CN202594587U

CN202594587U - 一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置

Info

Publication number: CN202594587U
Application number: CN 201220193798
Authority: CN
Inventors: 潘雷; 龚威; 梁茵
Original assignee: Tianjin Urban Construction College
Current assignee: Tianjin Urban Construction College
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-05-03

Abstract

本实用新型提供了一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，包括控制装置和门机传动系统，控制装置通过无刷直流电机与门机传动系统连接；控制装置包括上位机、运行模式及曲线选择模块、主控模块、现场总线、IPM模块，上位机的数据输入输出端与主控模块的数据输入输出端连接，运行模式及曲线选择模块的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，主控模块的总线数据输入输出端与现场总线的总线数据输入输出端连接，主控模块的驱动信号输入输出端与IPM模块的驱动信号输入输出端连接。本实用新型实现了无刷直流电机的无位置传感器控制，应用于电梯门机控制中，适用于高层建筑，不仅能够实现故障诊断和放夹处理，而且降低了系统硬件成本和体积。

Description

一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，涉及电梯门机控制技术领域。

背景技术

电梯门机的开发过程涉及到机械、电力电子、电路系统、自动化控制等多个学科领域，产品性能的好坏是多个技术领域实力的综合体现，而电梯门机的控制技术又是决定电梯门机性能好坏的最重要指标。现有的电梯门机主要包括直流门机、交流异步变频门机、交流伺服门机，其中的直流门机是较为实用的一种电梯门机。

现有的电梯直流门机采用过一种基于无刷直流电机的电梯门机，该电梯门机采用了GAL电路同时将转子位置传感器信号、PWM调制信号、故障锁定信号BH、电机正反转信号ZF一起译码等技术方案，但由于采用了位置传感器，导致系统的成本较高并且体积都大；现有的电梯直流门机还采用了TMS320LF2407A作为主控芯片实现了无刷直流电机闭环调速控制系统，其主要采用一圈120齿的圆盘形光栅来检测电机转速和电梯门位置的检测，该系统但无法实现系统的故障诊断和放夹处理；而现有的电梯门机控制系统主要采用上位机和控制系统的主从通信模式，这种通讯模式并不适用在现有的高层建筑中。

发明内容

本实用新型为解决现有的电梯门机控制技术存在的成本较高、体积较大、无法实现系统的故障诊断和放夹处理、通讯模式不适用在现有的高层建筑中的问题，进而提供了一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，包括控制装置和门机传动系统，所述控制装置的控制信号输出端与无刷直流电机的控制信号输入端连接，无刷直流电机的信号输出端与门机传动系统的信号输入端连接；所述控制装置包括上位机、运行模式及曲线选择模块、主控模块、现场总线、IPM模块，上位机的数据输入输出端与主控模块的数据输入输出端连接，运行模式及曲线选择模块的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，主控模块的总线数据输入输出端与现场总线的总线数据输入输出端连接，主控模块的驱动信号输入输出端与IPM模块的驱动信号输入输出端连接。

所述控制装置还包括报警电路，所述控制模块的报警信号输出端与报警电路的信号输入端连接。

在上位机与主控模块之间、运行模式及曲线选择模块与主控模块之间、现场总线与主控模块之间、IPM模块与主控模块之间、报警电路与主控模块之间分别设置有光耦隔离模块。

所述控制装置还包括电源模块，所述电源模块的电源输出端分别与上位机、运行模式及曲线选择模块、主控模块、现场总线、IPM模块和报警电路的电源输入端连接。

所述控制装置还包括第一采样电路，所述第一采样电路的信号输入端连接在220V交流电源与IPM模块之间，所述第一采样电路的信号输出端与主控模块的第一采样信号输入端连接。

所述控制装置还包括第二采样电路，所述第二采样电路的信号输入端连接在IPM模块与无刷直流电机之间，所述第一采样电路的信号输出端与主控模块的第一采样信号输入端连接。

本实用新型由控制装置通过无刷直流电机连接门机传动系统，实现了无刷直流电机的无位置传感器控制，应用于电梯门机控制中，由于采用了BACnet通信方式，适用于现有的高层建筑，不仅能够实现故障诊断和放夹处理，而且降低了系统硬件成本和体积。

附图说明

图1为本实用新型的具体实施方式提供的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型的具体实施方式提供的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置的整体结构框图；

图3为本实用新型的具体实施方式提供的控制装置的结构示意图；

图4为本实用新型的具体实施方式提供的上位机的电路结构示意图；

图5为本实用新型的具体实施方式提供的BACnet现场总线的电路结构示意图；

图6为本实用新型的具体实施方式提供的运行模式选择的电路结构示意图；

图7为本实用新型的具体实施方式提供的曲线模式选择的电路结构示意图；

图8为本实用新型的具体实施方式提供的关门力矩调节电路的结构示意图；

图9为本实用新型的具体实施方式提供的报警电路的结构示意图；

图10为本实用新型的具体实施方式提供的电源模块的电路结构示意图；

图11为本实用新型的具体实施方式提供的主控模块的电路结构示意图；

图12为本实用新型的具体实施方式提供的第一采样电路的结构示意图；

图13为本实用新型的具体实施方式提供的第二采样电路的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

本具体实施方式提供了一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，如图1至图3所示，包括控制装置1和门机传动系统2，控制装置1的控制信号输出端与无刷直流电机的控制信号输入端连接，无刷直流电机的信号输出端与门机传动系统2的信号输入端连接；控制装置1包括上位机11、运行模式及曲线选择模块12、主控模块13、现场总线14、IPM模块15，上位机11的数据输入输出端与主控模块13的数据输入输出端连接，运行模式及曲线选择模块12的信号输出端与主控模块13的信号输入端连接，主控模块13的总线数据输入输出端与现场总线14的总线数据输入输出端连接，主控模块13的驱动信号输入输出端与IPM模块15的驱动信号输入输出端连接。

具体的，上位机11的电路如图4所示，输入开关量指令包括：

关门信号，低电平有效，对应输入为Close_Door1；

开门信号，低电平有效，对应输入为Open_Door1；

光幕信号，低电平有效，对应输入为GuangMu1；

安全触板信号，低电平有效，对应输入为ChuBan1；

门机使能信号，低电平有效，对应输入为MenJi1；

关门到位信号，低电平有效，对应输入为Close_Cmp1；

开门到位信号，低电平有效，对应输入为Open_Cmp1。

为了采用BACnet现场总线协议，本具体实施方式的硬件设计上采用了RS485硬件接口，其电路结构如图5所示，采用了光耦隔离的技术方案，并带有驱动补偿设计，当RS485硬件接口驱动能力不足时，可将JP12的两个管脚短接，以增强带负载能力。

运行模式及曲线选择模块12的电路结构如图6和图7所示，本具体实施方式提供了三种运行模式选择，包括自学习模式、测试模式和运行模式。其中，自学习模式为：低速关门，通过电流判断电机堵转，确定厅门到达门全关位置，再控制电机低速开门，仍然通过电流判断电机是否到达门全开位置，并记录脉冲，如此反复进行数次，最后把多次动作记录的门宽信息进行平均化，得到最终的门宽参数。该功能可通过拨码开关设置或通过现场总线指令设置；测试模式为：控制装置通过学习门宽后，定时自动循环进行开门和关门动作，便于生产和测试。该模式选择可通过拨码开关或现场总线指令实现；运行模式为：控制装置接收拨码开关的信号来实现运行模式，也可以通过现场总线上的通信指令开启该模式。控制装置的运行曲线选择开关设定了四档S曲线运行参数，分别为慢速、中速、快速和高速，该参数设置也可通过现场总线详细设置加速时间、距离和加速度大小等参数。

关门力矩调节电路如图8所示，力矩大小可通过控制装置上的电位器来设定，也可以通过现场总线14的指令设定。

控制装置对异常状态进行检测并提供报警输出，报警电路16如图9所示，报警输出通过蜂鸣器和报警指示灯实现，可通过现场总线对详细报警信息进行查询，控制装置存储最近10次的报警信息。报警信息主要包括过压报警、过流报警、欠压报警、IPM过热报警、指定动作未完成报警。

电源模块17如图10所示，该模块提供了控制装置各部分所用直流电源。

主控模块13如图11所示，处理器选择Microchip公司生产的dsPIC6010A的16为数字信号处理器芯片，完成控制装置的控制和运算功能。

第一采样电路和第二采样电路分别如图12和图13所示，都为AD采样电路。

本具体实施方式提供的电梯门机系统机械机构的工作过程包括：在电梯的出入口，有两扇门，靠近轿厢的内层扇门叫做轿厢门，另外一层叫做层门。轿厢门被安装固定在轿厢上，随电梯轿厢做上下运动；层门安装在各个层站上，当电梯轿厢到达某一层是，层门和轿厢门重合，此时若有开梯信号，则轿厢门打开，层门随动打开，当乘客出入完毕后轿厢门关，层门随动关闭，从而完成对电梯门的一次操作。

其中的控制装置可采用Microchip公司生产的dsPIC6010A为核心的MCU和美国仙童公司生产的IPM模块FSAM20SH60A组成，控制器负责无刷直流电机的控制、接收和处理上位机和现场总线上的监控指令以及故障处理等。门机传动系统用于将无刷直流电机的角位移转化成电梯门直线位移的机械装置。门机的动作过程是由无刷直流电机的转动力矩带动驱动轮旋转，驱动轮带动齿形带和从动轮动作，进而实现轿厢门的开合。

采用本具体实施方式提供的技术方案，由控制装置通过无刷直流电机连接门机传动系统，实现了无刷直流电机的无位置传感器控制，应用于电梯门机控制中，由于采用了BACnet通信方式，适用于现有的高层建筑，不仅能够实现故障诊断和放夹处理，而且降低了系统硬件成本和体积。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，其特征在于，包括控制装置和门机传动系统，所述控制装置的控制信号输出端与无刷直流电机的控制信号输入端连接，无刷直流电机的信号输出端与门机传动系统的信号输入端连接；所述控制装置包括上位机、运行模式及曲线选择模块、主控模块、现场总线、IPM模块，上位机的数据输入输出端与主控模块的数据输入输出端连接，运行模式及曲线选择模块的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，主控模块的总线数据输入输出端与现场总线的总线数据输入输出端连接，主控模块的驱动信号输入输出端与IPM模块的驱动信号输入输出端连接。

2.根据权利要求1所述的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括报警电路，所述控制模块的报警信号输出端与报警电路的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，其特征在于，在上位机与主控模块之间、运行模式及曲线选择模块与主控模块之间、现场总线与主控模块之间、IPM模块与主控模块之间、报警电路与主控模块之间分别设置有光耦隔离模块。

4.根据权利要求3所述的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括电源模块，所述电源模块的电源输出端分别与上位机、运行模式及曲线选择模块、主控模块、现场总线、IPM模块和报警电路的电源输入端连接。

5.根据权利要求1所述的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括第一采样电路，所述第一采样电路的信号输入端连接在220V交流电源与IPM模块之间，所述第一采样电路的信号输出端与主控模块的第一采样信号输入端连接。

6.根据权利要求1所述的全数字无刷直流电机电梯门机控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括第二采样电路，所述第二采样电路的信号输入端连接在IPM模块与无刷直流电机之间，所述第一采样电路的信号输出端与主控模块的第一采样信号输入端连接。