CN102070064A - 电梯门机控制***及方法 - Google Patents

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傅晓洲
殷杰
徐忆平
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Abstract

本发明涉及一种电梯门机控制***，至少包括门机主回路、检测单元、存储单元、门宽学习单元，其中门机主回路用于通过驱动门电动机转动实现电梯门的打开或者关闭；门宽学习单元用于记录在无外力作用下电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并将所述标准力矩存储在存储单元；检测单元用于通过所述的门机主回路采集的信号检测出电梯门运行中的实际力矩，并在电梯门关闭过程中任一位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差大于指定阈值时判断关门受阻。本发明还提供一种对应的方法。本发明通过自学习无外力情况下电梯门所受标准力矩，并在实际力矩与标准力矩大于指定阈值时确认运行受阻，从而使得力矩计算更加精确，避免误判。

Description

电梯门机控制***及方法
技术领域
本发明涉及电梯控制领域，更具体地说，涉及一种对电梯门机进行开关门控制的***及方法。
背景技术
电梯门是乘客或货物进出电梯轿厢的通道，一般通过电梯控制结构实现电梯门的开关控制。电梯门的控制与电梯安全密切相关，简单可靠的门控制***非常重要。
现有的电梯控制结构可以简化为图1所示，其中电梯控制***是一个整体，包括电梯控制的一些电气环节，是控制电梯的核心部件，是电梯控制中枢。门机控制器是一个执行机构，包括门机控制逻辑部分和电动机驱动部分，能够完成电梯门电动机的运行控制。操作器是门机调试的人机界面，调试人员需要在电梯的门机控制器的安装位置附近调试，设置门机控制器的使用参数。
电梯控制***决定电梯的门开关命令，然后通过端子信号将命令传递到门机控制器，门机控制器根据命令控制门电动机执行相应的操作，然后将电梯门的状态信息反馈到电梯控制***。
在上述电梯控制结构中，当电梯门开关门遇阻时，门机控制器根据光幕信号判断是否受阻。一旦光幕信号失效，门机控制器仅在障碍物提供足够大的受阻力矩时才会作出遇阻判断。
电梯国标要求电梯门的夹持力不超过150牛。在进行遇阻判定时，现有的门机控制器将电梯门的摩擦力、外在的机械力等电梯门自身阻力与受障碍物阻力一起计算，忽视了在关门过程中电梯门所受的摩擦力、外在机械力等力是动态变化的这一关键因素。从而使得对受阻力矩的判定存在误差，电梯门遇阻时不能够有效的自动开门。因此，电梯“夹人”事故频发，不能够有效的保证电梯门使用安全性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述电梯门夹持力不精确造成的电梯“夹人”的问题，提供一种电梯门机控制***及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电梯门机控制***，至少包括门机主回路、检测单元、存储单元、门宽学习单元，其中：
所述门机主回路，用于通过驱动门电动机转动实现电梯门的打开或者关闭；
所述门宽学习单元，用于记录在无外力作用下电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并将所述标准力矩存储在存储单元；
所述检测单元，用于通过所述的门机主回路采集的信号检测出电梯门运行中的实际力矩，并在电梯门关闭过程中任一位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差大于指定阈值时判断关门受阻。
在本发明所述的电梯门机控制***中，所述门宽学习单元各个运行阶段或者门宽比例记录电梯门各个位置的力矩，所述运行阶段包括电梯门关闭过程中的加速、稳速、减速阶段，所述门宽比例是指以电梯门最大宽度为基础，取固定比例作为力矩记录点。
在本发明所述的电梯门机控制***中，所述门宽学习单元和检测单元根据电流值计算标准力矩和实际力矩，所述标准力矩和实际力矩与电流值成固定公式关系。
在本发明所述的电梯门机控制***中，还包括门宽位置反馈装置，所述门宽学习单元和检测单元根据所述门宽位置反馈装置的反馈信号确定电梯门的位置。
在本发明所述的电梯门机控制***中，所述门宽学习单元还记录在无外力作用下电梯门在开启过程中各个位置或者阶段的标准力矩，并将所述标准力矩存储在存储单元，所述检测单元检测电梯门在开启过程中各个位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值，若大于指定阈值则判断为开门受阻。
本发明还提供一种电梯门机控制方法，包括以下步骤：
a、计算在无外力作用下电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并存储所述标准力矩；
b、计算电梯门在关闭过程中各个位置的实际力矩，并判断所述实际力矩与存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值；
c、在实际力矩与标准力矩之差大于指定指定阈值时判断关门受阻条件产生。
在本发明所述的电梯门机控制方法中，所述步骤a中按照电梯门的运行阶段或者门宽比例计算并存储电梯门各个位置的力矩，所述运行阶段包括电梯门关闭过程中的加速、稳速、减速阶段，所述门宽比例是指以最大宽度为基础，取固定比例作为力矩记录点。
在本发明所述的电梯门机控制方法中，所述步骤a和步骤b中根据电流值计算标准力矩和实际力矩，所述标准力矩和实际力矩与电流值成固定公式关系。
在本发明所述的电梯门机控制方法中，所述电梯门的位置根据门宽位置反馈装置的反馈信号确定。
本发明的电梯门机控制***及方法，通过自学习无外力情况下电梯门所受标准力矩，并在实际力矩与标准力矩大于指定阈值时确认运行受阻，从而使得力矩计算更加精确，避免误判。本发明在电梯门受阻判断时，只计算纯阻力的影响，而除去电梯门所受的摩擦力和机械外力等因素的影响，从而精确地判断出电梯门运行过程中不同位置点的受阻情况。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有电梯控制结构的示意图；
图2是本发明电梯门机控制***的应用的示意图；
图3是本发明电梯门机控制***实施例的示意图；
图4是本发明电梯门机控制***在电梯门遇阻时的运行曲线示意图；
图5是本发明电梯门机控制方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明通过在门机控制***工作前(无外力状态下)进行门宽自学习或者开关门力矩学习，记录在开关门过程中不同位置对应的电流变化，并计算开关门标准力矩。从而通过将开关门的实际力矩与标准力矩对比，排除电梯门自身的阻力和摩擦力等，判断门机在运行过程中是否被异物卡住，实现关门受阻停车或者受阻后重开门功能，更大程度的保护人员安全，避免门机发生机械损坏。
如图2所示，是本发明一种电梯门机控制***的应用实例的示意图。该门机控制***通过外接的单相电源驱动门电机，从而控制电梯门的开启和闭合。
该门机控制***与旋转编码器连接，以从旋转编码器接收门电机的反馈信号，并获知开关门时的门宽数据。该门机控制***还连接到电梯控制***，以获得控制信号并向电梯控制***发送关门到位信号、故障申报、开门到位信号等。当然，也可采用其他门宽位置反馈装置代替上述旋转编码器。
如图3所示，是本发明门机控制***实施例的示意图。在本实施例中，门机控制***包括门机主回路34、检测单元33、存储单元32以及门宽学习单元31。当然该门机控制***中还包括其他现有门机控制中所使用的电路或模块，例如门机主回路34的驱动控制、数据存储控制、与电梯控制***之间的通讯处理以及门机控制***的辅助逻辑等。
门机主回路34用于驱动门电动机转动以开/关电梯门。具体地，该门机主回路34是门机控制***的强电部分，其包含整流、逆变、开关电源、直流电容等4个主要部分。该门机主回路34的输入为电梯的***电源，输出是控制门电动机的U、V、W三根线。
门宽学习单元31用于记录在无外力作用下(例如电梯未正式使用或确保无障碍物时)电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并将标准力矩存储在存储单元32。具体地，该门宽学习单元在门宽自学习过程中，记录在开关门过程中不同门宽位置对应的电流曲线，并根据电流曲线计算对应的标准力矩，电流与标准力矩成固定公式关系，例如按一定系数成正比例关系。
门宽学习单元31可根据不同的安全需求采集多个门宽位置的标准力矩，所述一定门宽比例是指以最大宽度为基础，取固定比例作为力矩记录点。例如按照2％门宽的比例记录力矩时，以电梯门的最大宽度的2％采集50个点的标准力矩。
门宽学习单元31还可记录电梯门各个运行阶段的力矩，其中电梯门的运行阶段包括电梯门关闭过程中的加速、稳速、减速阶段等。
检测单元33用于检测电梯门在关闭过程中各个位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值，若大于指定阈值则判断关门受阻(例如向电梯控制***输出关门受阻信号)并使门机主回路34反向驱动门电动机。
在上述***中，可根据实际情况设置关门力矩上限(例如通过设定实际力矩与标准力矩的差值的阈值)，从而确定在运行过程中门的不同位置所对应的最大允许电流。通过电流变化判断门机在运行过程中是否被异物卡住，实现关门受阻停车或者受阻后重开门功能，更大程度的保护人员安全，避免门机发生机械损坏。
在上述***中，门宽学习单元31和检测单元33根据旋转编码器的反馈信号确定电梯门的位置(门宽)。
上述***还可包括开门检测。此时，门宽学习单元31除了记录电梯门关闭过程中的标准力矩，还记录在无外力作用下电梯门在开启过程中各个位置的标准力矩，并将标准力矩存储在存储单元32。相应地，检测单元33检测电梯门在开启过程中各个位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值，若大于指定阈值则判断开门受阻并使所述门机主回路停止输出。
如图4所示，是电梯门开关门受阻时的电流曲线。在这个应用实例中，当门电动机接收到正常的关门信号时，该门电动机经过设定的关门启动加速时间(F401)加速到关门启动低速(F400)运行后，在关门低速段恒速运行；当关门距离达到预定的门宽时(F607)，门机切换到关门高速(F403)运行阶段，按照关门加速时间(F404)加速，加速结束后在关门高速段恒速运行。
在关门高速段恒速运行过程中，门机控制***会判断受力力矩与自学习时记录的标准力矩的差值，当该差值大于设定阈值时，认定此时关门遇阻。门机控制***根据设定的异常减速时间(F500)，在此时间范围内将速度减至0，此后若接收到有效的重开门信号，则驱动门电动机进入开门状态。
各参数皆可通过操作器进行设定，可满足不同场合的遇阻判断，精确可靠。
如图3所示，是本发明电梯门机控制方法实施例的流程示意图。具体地，该方法包括以下步骤：
步骤S51：计算在无外力作用下电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并存储所述标准力矩。该步骤中根据输入门电机的电流值(幅值)计算标准力矩，该标准力矩与电流值成正比。
该步骤中，可根据不同的安全需求采集多个门宽位置的标准力矩，例如可按照2％门宽的比例记录电梯门各个位置的力矩，即按照2％门宽的间距采集50个标准力矩。
步骤S52：计算电梯运行过程(实际使用)中，电梯门在关闭过程中的实际力矩。该步骤中根据输入门电机的电流值(幅值)计算实际力矩，该实际力矩与电流值成固定公式关系，例如成正比。
步骤S53：判断上述实际力矩与存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值，若大于指定阈值，则执行步骤S54，否则返回步骤S52，继续计算下一位置的实际力矩。
在该方法中，可根据实际情况设置关门力矩上限(例如通过设定实际力矩与标准力矩的差值的阈值)，从而确定在运行过程中门的不同位置所对应的最大允许电流。通过电流变化判断门机在运行过程中是否被异物卡住，实现关门受阻停车或者受阻后重开门功能，更大程度的保护人员安全，避免门机发生机械损坏。
步骤S54：确认关门受阻并使门机主回路反向驱动门电动机。
在上述方法中，步骤S51和步骤S52根据旋转编码器的反馈信号确定电梯门的位置(门宽)。
上述电梯门机控制方法还可用于实现电梯开门控制，该过程包括以下步骤：计算在无外力作用下电梯门在开启过程中各个位置的标准力矩，并存储所述标准力矩；计算电梯门在开启过程中各个位置的实际力矩，并判断所述实际力矩与存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值；在实际力矩与标准力矩之差大于指定阈值时判断开门受阻并使门机主回路停止输出。
上述的***和方法具有门机运行阻力变化自动调准功能：在门宽自学习过程中，记录在开关门过程中不同位置对应的电流曲线，若在关门过程中受阻，门机控制器会除去自身所受的摩擦力和机械外力等自身力矩的影响，只计算纯阻力的影响，精确的判断出门机运行过程中不同位置点的受阻情况。
本发明的***和方法具有普通增量编码器永磁同步电机闭环矢量控制：以编码器的反馈信号为基础，控制器以有速度传感器矢量方式控制运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电梯门机控制***，其特征在于，至少包括门机主回路、检测单元、存储单元、门宽学习单元，其中：
所述门机主回路，用于通过驱动门电动机转动实现电梯门的打开或者关闭；
所述门宽学习单元，用于记录在无外力作用下电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并将所述标准力矩存储在存储单元；
所述检测单元，用于通过所述的门机主回路采集的信号检测出电梯门运行中的实际力矩，并在电梯门关闭过程中任一位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差大于指定阈值时判断关门受阻。
2.根据权利要求1所述的电梯门机控制***，其特征在于，所述门宽学习单元各个运行阶段或者门宽比例记录电梯门各个位置的力矩，所述运行阶段包括电梯门关闭过程中的加速、稳速、减速阶段，所述门宽比例是指以电梯门最大宽度为基础，取固定比例作为力矩记录点。
3.根据权利要求1所述的电梯门机控制***，其特征在于，所述门宽学习单元和检测单元根据电流值计算标准力矩和实际力矩，所述标准力矩和实际力矩与电流值成固定公式关系。
4.根据权利要求1所述的电梯门机控制***，其特征在于，还包括门宽位置反馈装置，所述门宽学习单元和检测单元根据所述门宽位置反馈装置的反馈信号确定电梯门的位置。
5.根据权利要求1所述的电梯门机控制***，其特征在于，所述门宽学习单元还记录在无外力作用下电梯门在开启过程中各个位置或者阶段的标准力矩，并将所述标准力矩存储在存储单元，所述检测单元检测电梯门在开启过程中各个位置的实际力矩与存储单元中存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值，若大于指定阈值则判断为开门受阻。
6.一种电梯门机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、计算在无外力作用下电梯门在关闭过程中各个位置的标准力矩，并存储所述标准力矩；
b、计算电梯门在关闭过程中各个位置的实际力矩，并判断所述实际力矩与存储的对应位置的标准力矩之差是否大于指定阈值；
c、在实际力矩与标准力矩之差大于指定指定阈值时判断关门受阻条件产生。
7.根据权利要求6所述的电梯门机控制方法，其特征在于，所述步骤a中按照电梯门的运行阶段或者门宽比例计算并存储电梯门各个位置的力矩，所述运行阶段包括电梯门关闭过程中的加速、稳速、减速阶段，所述门宽比例是指以最大宽度为基础，取固定比例作为力矩记录点。
8.根据权利要求6所述的电梯门机控制方法，其特征在于，所述步骤a和步骤b中根据电流值计算标准力矩和实际力矩，所述标准力矩和实际力矩与电流值成固定公式关系。
9.根据权利要求6所述的电梯门机控制方法，其特征在于，所述电梯门的位置根据门宽位置反馈装置的反馈信号确定。
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