CN112054720B - 一种用于自动门的双电机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于自动门的双电机控制系统及方法，涉及电机控制领域，包括：第一驱动模块，通过连接一第一电机连接自动门，第一驱动模块包括：第一控制单元，用于根据外部信号控制第一电机转动以驱动自动门；第一采集单元，连接第一控制单元，用于采集第一电机工作时的实时转速并输出；第二驱动模块，分别连接第一驱动模块和一第二电机，第二电机连接自动门，第二驱动模块包括：第二采集单元，用于采集第二电机工作时的动态参数；第二控制单元，连接第二采集单元，用于接收实时转速，并根据实时转速调整动态参数，控制第二电机以实时转速转动，与第一电机同步转动驱动自动门；本发明有效提高两电机利用效率且通过电机转速调整实现转速补偿。

Description

一种用于自动门的双电机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种用于自动门的双电机控制系统及方法。

背景技术

自动门的应用已经普及到生活的方方面面，当前使用的自动门大多是单电机控制的，自动门启动时需要较大扭矩，而单电机控制的自动门经常会出现扭矩不够的情况；市面上已有双电机控制的自动门，通过双电机扭矩叠加解决了扭矩不够的问题，但是这些双电机控制的自动门由同一套控制装置驱动两个电机，导致两个电机受到的是同样的控制命令，无法独立控制，且当两个电机不一致时会出现转速不一致的情况。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于自动门的双电机控制系统，具体包括：

第一驱动模块，连接一第一电机，所述第一电机连接所述自动门，所述第一驱动模块包括：

第一控制单元，用于根据外部的门体运行信号控制所述第一电机转动以驱动所述自动门；

第一采集单元，连接所述第一控制单元，用于采集所述第一电机工作时的实时转速并输出；

第二驱动模块，分别连接所述第一驱动模块和一第二电机，所述第二电机连接所述自动门，所述第二驱动模块包括：

第二采集单元，用于采集所述第二电机工作时的动态参数；

第二控制单元，连接所述第二采集单元，用于接收所述实时转速，并根据所述实时转速对所述动态参数进行调整，以控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门。

优选的，所述第一驱动模块还包括一第三采集单元，连接所述第一控制单元，用于根据外部的启动信号采集所述第一电机的静态参数，并在所述静态参数满足预设的第一运行条件时生成自检信号并输出；

则所述第二驱动模块还包括一第四采集单元，连接所述第二控制单元，用于根据所述自检信号采集所述第二电机的所述静态参数，并在所述静态参数满足预设的第二运行条件时输出第一采集信号，以及在所述静态参数不满足所述第二运行条件时输出第二采集信号；

所述第二控制单元根据所述第一采集信号控制所述第二电机以所述实时转速转动，所述第二控制单元根据所述第二采集信号停止驱动所述第二电机。

优选的，所述第一采集单元按照预设的传递周期输出所述实时转速。

优选的，所述传递周期为1毫秒。

优选的，所述第二控制单元包括：

计时子单元，用于接收所述实时转速，并在连续两次接收所述实时转速之间进行计时，在计时结束之前，存在计时结果大于预设的结果阈值时停止计时输出第一控制信号，以及不存在所述计时结果大于所述结果阈值时输出第二控制信号；

控制子单元，连接所述计时子单元，用于根据所述第一控制信号停止驱动所述第二电机，以及根据所述第二控制信号和所述实时转速对所述动态参数进行调整，以控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门。

优选的，所述第一驱动模块和所述第二驱动模块通过串口连接。

优选的，所述第一控制单元和所述第二控制单元使用脉冲宽度调制方式分别对所述第一电机和所述第二电机进行控制。

一种用于自动门的双电机控制方法，用于以上中任意一项所述的用于自动门的双电机控制系统，所述双电机控制方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述双电机控制系统根据外部的门体运行信号控制所述第一电机转动；

步骤S2，所述双电机控制系统采集所述第一电机的实时转速并输出；

步骤S3，所述双电机控制系统采集所述第二电机工作时的动态参数，并根据所述实时转速对所述动态参数进行调整，以控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门。

优选的，执行所述步骤S1之前，还包括对所述第一电机和所述第二电机进行自检的过程，具体包括：

步骤A1，所述双电机控制系统根据外部的启动信号采集所述第一电机的静态参数，并将所述静态参数跟预设的第一运行条件比较：

若所述静态参数满足预设的第一运行条件，则生成自检信号并输出，随后转向步骤A2；

若所述静态参数不满足预设的第一运行条件，则系统停止运行；

步骤A2，所述双电机控制系统根据所述自检信号采集所述第二电机的所述静态参数，并将所述静态参数与预设的第二运行条件比较：

若所述静态参数满足预设的第二运行条件，则转向步骤A3；

若所述静态参数不满足预设的第二运行条件，则转向步骤A4；

步骤A3，所述双电机控制系统控制所述第二电机以所述实时转速转动，随后转向步骤S1；

步骤A4，所述双电机控制系统停止驱动所述第二电机，并采用所述第一电机单独驱动所述自动门，随后退出。

优选的，所述步骤S3具体包括：

步骤S31,所述双电机控制系统接收所述实时转速，并在连续两次接收所述实时转速之间进行计时，在计时结束之前，将计时结果与预设的结果阈值比较：

若所述计时结果大于所述预设的结果阈值，则停止计时输出第一控制信号，随后转向步骤S32；

若所述计时结果不大于所述预设的结果阈值，则停止计时输出第二控制信号，随后转向步骤S33；

步骤S32,所述双电机控制系统根据所述第一控制信号停止驱动所述第二电机，并采用所述第一电机单独驱动所述自动门；

步骤S33,所述双电机控制系统根据所述第二控制信号和所述实时转速对所述动态参数进行调整，控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)能够实现两台电机独立控制，当第二电机故障时第一电机仍旧能够通过传送带驱动自动门，有效提高电机利用效率；

2)两台电机之间能够实现转速补偿，第二电机会根据第一电机的转速对自身进行转速调整，达到两台电机转速一致。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，双电机控制系统的结构示意图。

图2为本发明的较佳的实施例中，双电机控制方法的流程示意图。

图3为本发明的较佳的实施例中，双电机控制方法的子流程示意图。

图4为本发明的较佳的实施例中，双电机控制方法的子流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种用于自动门的双电机控制系统，如图1所示，具体包括：一种用于自动门的双电机控制系统，具体包括：

第一驱动模块1，连接一第一电机3，第一电机3连接自动门5，第一驱动模块1包括：

第一控制单元11，用于根据外部的门体运行信号控制第一电机3转动以驱动自动门5；

第一采集单元12，连接第一控制单元11，用于采集第一电机3工作时的实时转速并输出；

第二驱动模块2，分别连接第一驱动模块1和一第二电机4，第二电机2连接自动门5，第二驱动模块2包括：

第二采集单元21，用于采集第二电机4工作时的动态参数；

第二控制单元22，连接第二采集单元21，用于接收实时转速，并根据实时转速对动态参数进行调整，以控制第二电机4以实时转速转动，进而实现与第一电机3同步转动驱动自动门5。

具体地，本实施例中，第一电机3和第二电机4包括但不限于步进电机，第一电机3和第二电机4通过同步带进行连接，上述外部的门体运行信号可以是设置在自动门5上的各个传感器或识别装置生成，如识别装置识别到自动门5前方有人，则生成相应的门体运行信号，进而第一控制单元11根据该门体运行信号驱动第一电机3，同时把第一电机3的实时转速传递给第二控制单元22，第二控制单元22根据第一电机3的实时转速调整第二电机4的动态参数，使得第二电机4与第一电机3实时转速保持一致，进而两台电机同步驱动自动门，其中第二电机4工作时的动态参数包括电机旋转特性，电流和扭矩。

本发明的较佳的实施例中，第一驱动模块1还包括一第三采集单元13，连接第一控制单元11，用于根据外部的启动信号采集第一电机3的静态参数，并在静态参数满足预设的第一运行条件时生成自检信号并输出；

第二驱动模块2还包括一第四采集单元23，连接第二控制单元22，用于根据自检信号采集第二电机4的静态参数，并在静态参数满足预设的第二运行条件时输出第一采集信号，以及在静态参数不满足第二运行条件时输出第二采集信号；

第二控制单元22根据第一采集信号控制第二电机4以实时转速转动，第二控制单元22根据第二采集信号停止驱动第二电机4。

具体地，本实施例中，在第一电机3和第二电机4刚启动时，需要各自进行自检，以保证能够正常工作，可以将第一电机3作为主机，第二电机4作为从机。具体地，第三采集单元13和第四采集单元23采集的静态参数包括磁极和磁场角度，首先，系统对第三采集单元13采集的静态参数进行判断：当静态参数满足预设的第一运行条件，即静态参数正常的时候生成自检信号并输出给第二驱动模块2，当静态参数不满足预设的第一运行条件，即静态参数不正常的时候系统停止运行；换言之，作为主机的第一电机3自检没有通过时系统停止运行，第一电机3自检通过时发出相应的自检信号通知第二电机4进行自检。其次，系统对第四采集单元23采集的静态参数进行判断：当静态参数不满足预设的第二运行条件，即静态参数不正常的时候可以启动单电机工作模式，即通过第一电机3单独工作作为自动门的驱动电机，此时第二电机4停止驱动，即处于自由态，跟随第一电机4转动，防止由于第二电机4故障为第一电机3提供反向作用力，降低第一电机3的驱动作用。当静态参数满足预设的第二运行条件，即静态参数正常的时候则启动双电机工作模式，即第一电机3和第二电机4协同驱动自动门，且在协同工作过程中，第二电机4根据第一电机3的实时转速进行自身转速的实时调整，使得第二电机4与第一电机3实时转速保持一致。

本发明的较佳的实施例中第一采集单元12按照预设的传递周期输出实时转速。

本发明的较佳的实施例中，传递周期为1毫秒。

本发明的较佳的实施例中，第二控制单元22包括：

计时子单元221，用于接收实时转速，并在连续两次接收实时转速之间进行计时，在计时结束之前，存在计时结果大于预设的结果阈值时停止计时输出第一控制信号，以及不存在计时结果大于结果阈值时输出第二控制信号；

控制子单元222，连接计时子单元221，用于根据第一控制信号停止驱动第二电机4，以及根据第二控制信号和实时转速对动态参数进行调整，以控制第二电机4以实时转速转动，进而实现与第一电机3同步转动驱动自动门5。

具体地，本实施例中，结果阈值为3毫秒，用户也可以根据需求自行设定结果阈值。当两次接收实时转速之间的时间超过3毫秒时，表示通讯异常或第一电机1无数据，输出停止驱动第二电机4，以保证安全；当两次接收实时转速之间的时间在3毫秒以内，表示通讯正常，进而根据实时转速对动态参数进行调整，以控制第二电机4以实时转速转动，实现与第一电机3同步转动驱动自动门5。

本发明的较佳的实施例中，第一驱动模块1和第二驱动模块2通过串口连接。

具体地，本实施例中，通过设置串口，使得第一驱动模块1的第一控制单元11和第二驱动模块2的第二控制单元22通过串口进行数据交换，保证了通讯的便捷稳定。

本发明的较佳的实施例中，第一控制单元11和第二控制单元22使用脉冲宽度调制方式分别对第一电机3和第二电机4进行控制。

具体地，本实施例中，第一控制单元11和第二控制单元22通过使用脉冲宽度调制方式实现微秒级变化控制，从而提高了电机转动精度。

一种用于自动门的双电机控制方法，用于以上任意一项用于自动门的双电机控制系统，如图2所示，双电机控制方法包括具体包括以下步骤：

步骤S1，双电机控制系统根据外部的门体运行信号控制第一电机3转动；

步骤S2，双电机控制系统采集述第一电机的实时转速并输出；

步骤S3，双电机控制系统采集第二电机工作时的动态参数，并根据实时转速对动态参数进行调整，以控制第二电机以实时转速转动，进而实现与第一电机同步转动驱动自动门。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S1之前，还包括对第一电机和第二电机进行自检的过程，如图3所示，具体包括：

步骤A1，双电机控制系统根据外部的启动信号采集第一电机的静态参数，并将静态参数跟预设的第一运行条件比较：

若静态参数满足预设的第一运行条件，则生成自检信号并输出，随后转向步骤A2；

若静态参数不满足预设的第一运行条件，则系统停止运行；

步骤A2，双电机控制系统根据自检信号采集第二电机的静态参数，并将静态参数与预设的第二运行条件比较：

若静态参数满足预设的第二运行条件，则转向步骤A3；

若静态参数不满足预设的第二运行条件，则转向步骤A4；

步骤A3，双电机控制系统控制第二电机以实时转速转动，随后转向步骤S1；

步骤A4，双电机控制系统停止驱动第二电机，并采用第一电机单独驱动自动门，随后退出。

本发明的较佳的实施例中，如图4所示，步骤S3具体包括：

步骤S31,双电机控制系统接收实时转速，并在连续两次接收所述实时转速之间进行计时，在计时结束之前，将计时结果与预设的结果阈值比较：

若计时结果大于预设的结果阈值，则停止计时输出第一控制信号，随后转向步骤S32；

若计时结果不大于预设的结果阈值，则停止计时输出第二控制信号，随后转向步骤S33；

步骤S32,双电机控制系统根据第一控制信号停止驱动第二电机，并采用第一电机单独驱动自动门；

步骤S33,双电机控制系统根据第二控制信号和实时转速对动态参数进行调整，控制第二电机以实时转速转动，进而实现与第一电机同步转动驱动自动门。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于自动门的双电机控制系统，其特征在于，具体包括：

第一驱动模块，连接一第一电机，所述第一电机连接所述自动门，所述第一驱动模块包括：

第一控制单元，用于根据外部的门体运行信号控制所述第一电机转动以驱动所述自动门；

第一采集单元，连接所述第一控制单元，用于采集所述第一电机工作时的实时转速并输出；

第二驱动模块，分别连接所述第一驱动模块和一第二电机，所述第二电机连接所述自动门，所述第二驱动模块包括：

第二采集单元，用于采集所述第二电机工作时的动态参数；

第二控制单元，连接所述第二采集单元，用于接收所述实时转速，并根据所述实时转速对所述动态参数进行调整，以控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门；

所述第二控制单元包括：

计时子单元，用于接收所述实时转速，并在连续两次接收所述实时转速之间进行计时，在计时结束之前，存在计时结果大于预设的结果阈值时停止计时输出第一控制信号，以及不存在所述计时结果大于所述结果阈值时输出第二控制信号；

控制子单元，连接所述计时子单元，用于根据所述第一控制信号停止驱动所述第二电机，以及根据所述第二控制信号和所述实时转速对所述动态参数进行调整，以控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门。

2.根据权利要求1所述的双电机控制系统，其特征在于，所述第一驱动模块还包括一第三采集单元，连接所述第一控制单元，用于根据外部的启动信号采集所述第一电机的静态参数，并在所述静态参数满足预设的第一运行条件时生成自检信号并输出；

则所述第二驱动模块还包括一第四采集单元，连接所述第二控制单元，用于根据所述自检信号采集所述第二电机的所述静态参数，并在所述静态参数满足预设的第二运行条件时输出第一采集信号，以及在所述静态参数不满足所述第二运行条件时输出第二采集信号；

所述第二控制单元根据所述第一采集信号控制所述第二电机以所述实时转速转动，所述第二控制单元根据所述第二采集信号停止驱动所述第二电机。

3.根据权利要求1所述的双电机控制系统，其特征在于，所述第一采集单元按照预设的传递周期输出所述实时转速。

4.根据权利要求3所述的双电机控制系统，其特征在于，所述传递周期为1毫秒。

5.根据权利要求1所述的双电机控制系统，其特征在于，所述第一驱动模块和所述第二驱动模块通过串口连接。

6.根据权利要求1所述的双电机控制系统，其特征在于，所述第一控制单元和所述第二控制单元使用脉冲宽度调制方式分别对所述第一电机和所述第二电机进行控制。

7.一种用于自动门的双电机控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任意一项所述的双电机控制系统，所述双电机控制方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述双电机控制系统根据外部的门体运行信号控制所述第一电机转动；

步骤S2，所述双电机控制系统采集所述第一电机的实时转速并输出；

步骤S3，所述双电机控制系统采集所述第二电机工作时的动态参数，并根据所述实时转速对所述动态参数进行调整，以控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门；

所述步骤S3具体包括：

步骤S31,所述双电机控制系统接收所述实时转速，并在连续两次接收所述实时转速之间进行计时，在计时结束之前，将计时结果与预设的结果阈值比较：

若所述计时结果大于所述预设的结果阈值，则停止计时输出第一控制信号，随后转向步骤S32；

若所述计时结果不大于所述预设的结果阈值，则停止计时输出第二控制信号，随后转向步骤S33；

步骤S32,所述双电机控制系统根据所述第一控制信号停止驱动所述第二电机，并采用所述第一电机单独驱动所述自动门；

步骤S33,所述双电机控制系统根据所述第二控制信号和所述实时转速对所述动态参数进行调整，控制所述第二电机以所述实时转速转动，进而实现与所述第一电机同步转动驱动所述自动门。

8.根据权利要求7所述的双电机控制方法，其特征在于，执行所述步骤S1之前，还包括对所述第一电机和所述第二电机进行自检的过程，具体包括：

步骤A1，所述双电机控制系统根据外部的启动信号采集所述第一电机的静态参数，并将所述静态参数跟预设的第一运行条件比较：

若所述静态参数满足预设的第一运行条件，则生成自检信号并输出，随后转向步骤A2；

若所述静态参数不满足预设的第一运行条件，则系统停止运行；

步骤A2，所述双电机控制系统根据所述自检信号采集所述第二电机的所述静态参数，并将所述静态参数与预设的第二运行条件比较：

若所述静态参数满足预设的第二运行条件，则转向步骤A3；

若所述静态参数不满足预设的第二运行条件，则转向步骤A4；

步骤A3，所述双电机控制系统控制所述第二电机以所述实时转速转动，随后转向步骤S1；

步骤A4，所述双电机控制系统停止驱动所述第二电机，并采用所述第一电机单独驱动所述自动门，随后退出。

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