CN105523452A - 一种多曳引机同步控制***及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种多曳引机同步控制***及其工作方法，涉及一种电梯控制***及其工作方法，尤其涉及一种多曳引机同步控制***及其工作方法。提供了一种应急能力强、安全性能高，速度快的多曳引机同步控制***及其工作方法。所述传感器模块一设于所述电源模块上，且与所述控制***连接。所述电源模块包括交流电源和整流模块，所述交流电源和所述整流模块相连，所述整流模块连接所述控制***。所述传感器模块一包括电流传感器一和电压传感器一；所述电流传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接；能够有效提高轿厢运行速度，节约等待时间，提升***的可靠性，可以随时依据负载情况增减曳引机支路，高效节能。

Description

一种多曳引机同步控制***及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种电梯控制***及其工作方法，尤其涉及一种多曳引机同步控制***及其工作方法。

背景技术

随着城市化进程不断加快，高层建筑不断涌现，这就带动了电梯行业的快速发展，随着高层建筑的楼层越来越高，人们对电梯速度的要求越来越快，作为电梯牵引装置的曳引机也朝着高速度的方向发展。现有的电梯驱动控制***多采用单曳引机结构，在曳引机发生故障时应急能力不足，安全性能较低，且单个曳引机动能不足，其速度不能满足人们生活的需要。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种应急能力强、安全性能高，速度快的多曳引机同步控制***及其工作方法。

本发明的技术方案是：包括电源模块、传感器模块一、监控***、控制***、若干曳引机模块和轿厢；

所述电源模块和监控***分别与所述控制***连接，所述曳引机模块与所述控制***和所述轿厢分别连接；

所述传感器模块一设于所述电源模块上，且与所述控制***连接。

所述电源模块包括交流电源和整流模块，所述交流电源和所述整流模块相连，所述整流模块连接所述控制***。

所述传感器模块一包括电流传感器一和电压传感器一；

所述电流传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接；

所述电压传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接。

所述控制***包括DSP芯片、总线模块、信号采集与调理模块和信号隔离输出模块；

所述总线模块与所述DSP芯片相连，所述监控***通过总线模块与所述DSP芯片互联，实现双向通信；

所述信号采集与调理模块与所述DSP芯片相连，实现信号采集与变换；

所述信号输出模块与所述DSP芯片相连，实现信号输出。

所述信号采集与调理模块包括顺次相连的稳压滤波电路、偏置电压电路和比例调整电路，

每一个所述曳引机模块包括曳引机、传感器模块二和曳引机驱动模块，

所述曳引机驱动模块分别连接所述信号隔离输出模块和曳引机；

所述传感器模块二包括电流传感器二和速度传感器一，所述电流传感器二置于所述曳引机驱动模块上且与所述信号采集与调理模块连接，

所述速度传感器一置于所述曳引机的转轴上且与所述信号采集与调理模块连接。

所述轿厢上设有速度传感器二，所述速度传感器二与所述信号采集与调理模块相连。

按如下步骤工作：

1）控制***初始化，同时建立DSP芯片与上位机之间的通讯连接；

2）DSP芯片将自带的存储器预分为速度曲线计算模块、速度控制模块和电流控制模块三个区；

3）获得给定速度曲线；

3.1）上位机通过总线模块发送给定速度值给DSP芯片；

3.1）DSP芯片中信号采集与调理模块采集速度传感器二传递的速度信息并将其传递给速度曲线计算模块；

3.2）速度曲线计算模块依据速度信息和给定速度值计算出给定速度曲线；

4）将给定速度曲线发动到速度控制模块；

5）获得电流控制信号；

6）电流控制模块综合电流控制信号和电流传感器二的电流信号，发出驱动信号，控制曳引机驱动模块，拖动曳引机运转；

7）进行驱动信号补偿；

7.1）读取每个速度传感器一传递的速度值，计算每个速度值之间的速度差

7.2）将速度差传送给电流控制模块

7.1）读取电流传感器二传递的电流值信息；

7.2）电流控制模块根据读取的电流值和速度差以及驱动信号，计算新的驱动信号；

7.3）判断电流电压是否出界，若出界则向上位机报错并请求新的给定速度值，若不出界则返回步骤7.1），完毕。

本发明中采用多曳引机拖动结构，通过增加曳引机的数量来增加电梯***的总体容量，降低了曳引机研发成本，且能够在单个曳引机发生故障时，其他曳引机可继续工作，降低了单个曳引机发生故障时的风险，提升了电梯的应急能力，从而提高了整个电梯***的安全性和可靠性。多个曳引机同时作用于同一轿厢，能够有效提高轿厢运行速度，节约等待时间。

利用闭环控制***构造出各种数字化控制模块，对驱动控制实施数字化控制，从而获得高精度的伺服控制，从而实现多曳引机之间的速度同步。构造出速度控制环、电流控制环，加入实时速度监控和补偿环节，提升了多曳引机控制***的可靠性。可以随时依据负载情况增减曳引机支路，高效节能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明控制原理示意图，

图3是本发明控制方法流程图。

具体实施方式

本发明如图1-3所示包括电源模块、传感器模块一、监控***、控制***、若干曳引机模块和轿厢。所述电源模块和监控***分别与所述控制***连接，所述曳引机模块与所述控制***和所述轿厢分别连接；所述传感器模块一设于所述电源模块上，且与所述控制***连接。

所述电源模块包括交流电源和整流模块，整流模块所述交流电源和所述整流模块相连，所述整流模块连接所述控制***。整流模块将交流电源提供的交流电整流为***可以使用的直流电，为***供电。

所述传感器模块一包括电流传感器一和电压传感器一；所述电流传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接。用于检测整流模块的输出电流。所述电压传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接。用于检测整流模块的输出电压。

所述控制***包括DSP芯片、总线模块、信号采集与调理模块和信号隔离输出模块。所述总线模块与所述DSP芯片相连，所述监控***通过总线模块与所述DSP芯片互联，实现双向通信。

所述信号采集与调理模块与所述DSP芯片相连，实现信号采集与变换；所述信号输出模块与所述DSP芯片相连，实现信号输出。

所述信号采集与调理模块包括顺次相连的稳压滤波电路、偏置电压电路和比例调整电路。稳压滤波电路稳定传感器的输出信号，偏置电压电路将传感器的输出信号值转换为比例调整电路能够处理的范围，比例调整电路将信号值调整为DSP芯片的接收范围。使得各个传感器的信号能够及时准确的传送给DSP芯片进行处理。

每一个所述曳引机模块包括曳引机、传感器模块二和曳引机驱动模块。所述曳引机驱动模块分别连接所述信号隔离输出模块和曳引机。所述曳引机用于拖动轿厢运行，采用多曳引机拖动同一轿厢，提升轿厢的运行速度，且在一台曳引机故障停车时，剩余曳引机也能够拖动轿厢运行，降低了单个曳引机发生故障时的风险，提升了电梯的应急能力，从而提高了整个电梯***的安全性和可靠性。

所述传感器模块二包括电流传感器二和速度传感器一，所述电流传感器二置于所述曳引机驱动模块上且与所述信号采集与调理模块连接，采集曳引机驱动模块输出电流值信号，并传送给DSP芯片进行信号处理。所述速度传感器一置于所述曳引机的转轴上且与所述信号采集与调理模块连接，采集曳引机转速信号并发送给DSP模块进行处理。所述轿厢上设有速度传感器二，所述速度传感器二与所述信号采集与调理模块相连，采集轿厢的运行速度信号，并发送给DSP模块进行处理。

按如下步骤工作：

1）控制***初始化，同时建立DSP芯片与上位机之间的通讯连接；即进行控制系的自检，进行试通讯。

2）DSP芯片将自带的存储器预分为速度曲线计算模块、速度控制模块和电流控制模块三个区；即进行软件分区，实现各个功能运算之间互不干扰，增加运算速度减少反应时间。

3）获得给定速度曲线；

3.1）上位机通过总线模块发送给定速度值给DSP芯片；

3.1）DSP芯片中信号采集与调理模块采集速度传感器二传递的速度信息并将其传递给速度曲线计算模块；

3.2）速度曲线计算模块依据速度信息和给定速度值计算出给定速度曲线；

4）将给定速度曲线发动到速度控制模块；

5）获得电流控制信号；速度控制模块从速度传感器一获得的曳引机速度信号，并根据步骤3得到的速度曲线，得到速度控制模块对电流控制模块的电流控制信号。

6）电流控制模块综合电流控制信号和电流传感器二的电流信号，发出驱动信号，控制曳引机驱动模块，拖动曳引机运转；从而带动轿厢运行。

7）进行驱动信号补偿；即对信号进行实时补偿，提高控制精度。

7.1）读取每个速度传感器一传递的速度值，计算每个速度值之间的速度差；

7.2）将速度差传送给电流控制模块；

7.1）读取电流传感器二传递的电流值信息；

7.2）电流控制模块根据读取的电流值和速度差以及驱动信号，计算新的驱动信号；

7.3）判断电流电压是否出界，若出界则向上位机报错并请求新的给定速度值，若不出界则返回步骤7.1），完毕。

下面以双曳引机为例进行具体说明。

如图1所示，本发明包括交流电源、整流模块、电流传感器一、电压传感器一、两个曳引机驱动模块、两个电流传感器二、两个曳引机、两个速度传感器一、上位机、电梯轿厢、速度传感器二和控制***。电流传感器一和电压传感器一用于检测整流模块的输出的电流和电压所述整流模块将交流电源提供的交流电整流为两个曳引机驱动模块可以使用的直流电。电流传感器二用于检测曳引机驱动模块的输出电流。速度传感器一用于检测曳引机的速度信号。

控制***优选采用DSP控制***。DSP控制***由DSP芯片、信号采集与调理模块、信号隔离输出模块和模块构成，总线模块优选采用CAN总线模块。DSP控制***具有低功耗，高性能的处理能力。具有强大的外部通信接口(SCI，SPI,CAN)便于构成大的控制***。且DSP控制***成本低适合大规模的工业生产。

所述整流模块与交流电源、两个曳引机驱动模块、电流传感器一、电压传感器一连接。其中一个曳引机驱动模块与整流模块、其中一个电流传感器二、信号隔离输出模块相连，接受DSP芯片的控制。其中一个曳引机与其中一个电流传感器二、其中一个速度传感器一、电梯轿厢相连。曳引机能够拖动电梯，另一个驱动模块与整流模块、另一个电流传感器二、信号隔离输出模块相连。另一个曳引机与另一个电流传感器二、另一个速度传感器一、电梯轿厢相连。两个曳引机驱动模块由信号隔离输出模块控制后用于驱动曳引机的运行。速度传感器二用于检测电梯轿厢速度信息。

所述信号采集与调理模块与电流传感器一、电压传感器一、两个电流传感器二、两个速度传感器一、速度传感器二相连。所述电梯轿厢与两个曳引机、速度传感器二相连。所述上位机通过CAN总线模块与DSP芯片相连，实现双向通信，同时还可以对***进行控制并实时显示***运行结果。信号采集与调理模块用于接收各个传感器的输出值。

所述信号采集与调理模块将接收到的电压、电流、速度信号进行调理，使其达到DSP芯片的输入范围，DSP芯片通过反馈的驱动模块的电流信号以及曳引机的速度信号，对***实施闭环控制，提高曳引机速度控制的精准度。

如图2所示，本发明由DSP芯片实现***的整个控制，DSP芯片内部分隔为速度曲线计算模块、速度控制模块、补偿模块、电流控制模块。上位机通过CAN总线将期望速度信号（即给定速度值）发送给速度曲线计算模块，速度曲线计算模块速度传感器二返回的电梯轿厢速度信息，经计算后，将得到的速度给定曲线发送给速度控制模块，速度控制模块通过两个速度传感器一获得的两个曳引机的速度信息，根据速度给定曲线与两个曳引机实际的速度值，得到其对两个电流控制模块的电流控制信号。补偿模块通过两个速度传感器一获得的曳引机两个的位置信息，得到其对两个电流控制模块的电流补偿控制信号；电流控制模块综合速度控制模块、补偿模块和两个电流传感器二的电流控制信号，对两个驱动模块进行控制，进而拖动两台曳引机同步进行运转。两台共同拖动电梯轿厢进行运转，进而实现该***的速度同步控制。

两个曳引机同时作用于轿厢，提升了轿厢的运行速度，减少了等候时间。即使单一曳引机故障，控制***依旧能够通过闭环控制利用正常的曳引机继续拖动轿厢运行，降低了单个曳引机发生故障时的风险，提升了电梯的应急能力，从而提高了电梯整体的安全性能。还能根据实际需要增减曳引机模块，节能环保。

如图3所示，是本发明的流程图，具体步骤如下：

第1步，***初始化，包括驱动模块的控制信号初始化及与上位机建立通讯的相关设置，上位机通过CAN总线将期望速度信号（即给定速度值）；

第2步，检测电梯轿厢的速度，并结合期望速度信号（即给定速度值），计算速度给定曲线；

第3步，读取两台曳引机的速度值V1、V2，并计算出两台曳引机之间的速度差E0送给电流控制模块；

第4步，速度控制器根据给定速度曲线和曳引机速度计算出电流控制器的给定值；

第5步，读取两个电流传感器二所测得的电流值A1、A2；

第6步，电流控制器根据测得的电流值A1、A2以及补偿控制的补偿值E0，计算新的控制电流值；

第7步，判断电流值和电压值是否越界，若越界则向上位机报错并请求上位机重新给出期望速度信号，若不越界则返回第二步，实现闭环控制，实时调整。

本发明中采用多曳引机拖动结构，通过增加曳引机的数量来增加电梯***的总体容量，降低了曳引机研发成本，且能够在单个曳引机发生故障时，其他曳引机可继续工作，降低了单个曳引机发生故障时的风险，提升了电梯的应急能力，从而提高了整个电梯***的安全性和可靠性。多个曳引机同时作用于同一轿厢，能够有效提高轿厢运行速度，节约等待时间。

本发明利用闭环控制***构造出各种数字化控制模块，对驱动控制实施数字化控制，从而获得高精度的伺服控制，从而实现多曳引机之间的速度同步。构造出速度控制环、电流控制环，加入实时速度监控和补偿环节，提升了多曳引机控制***的可靠性。可以随时依据负载情况增减曳引机支路，高效节能。

Claims (8)

1.一种多曳引机同步控制***，其特征在于，包括电源模块、传感器模块一、监控***、控制***、若干曳引机模块和轿厢；

所述电源模块和监控***分别与所述控制***连接，所述曳引机模块与所述控制***和所述轿厢分别连接；

所述传感器模块一设于所述电源模块上，且与所述控制***连接。

2.根据权利要求1所述的一种多曳引机同步控制***，其特征在于，所述电源模块包括交流电源和整流模块，所述交流电源和所述整流模块相连，所述整流模块连接所述控制***。

3.根据权利要求2所述的一种多曳引机同步控制***，其特征在于，所述传感器模块一包括电流传感器一和电压传感器一；

所述电流传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接；

所述电压传感器一置于所述整流模块的输出端上，且与所述控制***连接。

4.根据权利要求3所述的一种多曳引机同步控制***，其特征在于，所述控制***包括DSP芯片、总线模块、信号采集与调理模块和信号隔离输出模块；

所述总线模块与所述DSP芯片相连，所述监控***通过总线模块与所述DSP芯片互联，实现双向通信；

所述信号采集与调理模块与所述DSP芯片相连，实现信号采集与变换；

所述信号输出模块与所述DSP芯片相连，实现信号输出。

5.根据权利要求4所述的一种多曳引机同步控制***，其特征在于，所述信号采集与调理模块包括顺次相连的稳压滤波电路、偏置电压电路和比例调整电路。

6.根据权利要求5所述的一种多曳引机同步控制***，其特征在于，每一个所述曳引机模块包括曳引机、传感器模块二和曳引机驱动模块，

所述曳引机驱动模块分别连接所述信号隔离输出模块和曳引机；

所述传感器模块二包括电流传感器二和速度传感器一，所述电流传感器二置于所述曳引机驱动模块上且与所述信号采集与调理模块连接，

所述速度传感器一置于所述曳引机的转轴上且与所述信号采集与调理模块连接。

7.根据权利要求6所述的一种多曳引机同步控制***，其特征在于，所述轿厢上设有速度传感器二，所述速度传感器二与所述信号采集与调理模块相连。

8.权利要求7所述的一种多曳引机同步控制***的工作方法，其特征在于，按如下步骤工作：

1）控制***初始化，同时建立DSP芯片与上位机之间的通讯连接；

2）DSP芯片将自带的存储器预分为速度曲线计算模块、速度控制模块和电流控制模块三个区；

3）获得给定速度曲线；

3.1）上位机通过总线模块发送给定速度值给DSP芯片；

3.1）DSP芯片中信号采集与调理模块采集速度传感器二传递的速度信息并将其传递给速度曲线计算模块；

3.2）速度曲线计算模块依据速度信息和给定速度值计算出给定速度曲线；

4）将给定速度曲线发动到速度控制模块；

5）获得电流控制信号；

6）电流控制模块综合电流控制信号和电流传感器二的电流信号，发出驱动信号，控制曳引机驱动模块，拖动曳引机运转；

7）进行驱动信号补偿；

7.1）读取每个速度传感器一传递的速度值，计算每个速度值的速度差

7.2）将速度差传送给电流控制模块

7.1）读取电流传感器二传递的电流值信息；

7.2）电流控制模块根据读取的电流值和速度差以及驱动信号，计算新的驱动信号；

7.3）判断电流电压是否出界，若出界则向上位机报错并请求新的给定速度值，若不出界则返回步骤7.1），完毕。