交流无线变频门机控制系统的制作方法

xiaoxiao2020-9-9  2

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专利名称:交流无线变频门机控制系统的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电梯门机控制系统,具体涉及一种交流无线变频门机控制系统。
背景技术
电梯设备中,节能一直是个热门的话题,将电梯门电机驱动控制与电梯梯门逻辑控制高度集成并一体化的控制方案受到电梯设备制造商的普遍欢迎。乘客在乘坐电梯时,电梯门开关的状况是对整部电梯的第一感觉。因此为了提高电梯门开关的柔和性与安全性,并起到节能的效果,采用一个DSP控制协调完成电梯梯门的逻辑控制与电梯门交流电机的运动控制,这样既提高了系统柔性,又提高电梯交流门机运转的效率,节省了能量,并且又节省了制造成本,实现了资源的优化利用。然而常规的电梯交流门机控制系统,由带线的手操器和交流门机控制器组成,因 为电梯门机安装的位置是活动,当使用有线手操器对控制器设置参数及修改参数时,调试人员必须要在手操器线长的距离内对门机进行参数设置,这样对调试人员的操作带来了一些不不便。现针对这个缺点,研发了新一代无线电梯交流门机控制器,测试人员可以通过无线手操器,在150米范围内,随地修改门机控制器里面的参数,这为测试人员的操作带来了极大的方便,提高了测试人员的工作效率。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种交流无线变频门机控制系统,测试人员可以通过无线方式修改门机控制器里面的参数,为测试人员的操作带来了极大的方便,提高了测试人员的工作效率。本发明所采用的技术方案是一种交流无线变频门机控制系统,它包括电梯交流门机控制器和无线手操器,所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过无线方式通信,所述无线手操器用于对所述电梯交流门机控制器进行参数设置。所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过RF射频技术进行通信。所述无线手操器包括
电源电路模块,为各模块供电;
中央处理电路模块,用于接收和发送相关指令;
无线通讯模块,与中央处理电路模块连接,用于接收待设置的参数和发送已设置完的参数;
按键电路模块,与中央处理电路模块连接,用于输入设定所述电梯交流门机控制器的相关参数。所述无线手操器还包括电压采集电路模块,对系统电压进行检测,并向中央处理电路模块发出低电信号。所述无线手操器还包括报警电路模块,与中央处理电路模块连接,当中央处理电路模块接收到低电信号时发出警报。
所述无线手操器还包括液晶显示电路模块,与中央处理电路模块连接,用于显示所述无线手操器和电梯交流门机控制器的相关信息与參数。所述电梯交流门机控制器由DSP主控制模块、电源模块和功率驱动模块构成。所述DSP主控制模块包括
DSP主控制器,用于接收和发送相关指令;
无线通讯电路模块,用于接收无线手操器发来的无线信号,并把无线信号解调出数字信号发送给DSP主控制器;把数字信号參数调制成无线信号发给无线手操器;
存储电路模块,用于存储运行的參数值。
所述电源模块分为开关电源模块和电源调压模块。所述功率驱动模块包括IPM模块、电流采样电路模块和SVPWM信号处理电路模块。本发明的有益效果在于由于本发明的电梯交流门机控制器与无线手操器之间通过无线方式通信,使得测试人员可以通过无线手操器在150米范围内,随地设置及修改门机控制器的參数,避免使用有线手操器对控制器设置及修改參数所帯来的不便,这为测试人员的操作带来了极大的方便,提高了测试人员的工作效率。


图I为本发明系统构架 图2为无线手操器功能示意 图3为无线手操器的无线通讯模块电路 图4为无线手操器的中央处理电路模块电路 图5为无线手操器的液晶显示电路模块电路 图6为无线手操器的报警电路模块电路 图7为无线手操器的按键电路模块电路 图8为无线手操器的电压采集电路模块电路 图9为DSP主控制模块电路 图10为DSP控制器中央处理电路模块电路 图11为DSP控制器无线通讯电路模块电路 图12为DSP控制器存储电路模块电路 图13为DSP控制器有线通讯电路模块电路 图14为DSP控制器工作状态选择开关电路模块电路 图15为DSP控制器运行状态输出电路模块电路 图16为DSP控制器旋转编码器信号处理电路模块电路 图17为DSP控制器直流耦合ニ阶低通RC滤波器电路 图18为DSP控制器CAN总线收发器电路 图19为DSP控制器カ矩调节电路模块电路 图20为电源模块流程 图21为PWN控制器开关电源模块电路 图22为电压调节模块电路 图23为驱动电路模块流程图;图24为IPM模块电路 图25为电流电压采集电路模块电路 图26为SVPWM信号处理电路模块电路图。
具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本发明作进ー步详细说明。如图I所示,ー种交流无线变频门机控制系统,它包括电梯交流门机控制器和无线手操器,所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过无线方式通信,所述无线手操器用于对所述电梯交流门机控制器进行參数显示与设置。所述电梯交流门机控制器与无线手操器之间通过无线方式通信,测试人员通过无线手操器修改所述电梯交流门机控制器里面的參数,优化所述电梯交流门机控制器的工作性能,调节门机运行过程中的速度和カ矩,提高安全性,更加节约能源,同时给测试人员的操作带来极大的方便度,提高测试人员的エ 作效率。所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过RF射频技术进行通信。如图2所示,所述无线手操器包括
电源电路模块,为各模块供电;
中央处理电路模块,用于接收和发送相关指令;
无线通讯模块,与中央处理电路模块连接,用于接收待设置的參数和发送已设置完的參数;
按键电路模块,与中央处理电路模块连接,用于输入设定所述电梯交流门机控制器的相关參数;
电压采集电路模块,对系统电压进行检测,井向中央处理电路模块发出低电信号;报警电路模块,与中央处理电路模块连接,当中央处理电路模块接收到低电信号及通讯不上时发出警报;
液晶显示电路模块,与中央处理电路模块连接,用于显示所述无线手操器和电梯交流门机控制器的相关信息与參数。所述电源电路模块为两节3. OV干电池,分别给无线通讯模块、中央处理电路模块、液晶显示电路模块、报警电路模块、按键电路模块和电压采集电路模块供电。所述无线通讯模块为无线通讯电路部分,主要用于接收待设置的參数和发送已设置完的參数。如图3所示,其主要由CCl 100E组成,其中CCl 100E包括20管脚,它是ー个频率为470MHZ无线收发芯片。其中CCl 100E的S0、SI、SCLK, CSn、⑶00、GD02脚分别与DSP主控制模块的 PWN9、PWN7、PWN8、PWN11、XINT2-ADCS0C、PWN10、P1. I 相连接,其中⑶00 脚,每当CC1100E有数据收到,它就会有ー个信号的跳变,当DSP主控制模块检测到这个跳变后,就会去把CC1100E里的数据读出来。其中S0,SI, SCLK, CSn管脚与MSP430F2410相连,是作为MSP430F149以同步串ロ通讯方式读写串ロ ;其中CC1100E的RF_P和RF_N通过与ー些平衡和滤波的电容和电感与天线相连,作为收发无线信号的端ロ。中央处理电路模块为接收器中央处理电路部分,处理ー些电路部分发来的信号及发给ー些电路部分控制信号。如图4所示,所述中央处理电路模块主要由单片机MSP430F149组成,该单片机主频为6M,有64个管脚,6个8位I/O ロ,通过相应的I/O ロ把各个电路部分连接起来,MSP430F149通过相应的I/O ロ对各电路模块部分进行读写操作。所述液晶显示电路模块为液晶显示电路部分,用于显示所设參数值的大小及运行状态。如图5所示,所述液晶显示电路模块主要采用FDCD0196B液晶模块,它有寄存器选择RS输入脚,读写操作选择R/W输入脚,使能信号E输入脚,八个BD输入输出输出脚,分别与MSP430F149的P5. 2,P5. I, P5. O及P4所有脚相连,组成了与单片机并行的通讯方式,该模块主要用于显示所设置的參数及运行状态。所述报警电路模块用于提示低电及通讯不上的情況。如图6所示,所述报警电路模块主要由HXD蜂鸣器、滤波电容及PNP三极管Ql组成。Ql的基极经过一个电阻与MSP430F149的Pl. 3连接,当Pl. 3输出为高时,蜂鸣器响,反之不响。所述按键电路模块用于參数设置,给处理器发送不同的中断信号。如图7所示,所述按键电路模块主要由按键与上拉电阻和滤波电容组成,主要用于设置參数,各个按键一端接单片机管脚,另一端接地。每当有按键按下时,都会给MSP430F149单片机给ー个下跳沿的信号,然后单片机根据来自不同管脚的信号,做出相应的处理。所述电压采集电路模块为电压检测电路部分,用于检测干电池电压。如图8所示,所述电压采集电路模块主要由两个IM的分压电阻构成,分压点与MSP430F149的A7脚相连接,以内部I. 5V电压为基准电压,用MSP430F149内部AD采集分压点的电压。所述电梯交流门机控制器由DSP主控制模块、电源模块和功率驱动模块构成。采用DSP控制协调完成电梯梯门的逻辑控制与电梯门交流电机的运动控制,既提高了系统柔性,又提高电梯交流门机运转的效率,节省了能量,并且又节省了制造成本,实现了资源的优化利用。如图9所示,所述DSP主控制模块包括
DSP主控制器,用于接收和发送相关指令;
无线通讯电路模块,用于接收无线手操器发来的无线信号,并把无线信号解调出数字信号发送给DSP主控制器;把数字信号參数调制成无线信号发给无线手操器;
存储电路模块,用于存储运行的參数值;
有线通讯电路模块,用于连接PC机,接受上位机发来的数据,并返回有关參数给上位
机;
工作状态选择开关电路模块,通过开关不同的电平状态来决定控制器的运行模式及状
态;
主控系统输入电路模块,用来接受主控系统发来的开关门命令;
运行状态输出电路模块,用于输出开关门到位信号给主控系统;
旋转编码器信号处理电路模块,把旋转编码器发来的脉冲信号进行倍频及转化为方向信号及优化;
カ矩调节电路模块,调节交流电机カ矩的大小。如图10所示,DSP控制器中央处理电路(MCU),该MCU芯176个引脚内涵
、 (1)两个事件管理器,两个管理器具有定时器、比较单元和捕获单元;
(2)模拟量转换为数字的ADC采样模块;
(3)两个串行通信借ロSCI,采用收发双线制,支持可编程配置64K种不同的通信速率。可实现半双エ或者全双エ的通信模式;(4)串行外围设备借ロ,其具有两种可选择的工作模式,收发可以进行同步操作,可以实现全双エ通信;
(5)局域网通信控制器CAN,兼容CAN2.OB总线协议,具有可编程总线唤醒模式,可自动应答远程请求彳目息;
(6)多通道缓冲串ロ,含全双エ通信方式,双倍缓冲的传送和三倍缓冲接受,适用于连续的数据流,有128个通道可用于传送和接收。用两个16级、32为的FIFO代替直接存储器,可直接连接エ业标准的多媒体数字信号编解码器、模拟借ロ芯片以及可串行连接的A/D、D/A转换器。如图11所示,所述无线通讯电路模块主要芯片是ー款高性能射频收发器,该芯片适合于我国17-510MHZ距离通信设备的无线应用,其有20个引脚,其中芯片的
50,SI, SCLK, CSN,⑶00,⑶02 脚分别与 DSP 主控制器的 PWN9, PWN7, PWN8, PffNl2, XINT2_ADCSOC, PWNlO相连接。其中GDOO当收发器芯片接受到数据时,就会有ー个信号的跳变,DSP检测到这个跳变后,就会把收发器里的数据读出来。S0,SI, SCLK, CSn管脚与DSP相连,是做为DSP以同步串ロ通讯方式读写串ロ。收发器的RF_P和RF_N通过与ー些平衡和滤波电容、电感与天线,作为收发无线信号的端ロ。如图12所示,所述存储电路模块主要由控制器存储芯片和两个IOK上拉电阻组成,存储芯片的SCL和SDA管脚与DSP主控芯片的/C4TRIP (第61脚)和/C5TRIP (第62脚)管脚相连,DSP主控制器通过这两个管脚把运行的參数写给存储芯片存储。如图13所示,所述有线通讯电路模块为485通讯电路,它主要由MAX485芯片组成,MAX485的R0, /RE, DE, DI管脚分别与DSP主控制器芯片的SCITXDA (底155脚)、SCTTXDB(第 91)、SCIRXDB(第 90 脚)、SCITXDA(第 157 脚)管脚相连。RE 和 DE 做控制MAX485的使能管脚。通过给这两个管脚给不同的电平,能使MAX485处于接受,发送,或不工作状态等。其中A和B脚与外部设备进行对接进行异步串ロ通讯。如图14所示,所述工作状态选择开关电路模块由两个双路DIP开关和四个100K上拉电阻组成,其分别实现运行模式控制、无线控制、门宽学习、开关门カ矩选择控制功能。
51、S2的3、4脚接地,SI、S2的1,2脚接上拉电阻与+3.3V相接,另外SI的第2、I脚分别与 DSP 主控制器的 XA[7] (117 脚)、/C2TRIP (122 脚)、/C3TRIP (123 脚)、XA[9]相连接。其表示功能运行模式控制1=演示模式,O =控制柜控制模式;无线控制1=无线操作器控制有效,0=无线操作器控制无效;门宽自学习1=门宽自学习状态,0=正常运行状态;开关门カ矩保持1=开关门カ矩保持O开关门カ矩不保持。如图15所示,所述运行状态输出电路模块电路分为三部分,分别为开门到位输出信号、关门到位输出信号、故障输出信号。每路电路原理一祥,主要由光耦和继电器HK3FF-DC24V-SHG组成,继电器HK3FF-DC24V-SHG于24V及三极管相连的脚为驱动端,Dl与01为常开输出端,Dl与Cl为常闭输出端,TLP181的1、2脚为输入控制脚,3、4脚为输出脚。该电路主要器光耦隔离及电平转化作用,光耦U11,U12,U13,的输入端分别连接DSP主控器模块的 T4PWM-T4MP (55 脚)、T3PWN-T3CMP (53 脚)、PffNl2 (50 脚)、端 ロ T4PWM-T4MP、3PWN-T3CMP、PWNl2输出为高,分别表示开门到位输出信号,关门到位输出信号,故障输出信号有效,LED3、LED4、LED5发亮,反之输出信号无效。如图16所示,所述旋转编码器信号处理电路模块主要由74HC86异或门、74HC14非门、74HC74 D触发器芯片组成。74HC86里面的A,B脚为输入,Y为输出,总共有四路。简单功能描述,当A,B脚的输入电平一样时,Y输出为低电平,反之为高。74HC74中CP为脉冲输入脚,D脚为数据输入脚,Q为正输出脚,/Q为负输出脚。当CP为上升沿吋,D输入有效。Q输出D的电平状态,/Q则输出和D相反的电平状态。该电路功能为倍频和检测电机正反转。此功能用来计算速度,提高检测速度的精度,及反馈门机运转方向。该模块电路的输入信号为旋转编码器的A,B信号,输出分别与DSP主控制器的CAP1-QEP2(第106脚)和CAP2-QEP2(第107脚)相连接。CAP2-QEP2接收的倍频信号的输入,用于计算速度。CAP1-QEP2接收的是方向信号的输入。比如旋转编码器出来的A/B信号为A相位超B相位90度,频率为200HZ。那CAP2-QEP2接收到的信号为频率400HZ的信号,CAP1-QEP2接收到信号为高电平。如果B超A的相位90度,那么CAP1-QEP2接收到的信号为低电平。如图17所示,其为直流耦合ニ阶低通RC滤波器电路图,主要由I-U-driver、I-v-driver4 脚和 5 脚、I-DC-driver、U-DC_driver 分别从 U1、U2 的 4 脚和 5 脚接入从 Ul、U2的0UT1、0UT2输出,分别与主控芯片的ADCINA0、ADCINA1、ADCINA2、ADCINA3相连,主控制器接收到采集信号,应用内部AD进行模数转换,所得数据用作PID运算。 如图18所示,其为CAN总线收发器,该芯片用于较高通讯速率、良好抗干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。D(1脚)、R (4脚)与DSP主控制器的CANTXA(87脚)、CANRXA (89脚)相连,完成与主控制器的串行通信。如图19所示,所述カ矩调节电路模块主要由0UT1 (I脚)与主控制器芯片的ADCINA4(170脚)相连,通过调节VRl可以对电机进行カ矩调节,依靠内集成AD采样。如图20所示,电源模块分为开关电源模块和电源调压模块,输出电压为+300V、+24V、15V、5V、+5V、+3. 3V和+1. 9V。其中+300V直流由市电220AC通过EMI滤波器整流滤波输出,+2价、15¥、5¥、+5¥由开关电源输出,+3. 3V和+1. 9V由开关电源输出+5V再经过电源处理电路输出。如图21所示,所述开关电源模块输出电压为直流24¥、15¥、5¥、+5¥电压,采用频率40KHZ,其主要由PWN控制芯片和开关变压器组成的反激式开关电源。PWN控制芯片是ー种高性能的固定频率电流型脉宽集成芯片。工作频率高达500KHZ,启动电流小于1mA,能驱动双极型功率管或者mos管。PWN控制芯片有8个引脚I脚为误差放大器输出端,2脚为反馈输入端,3叫为电流检测端,4脚为定时端,5脚接地,6脚为输出脚,7脚为芯片工作电源输入端,8脚输出ー个5V的基准电压。4脚接的电容Ct到地,8脚接入一个电阻Rt到4脚确定开关电源的工作频率。市电(220AC)通过滤波器滤波后通过整流桥堆Dl以及电解电容C4、C5整流滤波后得到300V的直流电压,300V分成三路,一路输出供给电机驱动功率板工作,一路送到变压器的初级线圈,一路通过降压得到17V的电压供给PWN控制芯片第7脚,使芯片工作。PffN芯片和mose管做功率变化,把直流直流通过斩波的方式编程高频的方波,再经过变压器传递输出,光电耦合器与TL431相结合组成可调精密稳压误差放大器反馈传输到PWN芯片的I脚,通过输出部分通过整流滤波电路后输出为更稳定平滑的直流电(24V、15V、5V、+5V)。如图22所示,开关电源+5V输出与电源通过所述电源调压模块电路输出电压为+3. 3V和+1. 9V,所述电源调压模块电路主要芯片均为单路固定输出LD0,输出稳定的电源电压供给DSP和各个电路模块。
如图23所示,所述功率驱动模块采用交一直一交变换技术实现电机的变频调速控制。整流电路采用简单的単相全波整流桥,逆变电路以三菱公司的IPM(智能功率模块)核心设计。如图24所示,所述IPM模块内置低损耗的第5代逆变桥,内置欠电压保护、短路保护。输入借ロ电路采用高电平驱动逻辑,可直接由DSP或者3V单片机驱动。电机在制动过程中处于发电状态,由于不可控的整流桥不能实现电能的回馈,需要设计相应的制动电路,通过能耗电阻来消耗电机在制动过程中的能量。所述功率驱动模块采用霍尔电流传感器CSOIOGT对电机三相电流进行检测。该电流传感器为单电源供电,精度高、温漂小、线性度好、响应快。同时系统还设计了过电流保护、过电压保护、掉电保护、短路保护等电路,以确保电梯门机安全工作。如图25所示,所述电流采样电路模块为霍尔效应开环电流传感器,其原边额定输入电流I=IOA,其输出电压在一定范围内与通过它的电流成正比。U和V相电压从霍尔穿过时,第三脚输出电压,经过分压电阻与358运放做跟随,从358输出端输出接控制器判断分祈。母线电压300V从R13、R14分压通过LM358跟随经过隔离电路输出通过ニ阶低通滤波电路送到主控制器。I-dc从LM358跟随通过隔离电路输出通过ニ阶低通滤波电路输出送到主控制器。如图26所示,所述SVPWM信号处理电路模块信号从Ul的3(INA)、4(INB) ,5 (INC)和 U2 的 3 (INA) ,4 (INB) ,5 (INC)脚进入,Ul 的 14 脚(0UTA)、13 脚(0UTB)、12 脚(OUTC)和U2的14脚(OUTA)、13脚(OUTB)、12脚(OUTC)输出,使其作光电隔离。接着讲Ul的14脚、 13脚、12脚和U2的14脚、13脚、12脚分别与U3的1、3、5、9、11、13脚相连,使光电隔离的信号施密特触发器整形输出较为清晰的信号。将信号送到IPi^々UP、VP、WP、UN、VN、WN。
权利要求
1.ー种交流无线变频门机控制系统,它包括电梯交流门机控制器,其特征在于还包括无线手操器,所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过无线方式通信,所述无线手操器用于对所述电梯交流门机控制器进行參数设置。
2.根据权利要求I所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过RF射频技术进行通信。
3.根据权利要求I或2所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述无线手操器包括 电源电路模块,为各模块供电; 中央处理电路模块,用于接收和发送相关指令; 无线通讯模块,与中央处理电路模块连接,用于接收待设置的參数和发送已设置完的參数; 按键电路模块,与中央处理电路模块连接,用于输入设定所述电梯交流门机控制器的相关參数。
4.根据权利要求3所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述无线手操器还包括电压采集电路模块,对系统电压进行检测,并向中央处理电路模块发出低电信号。
5.根据权利要求4所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述无线手操器还包括报警电路模块,与中央处理电路模块连接,当中央处理电路模块接收到低电信号时发出警报。
6.根据权利要求3所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述无线手操器还包括液晶显示电路模块,与中央处理电路模块连接,用于显示所述无线手操器和电梯交流门机控制器的相关信息与參数。
7.根据权利要求I或2所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述电梯交流门机控制器由DSP主控制模块、电源模块和功率驱动模块构成。
8.根据权利要求7所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述DSP主控制模块包括 DSP主控制器,用于接收和发送相关指令; 无线通讯电路模块,用于接收无线手操器发来的无线信号,并把无线信号解调出数字信号发送给DSP主控制器;把数字信号參数调制成无线信号发给无线手操器; 存储电路模块,用于存储运行的參数值。
9.根据权利要求7所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述电源模块分为开关电源模块和电源调压模块。
10.根据权利要求7所述的交流无线变频门机控制系统,其特征在于所述功率驱动模块包括IPM模块、电流采样电路模块和SVPWM信号处理电路模块。
全文摘要
本发明公开一种交流无线变频门机控制系统,它包括电梯交流门机控制器和无线手操器,所述电梯交流门机控制器和无线手操器之间通过无线方式通信,所述无线手操器用于对所述电梯交流门机控制器进行参数设置。由于本发明的电梯交流门机控制器与无线手操器之间通过无线方式通信,使得测试人员可以通过无线手操器在150米范围内,随地设置及修改门机控制器的参数,避免使用有线手操器对控制器设置及修改参数所带来的不便,这为测试人员的操作带来了极大的方便,提高了测试人员的工作效率。
文档编号B66B13/14GK102659011SQ20121014583
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月12日 优先权日2012年5月12日
发明者沈智雄, 赵杰, 郭漳和 申请人:博朗电梯(漳州)有限公司

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