CN104803241A - 新型电梯控制系统 - Google Patents

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周经成
曹阳
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/02—Control systems without regulation, i.e. without retroactive action
    • B66B1/06—Control systems without regulation, i.e. without retroactive action electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
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  • Types And Forms Of Lifts (AREA)
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Abstract

本发明提供一种新型电梯控制系统，包括控制柜和分别与控制柜连接的轿厢控制面板、层门控制面板、电动机和行程开关。控制柜包括设置在柜体内的控制主板。控制主板包括微处理器、分别与微处理器连接的变频驱动电路模块和存储模块。电动机与变频驱动电路模块连接，用于在变频驱动电路模块的驱动下通过滑轮组控制轿厢和配重块。本发明采用高性能单片机产生PWM控制信号，使用变频驱动电路模块的功率驱动集成电路设计，克服了常规驱动器需要使用多路隔离电源的缺点，简化了硬件设计，使系统性能稳定可靠，提高了电动机的工作效率，具有设计简单合理、成本较低、可靠性高、便于使用等优点。

Description

新型电梯控制系统
技术领域
本发明涉及电梯控制技术领域，尤其涉及一种新型电梯控制系统。
背景技术
电梯控制系统通常包括控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。
电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正(反)转、停止等，这整个过程通常由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制通常包括对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理，其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。
电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。
电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。使用继电器的电梯控制系统的故障率较高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，目前已经基本被淘汰。目前电梯控制系统大多采用PLC控制电梯运行，但其设计较为复杂，外围模块较多，成本高，且模块之间需要多路隔离电源，可靠性不高。
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，以下简称PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在许多领域中。
金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，以下简称MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明目的是在于提供一种简化硬件设计、成本较低、可靠性高的新型电梯控制系统。
本发明提供一种新型电梯控制系统，包括控制柜和分别与所述控制柜连接的轿厢控制面板、层门控制面板、电动机和行程开关，其特征在于，所述控制柜包括设置在柜体内的控制主板，所述控制主板包括微处理器、分别与所述微处理器连接的变频驱动电路模块和存储模块；所述电动机与所述变频驱动电路模块连接，用于在所述变频驱动电路模块的驱动下通过滑轮组控制轿厢和配重块。
所述变频驱动电路模块包括高压栅极驱动芯片和多个与所述高压栅极驱动芯片连接的MOSFET功放管，所述高压栅极驱动芯片输入端连接所述微处理器，所述高压栅极驱动芯片的输出端连接所述电动机；电梯的层门和/或轿门上设有与所述微处理器连接的红外发射模块和红外接收模块；所述电动机和所述滑轮组之间还设有减速机，所述电动机上设有与所述微处理器连接的位移检测模块；所述控制主板与上位机连接，所述上位机用于存储并监控所述存储模块存储的系统运行参数。
本发明提供的新型电梯控制系统采用高性能单片机产生PWM控制信号，无需扩展专用的PWM波形发生模块和外部存储器，降低了设计成本。本发明使用变频驱动电路模块的功率驱动集成电路设计，克服了常规驱动器需要使用多路隔离电源的缺点，简化了硬件设计，使系统性能稳定可靠，提高了电动机的工作效率。综上所述，本发明新型电梯控制系统具有设计简单合理、成本较低、可靠性高、便于使用等优点。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明新型电梯控制系统一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中控制主板的结构示意图。
图3为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中轿厢中的显示模块和按键模块的结构示意图。
图4为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中电梯层门处的显示模块和按键模块的结构示意图。
图5为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中驱动电路模块的结构示意图。
图6为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中驱动电路模块的电路结构示意图。
附图标记说明：
10  上位机
20  控制柜
30  电动机
40  减速机
50  轿厢
60  配重块
70  行程开关
21  控制主板
22  按键模块
23  显示模块
24  红外发射模块
25  红外接收模块
31   位移检测模块
211  微处理器
213  变频驱动电路模块
215  存储模块
2131 驱动芯片
2133 MOSFET功放管
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图1为本发明新型电梯控制系统一种实施方式的结构示意图。图2为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中控制主板的结构示意图。
如图1和图2所示，在本实施方式中，本发明新型电梯控制系统包括控制柜20和分别与控制柜20连接的轿厢控制面板、层门控制面板、电动机30和行程开关70。控制柜20包括设置在柜体内的控制主板21，控制主板21包括微处理器211、分别与微处理器211连接的变频驱动电路模块213和存储模块215。电动机30与变频驱动电路模块213连接，用于在变频驱动电路模块213的驱动下通过滑轮组控制轿厢50和配重块60。
在本实施方式中，电动机30为异步电动机，存储模块215为EEPROM存储器。
具体地，行程开关70设置在电梯井道中，当行程开关70配合轿厢50作用时，行程开关70向微处理器211发送层楼信号，对轿厢50所在层楼进行定位；轿厢控制面板在楼层登记显示按键被按下时向微处理器211发送指令信号，同时通过轿厢控制面板的显示模块进行指令信号登记显示；层楼控制面板在上/下召唤按键被按下时向微处理器211发送召唤信号，同时通过层楼控制面板的显示模块进行召唤信号登记显示；微处理器211接收到层楼信号、指令信号或召唤信号时，分别对变频驱动电路模块213、显示模块23发送相对应的控制指令。
优选地，微处理器211为8XC196MC型号的单片机，通过PWM控制信号控制变频驱动电路模块213。具体地，8XC196MC单片机内部设有PWM波形发生模块、16Kbit的EPROM和512bit的RAM。因此本发明采用内部设有PWM波形发生模块的单片机作为微处理器的设计无需再在外部设计PWM波形发生模块和外部存储器，简化了硬件设计。
图5为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中驱动电路模块的结构示意图。
如图5所示，优选地，变频驱动电路模块213包括高压栅极驱动芯片2131和多个与高压栅极驱动芯片2131连接的MOSFET功放管2133，高压栅极驱动芯片2131输入端连接微处理器211，输出端连接电动机30。
优选地，MOSFET功放管2133的数量为六个，用于两两一组分别控制高压栅极驱动芯片2131对电动机30的三相输出。
图6为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中驱动电路模块的电路结构示意图。
优选地，高压栅极驱动芯片2131型号为IR2130，高压栅极驱动芯片2131和微处理器211之间还连接有74HC240缓冲器。
具体地，IR2130驱动芯片是双列直插的28脚的高性能功率MOS和IGBT驱动器，具有六路信号输入和六路信号输出，其中三路输出信号具有电平转换功能，可直接驱动高压侧的功率器件。如图5和图6所示，微处理器211输出6路PWM控制信号，通过74HC240缓冲器处理后，分别输入IR2130驱动芯片的信号输入端LIN1-LIN3和HIN1-HIN3。IR2130芯片的信号输出端VS1-VS3、VB1-VB3分别连接电动机30的三相输入端。6个MOSFET功放管2133分别与IR2130驱动芯片的HO1-HO3口、LO1-LO3口连接，并两两一组与电动机30的三相输入端连接，用于控制IR2130驱动芯片对电动机30的三相输出，产生三相正弦波驱动电动机30工作，进而实现控制轿厢50的上行或下行。如图6所示，IR2130驱动芯片可与主电路共地运行，且只需一路控制电源，克服了常规驱动器需要多路隔离电源的缺点。
优选地，控制主板21、所述轿厢控制面板和所述层门控制面板分别设有按键模块22和显示模块23。具体地，在本实施方式中，显示模块23均为LED数码管。
图3为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中轿厢中的显示模块和按键模块的结构示意图。
如图3所示，优选地，所述轿厢控制面板的按键模块22包括楼层登记显示按键、开/关门按键、轿厢消防按键和司机控制按键。
具体地，当轿厢司机通过所述司机控制按键将电梯由自动运行模式切换至司机控制运行模式时，电梯不再由定时器控制开门时间和关门时间，而由轿厢司机通过开/关门按键控制开门时间和关门时间。轿厢司机还可通过所述司机控制按键将电梯切换至轿厢指令专用运行模式，即控制主板21不再响应层门控制面板发送的召唤信号(不包括层门消防按键发送的消防信号)，而只响应轿厢控制面板发送的指令信号。
图4为本发明新型电梯控制系统一种实施方式中电梯层门处的显示模块和按键模块的结构示意图。
如图4所示，优选地，所述层门控制面板的按键模块包括上/下召唤按键和层门消防按键。
具体地，当火灾发生时，控制主板21相应所述轿厢消防按键或所述层门消防按键，微处理器211立即清除所述轿厢控制面板发生的指令信号和所述层门控制面板发生的召唤信号，通过变频驱动电路模块213驱动轿厢50直接抵达底层并开门。
优选地，电梯的层门和/或轿门上设有与微处理器211连接的红外发射模块24和红外接收模块25。具体地，红外发射模块24和红外接收模块25用于检测电梯门中间是否有阻挡物，若有则停止关门，直到阻挡物移去。
优选地，电动机30和所述滑轮组之间还设有减速机40。电动机30上设有与微处理器211连接的位移检测模块31。
优选地，位移检测模块31为光电编码盘。具体地，所述光电编码盘产生馈送脉冲信号并发送至微处理器211，用于控制电梯分区段运行和阻挡反开门等，从而保障所述控制系统高性能运行。
优选地，控制主板21与上位机10连接，上位机10用于存储并监控存储模块215存储的系统运行参数。具体地，控制主板21通过RS422、RS232总线与上位机10通信连接，从而通过上位机10实现对所述控制系统的安全维护。
综上所述，本发明提供的新型电梯控制系统采用高性能单片机产生PWM控制信号，无需扩展专用的PWM波形发生模块和外部存储器，降低了设计成本。本发明使用变频驱动电路模块的功率驱动集成电路设计，克服了常规驱动器需要使用多路隔离电源的缺点，简化了硬件设计，使系统性能稳定可靠，提高了电动机的工作效率。本发明新型电梯控制系统具有设计简单合理、成本较低、可靠性高、便于使用等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种新型电梯控制系统，包括控制柜和分别与所述控制柜连接的轿厢控制面板、层门控制面板、电动机和行程开关，其特征在于，所述控制柜包括设置在柜体内的控制主板，所述控制主板包括微处理器、分别与所述微处理器连接的变频驱动电路模块和存储模块；所述电动机与所述变频驱动电路模块连接，用于在所述变频驱动电路模块的驱动下通过滑轮组控制轿厢和配重块；
所述变频驱动电路模块包括高压栅极驱动芯片和多个与所述高压栅极驱动芯片连接的MOSFET功放管，所述高压栅极驱动芯片输入端连接所述微处理器，所述高压栅极驱动芯片的输出端连接所述电动机；电梯的层门和/或轿门上设有与所述微处理器连接的红外发射模块和红外接收模块；所述电动机和所述滑轮组之间还设有减速机，所述电动机上设有与所述微处理器连接的位移检测模块；所述控制主板与上位机连接，所述上位机用于存储并监控所述存储模块存储的系统运行参数。
2.根据权利要求1所述的新型电梯控制系统，其特征在于，所述微处理器为8XC196MC型号的单片机，通过PWM控制信号控制所述变频驱动电路模块。
3.根据权利要求1或2所述的新型电梯控制系统，其特征在于，所述MOSFET功放管的数量为六个，两两一组分为三组，分别用于控制所述高压栅极驱动芯片对所述电动机的三相输出。
4.根据权利要求1所述的新型电梯控制系统，其特征在于，所述高压栅极驱动芯片型号为IR2130，所述高压栅极驱动芯片和所述微处理器之间还连接有74HC240缓冲器。
5.根据权利要求1所述的新型电梯控制系统，其特征在于，所述控制主板、所述轿厢控制面板和所述层门控制面板分别设有按键模块和显示模块。
6.根据权利要求5所述的新型电梯控制系统，其特征在于，所述轿厢控制面板的按键模块包括楼层登记显示按键、开/关门按键、轿厢消防按键和司机控制按键；所述层门控制面板的按键模块包括上/下召唤按键和层门消防按键。
7.根据权利要求1所述的新型电梯控制系统，其特征在于，所述位移检测模块为光电编码盘。
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