CN109592550A - 控制柜及包括其的自动扶梯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动扶梯控制柜,其中电源板沿前后方向安装到柜体中的后层,主板和安全板沿前后方向安装到与电源板所在的后层间隔开的前层,电源板至少集成了为制动系统提供抱闸电压和维持电压的制动系统电源、为自动扶梯各种功能装置供电的固定功率电源以及用于切换抱闸电压和维持电压的断路器,以减小控制柜尺寸,其中,电源的功能包括传统意义的供电以及为控制柜中的各单元提供信号。本发明还公开包括所述控制柜的自动扶梯。通过将多种功能的电源集成在一起,将多种电路板分层布置,使得自动扶梯控制柜的结构更紧凑,通过为安全功能装置设置独立的供电电源,使得安全功能装置的安全性能得到保障,不会受到电源电压的变化而造成的不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及控制柜,更具体地,涉及用于自动扶梯底坑的控制柜。本发明还涉及包括所述控制柜的自动扶梯。
背景技术
自动扶梯的控制系统通常设置在底坑中,底坑的空间狭窄,因此需要更紧凑、占用空间更小的控制系统。
自动扶梯的供电系统和监测系统在很大程度上决定了自动扶梯的安全性、稳定性以及紧急事件时的应对状态,因此现有自动扶梯的供电系统和监测系统的安全性、稳定性仍有待提高。
发明内容
本发明的目的是消除或减轻上述问题。
根据本发明的一方面,提供一种控制柜,用于自动扶梯底坑,包括:
柜体,包括框体,侧壁和后壁;
柜门,安装在柜体框体上,用于封闭柜体;
主板,为自动扶梯的正常自动运行采集外围信号、检测自动扶梯状态并分配输出指令给自动扶梯的各部件;
安全板,用于监测和控制自动扶梯的安全功能装置;和
电源板,用于为自动扶梯的制动系统、主板、安全板及自动扶梯附属功能件供电,
其中,电源板沿前后方向安装到柜体中的后层,主板和安全板沿前后方向安装到与电源板所在的后层间隔开的前层,电源板至少集成了为制动系统提供抱闸电压和维持电压的制动系统电源、为自动扶梯各种功能装置供电的固定功率电源以及用于切换抱闸电压和维持电压的断路器,以减小控制柜尺寸,其中,电源的功能包括传统意义的供电以及为控制柜中的各单元提供信号。
优选地,所述固定功率电源仅为控制柜中的重要元件或安全功能装置供电,电源板还集成有为自动扶梯的除上述重要元件及安全功能装置之外的所有其他辅助功能供电的电源。
优选地,电源板与主板及安全板通过钣金件隔开,主板及安全板安装在钣金件前方。
优选地,钣金件上包括开口,电源板与主板及安全板之间的引线穿过所述开口将其连接。
优选地,柜体的后壁可拆卸,以便于电源板的维护。
优选地,在电源板与主板及安全板所在的层之间,提供出风方向平行于所述层所在平面的风扇。
优选地,电源板的尺寸为220mm×160mm。
优选地,在电源板所在的层中还可包括附加的制动器电源板,在主板及安全板所在的层还可包括扩展板和功能板,用于扩展自动扶梯的功能。
优选地,电源板的芯片的地与安全测量反馈信号电阻的地直接连接,以避免拉低维持电压。
优选地,电源板还集成有为附加的制动器电源板供电的辅助制动系统电源。
优选地,断路器配置为在制动系统电源的抱闸电压持续第一预定时间后切换为维持电压。
优选地,电源板还包括电压检测装置,配置为检测抱闸电压,并且在抱闸电压持续超过第二预定时间后强制将抱闸电压降为维持电压或发出报警信号。
优选地,第一预定时间为1s,第二预定时间为3s,抱闸电压为99V,维持电压为24V。
优选地,电源板还包括安全电源对地故障检测装置,检测装置所用滤波器的周期为1ms,以避免干扰。
根据本发明另一方面,提供一种自动扶梯,包括根据前述权利要求中任一项所述的控制柜。
根据本发明的自动扶梯控制柜,通过将多种功能的电源集成在一起,将多种电路板分层布置,使得自动扶梯控制柜的结构更紧凑,通过为安全功能装置设置独立的供电电源,使得安全功能装置的安全性能得到保障,不会受到电源电压的变化而造成的不利影响,通过调整对地故障检测装置的滤波器周期,可避免干扰波的干扰,改善对地故障检测装置的性能,通过将制动系统电源中控制芯片的地及反馈信号的地直接连接,避免集成在一起的抱闸电压及维持电压切换故障。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的自动扶梯控制柜的分解立体视图;
图2是集成在图1中所示的电源板上的自动扶梯制动系统电源及断路器的电路图;
图3是图2中所示的制动系统电源输出的抱闸电压和维持电压的工作电压和切换时间的示意图;
图4是集成在图1中所示的电源板上的多个电源的功能的示意图;
图5是集成在图1中所示的电源板上的多个电源的电路图;
图6是图1的电源板的集成电路的对地监测系统的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的实施例,描述中使用的方向性术语,例如“前后方向”、“前方”、“后方”、“上部”、“下部”是根据附图中的实施例在使用时的布置取向描述的,所述方向性术语仅用于说明目的,不用于限制。本发明中所提到的电源的功能包括传统意义的供电以及为控制柜中的各单元提供信号。
图1是根据本发明的实施例的自动扶梯控制柜的分解立体视图,在实际使用中,自动扶梯控制柜以视图中所示的取向设置,控制柜的门面向前方,控制柜直立设置。从图1中可看到,自动扶梯控制柜总体由附图标记1标示,包括柜体11和柜门12,柜体11包括位于柜体前部的框体、位于柜体侧部周围的侧壁和位于柜体后部的后壁,柜门12安装在柜体11的框体上,用于封闭柜体11。
在该控制柜1中,安装有至少电源板13,主板14,和安全板17。为了使控制柜1的结构更紧凑,如图1中所示的实施例,电源板13安装在控制柜1的后层,位于后壁19上或之前,主板14和安全板17安装在与后壁19平行的位于后壁19和电源板13前方的前层中,与电源板13分层并且间隔开布置,主板14和安全板17或电源板13都可通过安装在侧壁上的支撑件保持在控制柜中,为了便于电源板13的维护,控制柜的后壁19设置为可拆卸。主板14和安全板17位于相同的层面中,但所述相同的层面不一定在同一平面内,可能位于相距较小间距的平行平面中。
在安装有电源板13的后层和安装有主板14及安全板17的前层之间,还可设置钣金件111,主板14和安全板17可安装在钣金件111上,位于钣金件111的前方,以使钣金件将主板14和安全板17与电源板13隔离,避免电源板13与主板14和安全板17之间的电磁干扰。为了便于电源板13与主板14和安全板17之间的接线,可在钣金件111上设置开口。钣金件111可以永久地或可拆卸地保持在控制柜的侧壁上。
电源板13、主板14及安全板17所在的层可互换,也就是说,电源板13可布置在前层,主板14及安全板17可布置在后层,在本发明的该实施例中,之所以将电源板13布置在后层,并且将主板14及安全板17布置在前层,主要是考虑到主板14上的接口很多,为了便于接线,将主板14及安全板17布置在前层,电源板13的接线较少,因此可将电源板布置在后层,通过钣金件111上的开口进行。
电源板13用于将220伏市电转变为满足自动扶梯的各种工作电压,在进行电压转换时,一部分能量被转换为热散发出来,而且,由于本发明的电源板13集成了多种电源,多个电源散发出更多的热量,因此电源板13是控制柜1中的主要发热源。为了避免控制柜1内温度过高,影响自动扶梯的正常工作,需要在控制柜1内安装风扇,风扇优选地设置为位于电源板13和主板14及安全板17所在的层之间,且提供的出风方向平行于电源板13和主板14及安全板17所在的层所在的平面,以将电源板13以及主板14和安全板17工作时散发的热在控制柜1内部的整个空间内消散。
根据本发明的实施例的控制柜1中还可在电源板13所在的后层中安装如图1中所示的可选的附加制动器电源板18,可在主板14及安全板17所在的前层中安装可选的扩展板和功能板15,16,用于自动扶梯的其他功能的管理和控制。
为了便于管理以及节约空间,根据本实施例的电源板13集成有制动系统电源Vbrake。制动系统包括抱闸装置,抱闸装置包括电磁铁、闸瓦与闸轮,在上电时,电磁铁产生磁吸引力,使闸瓦克服偏压件的偏压力打开,与闸轮分离,从而使自动扶梯能够正常运行,抱闸装置在失电时,电磁铁不产生磁吸引力,闸瓦由偏压件的压力偏压抱紧闸轮,使自动扶梯刹停。通常,物体从静止到运动存在惰性,因此,为了克服惰性,抱闸装置的打开通常需要更大的力矩,也就是说需要给电磁铁提供更高的启动电压,即抱闸电压,而在抱闸打开后维持抱闸打开的力矩则不需要那么高,也就是说需要提供较低的维持电压。
图3是图2中所示的制动系统电源输出的抱闸电压和维持电压的工作电压和切换时间的示意图。如图3中所示,根据本实施例的抱闸电压为99V,维持电压为24V。如果制动系统电源只提供抱闸电压,则由于抱闸电压较高,在电磁铁的线圈中产生较大的电流,长时间的运行之后,会产生较大的热,从而缩短电磁铁的使用寿命,甚至会烧毁电磁铁的线圈,而且费电,用电成本高。而在提供抱闸电压之后,使用比抱闸电压低得多的维持电压,不仅能使抱闸装置维持打开,自动扶梯正常运行,而且能够延长电磁铁的使用寿命,降低用电成本,节约能源。
现有的自动扶梯控制柜中,抱闸电压和维持电压分别由非集成的单独的电源提供,通过单独的电磁式断路器或接触器切换,因此现有的自动扶梯控制柜的体积较大,电源的分布较分散,而且电磁式断路器的电磁干扰较大。
图2为集成在图1中所示的电源板13上的自动扶梯制动系统的提供抱闸电压和维持电压的制动系统电源及电子式断路器的电路图。从图2中可看出,市电经过整流电路转换为直流电压,直流电压通过直流变压器转换为适当幅值的抱闸电压和维持电压,由控制芯片控制抱闸电压和维持电压的输出,并且经由电子式断路器控制抱闸电压和维持电压的切换。
根据本发明的实施例,将提供抱闸电压和维持电压的制动系统电源以及电子式断路器集成在约220mm×160mm的电源板上,使用UC2844芯片对制动系统电源以及断路器进行控制,由此将现有技术的分散的电源体积大大减小,而且使用电子式断路器也避免了单独的电磁式断路器或接触器的大的电磁干扰。
将提供抱闸电压和维持电压的制动系统电源以及断路器集成在如此小的电路板上时,在断路器将抱闸电压切换到维持电压时可能会出现切换故障,即抱闸装置在从抱闸电压压切换到维持电压的工作期间被释放,从而使自动扶梯被制动,不能正常运行。通过对抱闸电压、维持电压和芯片UC2844的供电电压VCC进行波形监测,发现在抱闸电压供电阶段会拉低UC2844的供电电压VCC,造成UC2844不能正常工作,因此不能正常从抱闸电压切换到维持电压源。
通过分析发现,这是由于UC2844的地和提供给UC2844的反馈信号的电阻(的地图中未示出,与Rs的地相同)之间存在电势差,为了解决该问题,根据本发明的实施例中,将UC2844的地与反馈信号的电阻的地直接连接,从而消除了该故障。
返回参照图3,从图3中还可看出,在该实施例中,在制动系统电源向电磁铁提供抱闸电压第一预定时间后,切换装置切换至维持电压,所述第一预定时间是1秒。所述第一预定时间可以根据电磁铁的自身性质以及过热程度的要求而变化。
为了确保切换装置正常地将抱闸电压切换为维持电压,根据本发明的控制柜1还可以包括监控装置,所述监控装置从图2中所示的检测反馈电阻Rs提取反馈信号,用于检测抱闸电压和维持电压,并且在制动系统电源提供抱闸电压第二预定时间后监控装置检测制动系统电源提供的电压是否仍然为抱闸电压,如果判断所检测的电压仍然为抱闸电压,则触发报警机制,提醒操作人员进行保护性操作,或者监控装置直接关断所述制动系统电源,使得自动扶梯的抱闸装置被释放,自动扶梯被制动。这样避免了操作人员不在场而没有及时手动关断抱闸电压所导致的抱闸装置过热造成的电磁铁损坏,从而延长电磁铁的寿命。其中第二预定时间大于第一预定时间,第二预定时间可以是例如3秒。所述第二预定时间需要考虑主板与制动系统电源的通讯延时以及电路延时(经测验,延时时间约为130ms),所述第二预定时间还可以根据电磁铁的自身性质以及过热程度的要求而变化。
图4是集成在图1中所示的电源板13上的多个电源的功能的示意图。从图4中可以看到,根据本实施例的电源板13除了集成有制动系统电源Vbrake之外,还集成有根据自动扶梯行业标准的固定功率的24V电源,这里称为安全电源24V,即S24V电源,以及电压及功率可略微变化的普通电源24V,即24V电源。如果需要,电源板还可集成有为附加的制动器电源板供电的辅助制动系统电源。
现有技术中,自动扶梯中的除电机及制动系统的供电以外,其他功能的供电基本上都由该自动扶梯行业标准规定的固定功率的24V电源供电。但是这样的供电设置存在一定的问题,当部分功能的负载过大(例如发生故障)时会导致整个控制电压下降,然而自动扶梯中与安全相关的功能件的供电,例如接地保护系统、速度传感器、电压传感器、安全监控装置等,这里统称为安全功能装置,以及主板等重要元件,则需要持续稳定的供电电压,否则可能会导致自动扶梯的安全事故。
因此,根据本发明的实施例,电源板13还集成了分开的另一普通24V电源,其为非恒定功率电源,自动扶梯中,安全功能装置的供电使用自动扶梯行业标准规定的固定功率的S24V电源供电,而自动扶梯中的其余附加功能,如照明装置、显示装置等,都使用该普通电源24V供电,由此避免由于电路中大的负载变化造成的对安全功能装置的正常运行的影响。
从图4中可看到,制动系统电源Vbrate为制动系统供电,安全电源S24V为主板等重要元件及安全功能装置供电,而普通电源24V则为上底坑和下底坑中所有其他附加功能元件供电,包括照明装置、显示装置、辅助装置、收集板等。
在本发明的该实施例中,电源板13将制动系统电源、安全电源S24V和普通电源24V都集成在了电源板13上,其电路图如图5所示,市电220V电压通过整流电路整流,经过变压器变换,通过芯片控制输出,由此提供满足需要的制动系统电源、安全电源S24V和普通电源24V,使得自动扶梯的安全功能装置及重要元件的性能更稳定,自动扶梯的性能更优越。
根据本发明的实施例不限于上面所述,电源板13可能仅集成有制动系统电源,或仅集成有制动系统电源和普通电源24V,所述实现方式都在本发明的范围内。
根据本发明的实施例还包括安全电源S24V对地故障检测装置,其电路图如图6中所示。从图6中可看出,当安全电源S24V和该安全电源S24V的地没有短接到电源的地PE时,没有电流流经光耦合器,而当安全电源S24V短接到电源的地PE时,电流会经由安全电源S24V的输出,流经上部开关、接地保护等效电阻、光耦合器以及公共端形成回路,安全电源S24V的输出端会经由上部开关,经过耦接的光耦合器形成回路,电流经光耦合器放大后输出给检测装置,由此能够在安全电源S24V接地时由检测装置灵敏地检测到安全电源S24V已接地,当没有检测到信号时则判断出现接地故障。但是,实际上,当安全电源S24V没有短接到电源的地PE时,由于系统阻抗,在光耦合器之前仍然会产生大约100Hz的干扰波,这意味着,电源板中的其他部件会很容易地产生约10ms的循环周期的信号,该周期的信号非常接近检测装置的滤波器的周期(10ms)。因此为了避免检测装置在安全电源S24V未短接到时仍然由于干扰信号而误认为检测到接地信号,本发明的实施例中的检测装置采用优选1ms的滤波器周期,也可以采用其他滤波器周期,例如500ms,2ms等,只要能与干扰波区分开即可。
根据本发明的自动扶梯控制柜,通过将多种功能的电源集成在一起,将多种电路板分层布置,使得自动扶梯控制柜的结构更紧凑,通过为安全功能装置设置独立的供电电源,使得安全功能装置的安全性能得到保障,不会受到电源电压的变化而造成的不利影响,通过调整对地故障检测装置的滤波器周期,可避免干扰波的干扰,改善对地故障检测装置的性能,通过将制动系统电源中控制芯片的地及反馈信号的地直接连接,避免集成在一起的抱闸电压及维持电压切换故障。
上述自动扶梯控制柜通常与自动扶梯一起使用,因此本发明还涉及包括上述自动扶梯控制柜的自动扶梯。
虽然已经详细描述了用于实现本发明的最佳模式,但是本发明相关领域的技术人员将意识到用于实践所附权利要求范围内的本发明的多种替代设计和实施方式。
Claims (15)
1.一种控制柜,用于自动扶梯底坑,包括:
柜体,包括框体,侧壁和后壁;
柜门,安装在柜体框体上,用于封闭柜体;
主板,为自动扶梯的正常自动运行采集外围信号、检测自动扶梯状态并分配输出指令给自动扶梯的各部件;
安全板,用于监测并控制自动扶梯的安全功能装置;和
电源板,用于为自动扶梯的制动系统、主板、安全板及自动扶梯附属功能件供电,
其中,电源板沿前后方向安装到柜体中的后层,主板和安全板沿前后方向安装到与电源板所在的后层间隔开的前层,电源板至少集成了为制动系统提供抱闸电压和维持电压的制动系统电源、为自动扶梯各种功能装置供电的固定功率电源以及用于切换抱闸电压和维持电压的断路器,以减小控制柜尺寸,其中,电源的功能包括传统意义的供电以及为控制柜中的各单元提供信号。
2.根据权利要求1所述的控制柜,其中,所述固定功率电源仅为控制柜中的重要元件或安全功能装置供电,电源板还集成有为自动扶梯的除上述重要元件及安全功能装置之外的所有其他辅助功能供电的电源。
3.根据权利要求1所述的控制柜,其中,电源板与主板及安全板通过钣金件隔开,主板及安全板安装在钣金件前面。
4.根据权利要求3所述的控制柜,其中,钣金件上包括开口,电源板与主板及安全板之间的引线穿过所述开口将其连接。
5.根据权利要求3所述的控制柜,其中,柜体的后壁可拆卸,以便于电源板的维护。
6.根据权利要求5所述的控制柜,其中,在电源板与主板及安全板所在的层之间,提供出风方向平行于所述层所在平面的风扇。
7.根据权利要求6所述的控制柜,其中,电源板的尺寸为220mm×160mm。
8.根据权利要求7所述的控制柜,其中,在电源板所在的层中还可包括附加的制动器电源板,在主板及安全板所在的层还可包括扩展板和功能板,用于扩展自动扶梯的功能。
9.根据权利要求2所述的控制柜,其中,电源板的芯片的地与安全测量反馈信号电阻的地直接连接,以避免拉低维持电压。
10.根据权利要求8所述的控制柜,其中,电源板还集成有为附加的制动器电源板供电的辅助制动系统电源。
11.根据权利要求1所述的控制柜,其中,断路器配置为在制动系统电源的抱闸电压持续第一预定时间后切换为维持电压。
12.根据权利要求11所述的控制柜,其中,电源板还包括电压检测装置,配置为检测抱闸电压,并且在抱闸电压持续超过第二预定时间后强制将抱闸电压降为维持电压或发出报警信号。
13.根据权利要求11或12所述的控制柜,其中,第一预定时间为1s,第二预定时间为3s,抱闸电压为99V,维持电压为24V。
14.根据权利要求13所述的控制柜,其中,电源板还包括安全电源对地故障检测装置,检测装置所用滤波器的周期为1ms,以避免干扰。
15.一种自动扶梯,包括根据前述权利要求中任一项所述的控制柜。
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