降的停止位置，当按下上升按钮或下降按钮，可升降楼板就会上升或下降，当可升降楼板上升或下降到规定位置时，所述上升/下降限位开关输出一个到位信号(即制动信号)给控制器，控制器控制相应驱动装置的电机停止运行，从而楼板停止上升或下降。

所述四个上升/下降极限开关安装于轨道上下两端外侧；当可升降楼板上升或下降超出规定的位置(即所述上升/下降限位开关的位置)时(或程序跑飞时)作为一个保护装置。当上升/下降极限开关动作后，系统会发出故障报警，同时由于切断了电源，驱动装置的电机停止任何动作。此时必须手动脱离上下极限开关方可复位到电动控制状态。

所述上升按扭按下后，可升降楼板就上升到设定的上限位置，即所述上升限位开关的位置。

所述下降按扭按下后，可升降楼板就下降到设定的下限位置，即所述下降限位开关的位置。

所述急停按钮按下后，可升降楼板就停止动作，此时只有重新触发上升或下降信号才可以取消停止动作，使楼板上升或下降到所述上限位置或下限位置。

所述禁止按扭禁止按钮是自锁式按钮开关，按下后自锁，控制器禁止驱动装置的电机上升或下降操作，只能手动方式提拉可升降楼板；再按一下禁止按钮弹出，可升降楼板恢复电动控制。

所述433MHz无线接收模块可以安装于控制器内，也可以安装在控制器外且与控制器电连接，用于以无线遥控的方式给系统发送操指令；所述433MHz无线遥控器上有上升按扭、下降按扭、急停按钮；以无线遥控的方式给433MHz无线接收模块发指令。

所述互联网连接模块，即所述TCP/IP模块(具有无线WIFI功能)安装于控制器内，或者也可以安装在控制器外切与控制器电连接，用于接收手机、平板电脑、计算机等远程发来的远程控制指令，控制可升降楼板控制系统。

图3为本发明所述可升降楼板控制系统的位移环矫正装置执行的位移检测反馈控制流程图。参见图3，系统以位移环作为控制内环回路，位移环控制所需的反馈值是当前楼板的水平高度，因此本发明在每个升降轨道对应的驱动装置的对应位置都设置一个独立的位移检测器，用于检测本升降轨道上的楼板的位移值，将位移值发送给所述控制器的位移环矫正装置。本图3的实例中，所述位移检测器为安装在驱动装置中的盘码检测器，用于通过检测电机的行程来表示楼板的位移值。这样一个标准的控制系统就有四个呈四边形分布的高度值，根据三点确定一个平面的原理，系统就具有一个冗余量，在运动控制过程中，可以选择任一驱动装置(如图3以1号驱动装置)为运动(速度或位移)基准，其他三个位移测量值实时与基准值进行比较和校正，保证同步，实现楼板速度均匀、同步提升。如图3所示为对1号驱动装置进行矫正控制的流程，该矫正控制流程中以1号驱动装置的行程(表示1号驱动装置所在轨道的楼板位移值)为基准，所述四驱表示四个驱动装置；当按下上升/下降操作按钮后，所述四个驱动装置会首先进行码值清零，即将原来的记录位移值清除掉，然后四个驱动装置进行软启动，软启动结束后四驱全电压运转；然后所述位移环矫正装置就会根据各个位移检测器反馈的行程值(即表示位移值)进行比较判断，具体包括以下步骤301～302：

步骤301、1号驱动(此处的驱动为驱动装置的简称)的行程是否大于其它三个驱动装置中最小行程3cm(即最大门限值)，如果是则发出超出失衡极限报警，同时发出四驱全部停止运行的制动信号；否则继续下一步判断。

步骤302、1号驱动的行程是否大于其它三个驱动中最小行程1cm(即指定门限值)，如果是则1号驱动输出的电压递减，即降低该1号驱动对楼板的驱动速度，经过8ms周期的延时后重新进行上述比较判断过程；否则1号驱动还是全电压输出，其对楼板的驱动速度不变，经过8ms周期的延时后重新进行上述比较判断过程。

所述对2、3、4号驱动装置的位移反馈控制流程与上述比较判断过程相同，即也执行上述步骤301和302，只不过以其自身行程作为基准进行比较，而且也是每8ms为周期重复执行。

图4为本发明所述可升降楼板控制系统的电流环矫正装置执行的载荷检测反馈控制流程图。参见图4，控制系统采用电流环作为控制外环，既可以作为直接变量用作系统的过流(载)保护，又可以作为负载的检测手段，实时保证负载载荷在可控范围内。同样，本系统独立检测每套驱动装置的载荷电流，因此可以检测楼板各角落的载荷，也可以总体估算楼板整体载荷。在楼板启动时通过检测载荷，在运行过程中进行载荷补偿，保证楼板平稳运行。当出现载荷异常时可及时预警，直至停止保护。

具体的，如图4所示，当进行上升/下降操作后，所述四个驱动装置进行上升/下降驱动，然后所述电流环矫正装置就会根据各个电流采样器反馈的电流值进行比较判断，具体包括以下步骤401～402：

步骤401、1号驱动的电流是否大于500KG载荷电流值(即最大载荷电流)，如果是则发出超出失衡极限报警，同时发出四驱全部停止运行的制动信号；否则继续下一步判断。

步骤402、1号驱动的电流是否大于其它三个驱动中的最大电流N，如果是则1号驱动输出的电压按比例递减M，即降低该1号驱动对楼板的驱动速度，经过8ms周期的延时后重新进行上述比较判断过程；否则1号驱动还是全电压输出，其对楼板的驱动速度不变，经过8ms周期的延时后重新进行上述比较判断过程。

所述对2、3、4号驱动装置的电流反馈控制流程与上述比较判断过程相同，即也执行上述步骤401和402，只不过以其自身电流作为基准进行比较，而且也是每8ms为周期重复执行。

图5为本发明所述可升降楼板控制系统的倾角环矫正装置执行的楼板倾角检测反馈控制流程图。本系统额外增加的一层基于倾角检测的安全保障环路，在运行过程中，以略降低的倾角预警阀值，优先实现系统的平稳提升，当楼板运行到预设位移时，通过利用反馈的倾角传感器值微调楼板，进一步调平楼板，提高用户的舒适度。

具体的，参见图1d和图5，当进行上升/下降操作后，所述四个驱动装置进行上升/下降驱动，并控制8ms周期延时，即每8ms启动一次双轴倾角传感器检测以及对应的比较判断，具体包括：

步骤501、X轴倾角或Y轴倾角是否大于正负0.5度，如果是则发出超出失衡极限报警，同时发出四驱全部停止运行的制动信号；否则继续下一步判断。

步骤502、

对于X轴倾角，如果X轴倾角为正且大于正0.2度，则1号驱动输出电压按比例递减M，之后跳到步骤503；如果X轴倾角为正且小于等于正0.2度，则1号驱动输出电压不变，即还是全电压输出，并跳到步骤503；如果X轴倾角为负且大于负0.2度，则3号驱动的输出电压按比例递减M，之后跳到步骤503；如果X轴倾角为负且小于等于负0.2度，则3号驱动的输出电压不变，还是全电压输出，并跳到步骤503。

对于Y轴倾角，如果Y轴倾角为正且大于正0.2度，则2号驱动输出电压按比例递减M，之后跳到步骤503；如果Y轴倾角为正且小于等于正0.2度，则2号驱动输出电压不变，即还是全电压输出，并跳到步骤503；如果Y轴倾角为负且大于负0.2度，则4号驱动的输出电压按比例递减M，之后跳到步骤503；如果Y轴倾角为负且小于等于负0.2度，则4号驱动的输出电压不变，还是全电压输出，并跳到步骤503。

步骤503、在8ms周期延时之后，重启倾角传感器检测，并返回步骤501重新进行比较判断。

图6为本发明所述可升降楼板控制系统楼板上/下静态平衡控制流程图,将安装在楼板四条轨道上的四个上升限位开关整调到同一水平高度，四个下降限位开关也整调到同一水平高度。其具体过程包括：当按下上升/下降操作按钮后，所述四个驱动装置会同时进行软启动，软启动结束后四驱全电压运转；然后进行上述图3、4、5所述的驱动平衡控制过程，并且在此过程的同时进一步分别判断每一个驱动装置是否到达对应的上升/下降限位点，如果到达则该驱动装置的电机停止运行，否则继续进行所述驱动平衡控制过程并进一步判断每一个驱动装置是否到达对应的上升/下降限位点，直到四个驱动装置的电机都停止运行，楼板上/下达到静态平衡。

本发明通过控制多路电机为执行机构，以转速、电流、倾角等测量值为反馈的实时运动控制系统，采用全闭环反馈控制和交叉耦合同步控制策略，具有较高的精确性、稳定性和实时性，并且在位移环和电流环双环控制的基础上额外增加了一层基于水平倾角检测的专用安全环，进一步了强化系统的冗余性、安全性和鲁棒性，采用这种自动控制系统使用灵活、安全性高、运行噪音低等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种可升降楼板的控制系统，其特征在于，包括：

控制器，用于接收控制指令，按照控制指令向相应器件发出相应控制信号；

设置在可升降楼板的各升降轨道上的驱动装置，每个驱动装置都包括电机及其驱动器，所述驱动器与所述控制器电连接，用于接收控制器的控制信号，向所述电机发出驱动信号以触发电机驱动所述可升降楼板进行升降；

设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器电连接的上升限位开关和下降限位开关，用于检测可升降楼板的升降位置；所述上升限位开关具体用于在检测到可升降楼板上升到该上升限位开关处时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；所述下降限位开关具体用于在检测到可升降楼板下降到该下降限位开关处时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；

与可升降楼板的每个升降轨道对应的、且与所述控制器电连接的位移检测器，用于检测本升降轨道上的楼板的位移值，将位移值发送给所述控制器；

位移环矫正装置，用于接收各位移检测器的位移值并进行比较判断：针对每一个位移检测器的位移值，如果该位移值与其它位移值的差值大于指定门限值，则向该位移值对应轨道的驱动装置发送减小输出电压的控制信号，以触发该驱动装置减小对应电机的输出电压。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位移环矫正装置进一步进行后续比较判断：针对每一个位移检测器的位移值，如果该位移值与其它位移值的差值大于最大门限值，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

设置在可升降楼板升降轨道上的、且与所述控制器电连接的上升极限开关和下降极限开关，用于检测可升降楼板的升降位置；所述上升极限开关具体设置在所述上升限位开关上方的指定位置，用于在检测到可升降楼板上升到该上升极限开关处时，向控制器发送断电控制指令，所述控制器在收到断电控制指令后向所有驱动装置发送断电信号，以切断所有驱动装置的电源；所述下降极限开关具体设置在所述下降限位开关下方的指定位置，用于在检测到可升降楼板下降到该下降极限开关处时，向控制器发送断电控制指令，所述控制器在收到断电控制指令后向所有驱动装置发送断电信号，以切断所有驱动装置的电源。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

设置在所述每个驱动装置中的、且与所述控制器电连接的电流采样器，用于检测本驱动装置的电机电流，将电流值发送给所述控制器；

电流环矫正装置，设置在所述控制器内部，用于接收各电流采样器的电流值并进行比较判断：针对每一个电流采样器的电流值，如果该电流值大于其它电流值中的最大值、且小于等于最大载荷电流，则向该电流值对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号，以触发该驱动装置减小对应电机的输出电压；如果该电流值大于最大载荷电流，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

安装在所述可升降楼板的中心位置、且与控制器电连接的双轴倾角传感器，用于检测所述可升降楼板在水平面X轴、Y轴方向上的倾角，将倾角发送给控制器；

倾角环矫正装置，设置在所述控制器内部，用于接收所述双轴倾角传感器的所述X轴和Y轴上的倾角并进行比较判断：如果所述X轴或Y轴上的倾角大于最大正负度数，则向所述所有的驱动装置发送制动信号，以触发所有驱动装置的电机停止运行，否则继续后续比较判断：如果X轴上的倾角为正向、且大于指定度数，则向该X轴正向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号；如果X轴上的倾角为负向、且大于指定度数，则向该X轴负向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号；如果Y轴上的倾角为正向、且大于指定度数，则向该Y轴正向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号；如果Y轴上的倾角为负向、且大于指定度数，则向该Y轴负向对应的驱动装置发送减小输出电压的控制信号。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

上升光幕传感器，设置在所述可升降楼板上方的指定位置，且与所述可升降楼板非固定，用于水平射出覆盖整个可升降楼板面积的光幕，在检测到光幕被遮挡时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行；

下降光幕传感器，设置在所述可升降楼板下方的指定位置，且与所述可升降楼板固定，用于水平射出覆盖整个可升降楼板面积的光幕，在检测到光幕被遮挡时，向控制器发送制动控制指令，所述控制器在收到制动控制指令后向驱动装置发送制动信号，以触发电机停止运行。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述位移检测器为码盘检测器，安装在对应升降轨道的驱动装置的电机上，通过检测电机转速间接确定本升降轨道上的楼板的位移值；

或者，所述位移检测器为直接位移检测器，安装在对应升降轨道上，用于直接检测本升降轨道上的楼板的位移值。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括：与所述驱动装置数量相同的分散报警指示器，分别设置在每个驱动装置对应的位置上，与所述控制器电连接，所述驱动装置的运行信息反馈到所述控制器，所述控制器判断反馈的运行信息，在运行异常的情况下向对应驱动装置的分散报警指示器发送报警信号，收到报警信号的分散报警指示器触发报警。

9.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述可升降楼板的升降轨道的数量至少为四个。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

该系统进一步包括：无线遥控器和无线遥控接收模块，所述无线遥控器上设置有可升降楼板的控制按钮，根据控制按钮的触发动作输出对应的控制指令给无线遥控接收模块；所述无线遥控接收模块与所述控制器电连接，用于将收到的控制指令传送给所述控制器；

或者，该系统进一步包括：互联网连接模块，与所述控制器电连接，用于接入互联网，接受来自互联网的控制指令，将收到的控制指令传送给所述控制器。