關(guān)于直線電機的電梯門機控制系統(tǒng)的研究

　　摘要：本文分析了直線電機的基本結(jié)構(gòu)以及工作原理，并在此基礎(chǔ)上研究了直線電機的電梯門機控制系統(tǒng)設(shè)計工作細節(jié)，希望能夠為相關(guān)工作的展開提供合理參考和幫助。

　　關(guān)鍵詞：直線電機;電梯門機;控制系統(tǒng)

　　引言：電梯門機控制系統(tǒng)指的是在電機驅(qū)動電梯門扇運行的過程中，保障能夠嚴格按照設(shè)計要求執(zhí)行安全開關(guān)門指令。但實際上由于電梯門機控制系統(tǒng)本身的不完善，導致在開關(guān)和運行過程中產(chǎn)生安全問題是常見情況，為保障人們造使用電梯時的安全系數(shù)，有關(guān)行業(yè)和部門需要深入研究直線電機電梯門控制系統(tǒng)的設(shè)計。

　　一、直線電機基本結(jié)構(gòu)及工作原理

　　(一)基本結(jié)構(gòu)

　　直線電機是由傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機的結(jié)構(gòu)簡單演化而來，將傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機延徑分開后，可以將電機的圓周展開成直線。其中定子演化而成的一側(cè)稱為初級，而轉(zhuǎn)子演化成的一側(cè)叫做次級。

　　(二)工作原理

　　直線電機的三相初級繞組中連接三相對稱的正旋電流之后，就會產(chǎn)生氣隙行波磁場。其中次級導條在行波磁場的切割作用下將感應(yīng)電動勢，同時產(chǎn)生電流。但導條的電流和氣隙磁場的相互作用下會產(chǎn)生電磁推力，在此種推力的作用下，若初級和次級中有一個處于固定不動的狀態(tài)，那么另一個就會由于行波磁場的作用產(chǎn)生直線運動，即直線電機的基礎(chǔ)工作原理[1]。

　　二、直線電機的電梯門機控制系統(tǒng)設(shè)計

　　(一)系統(tǒng)初始化和主循環(huán)

　　軟件需要對處理器和外接口展開基礎(chǔ)設(shè)置，設(shè)置完成后就能夠開放中斷，此時工作人員可以進一步設(shè)置電梯門機控制系統(tǒng)運行需要的參數(shù)，并實現(xiàn)理想的預(yù)期控制。

　　在初始化結(jié)束后，若硬件設(shè)備產(chǎn)生中斷信號，同時被CPU接收響應(yīng)，門機系統(tǒng)軟件將自主進入中斷對應(yīng)的子程序繼續(xù)運行，達到完成相關(guān)軟件所需功能的目的。

　　系統(tǒng)初始化結(jié)束后，系統(tǒng)軟件控制程序就會主動進入主循環(huán)體，并按照設(shè)定好的門機系統(tǒng)參數(shù)以及數(shù)據(jù)對門機產(chǎn)生合理控制。

　　系統(tǒng)軟件當中的DSP器件中共有40個雙向I/O引腳，在設(shè)計過程中，工作人員需要進行正確的引腳設(shè)置之后，才能保障門機正常工作。在設(shè)置時，應(yīng)先設(shè)置引腳功能，即確定引腳功能在運行過程中是作為特殊功能還是I/O功能使用。若作為I/O功能使用，則要設(shè)置引腳屬于輸入引腳還是輸出引腳。

　　系統(tǒng)軟件當中的定時器設(shè)置也是初始化工作的一部分，定時器設(shè)置的作用在于保障設(shè)置門機運行過程的加減速時間，最終得出S曲線運行所需時間。若想使逆變器的PWM輸出波形產(chǎn)生改變，可以改變電機電壓，最終達到對電機進行調(diào)速的目的。

　　此外，還有鍵盤和顯示接口，主顯示的內(nèi)容主要是門機系統(tǒng)工作狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)，工作人員可以利用此部件對電機運行數(shù)據(jù)展開適當?shù)男薷暮蛢?yōu)化，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

　　(二)系統(tǒng)軟件主要功能實現(xiàn)的相關(guān)程序

　　系統(tǒng)軟件主要功能實現(xiàn)的相關(guān)程序以某系統(tǒng)為例，具體設(shè)計細節(jié)如下：

　　1.電機驅(qū)動和控制

　　一方面，該系統(tǒng)軟件的電機開門過程，即由控制器控制逆變器，再改變PWM的輸出值，促使電機的初始速度，從0開始加速，直至n4之后，開始保持時間不變，從而繼續(xù)改變PWM輸出值，促使電機能夠減速到n6，當遲到門扇與限位開關(guān)相遇后，電機的運行速度會從n6轉(zhuǎn)化為n7，并保持不變，為電梯門提供持續(xù)的開關(guān)門動力。

　　另一方面是該系統(tǒng)軟件的關(guān)門過程，即先將逆變器的PWM輸出改變，促使電機斷電后，轉(zhuǎn)速迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?，并將原有的開門堵轉(zhuǎn)力撤銷，隨后系統(tǒng)會控制電機反轉(zhuǎn)按照關(guān)門曲線所對應(yīng)的加減速執(zhí)行最終的關(guān)門動作。當遲到門扇遇到發(fā)出關(guān)門到位信號的限位開關(guān)，就會將PWM的輸出轉(zhuǎn)化為0，門機也會依靠慣性運行，直到關(guān)門動作完成。

　　2.門機運行和S加、減速曲線

　　為保障門機運行工過程中的機械沖擊能夠降低，同時系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，即增加人們使用電梯的舒適性，在門機加減速的過程中需要使用S曲線，即DSP控制電機的加減速，其本質(zhì)是周期寄存器和比較寄存器的控制。若定時器的數(shù)值與周期寄存器的周期值相同，則定時器就會按照原有的計數(shù)方式進行復(fù)位，或展開遞減操作，并生成周期中斷的申請。在定時器中計數(shù)器的值和比較值相同時，比較輸出引腳會產(chǎn)生跳變，或者啟動轉(zhuǎn)換，同樣，也會產(chǎn)生比較中斷的請求。簡單講就是改變比較值可以改變PWM波的占空比。而改變周期值則能夠改變PWM波的頻率，也能對門機運行速度起到調(diào)整效果。

　　3.人機交互功能程序

　　人機交互功能程序指的是操作者可以通過鍵盤和顯示電路對系統(tǒng)的參數(shù)進行設(shè)定。系統(tǒng)當中的鍵盤和顯示控制主要由芯片實現(xiàn)，則顯示器在一般情況下能夠體現(xiàn)出電機轉(zhuǎn)速、電流、加減速時間等，一旦有按鍵被觸發(fā)，KEY就會轉(zhuǎn)化成低電平，同時芯片響應(yīng)中斷，最終執(zhí)行按鍵觸發(fā)所對應(yīng)的中斷服務(wù)電子程序。

　　4.系統(tǒng)監(jiān)測功能程序

　　系統(tǒng)軟件需要對門窗的開關(guān)過程存在的開關(guān)門到位極限位置信號，發(fā)出的過流、過熱等相關(guān)報警信號，向電機發(fā)出反轉(zhuǎn)開門信號，最終實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。

　　當電機開門運行過程中遇到開門極限時，控制器控制逆變器會對PWM輸出造成改變，促使電機速度降低指導n7并保持，而當電機關(guān)門運行與關(guān)門極限相遇，則控制器會此時逆變器的PWM輸出降為0。

　　同樣，當硬件電路存在過流、短路以及欠壓等報警信號時，抱緊信號送到DSP時就會產(chǎn)生中斷響應(yīng)，即執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，此時電機停止運轉(zhuǎn)，保障設(shè)備安全。

　　在電梯門正常關(guān)閉時，一旦遇到突發(fā)外力，就會及時產(chǎn)生門扇關(guān)門遇堵的信號，同時控制器也會立即控制電機反轉(zhuǎn)，按照第二加速時間進行開門運行。在開開門到后，經(jīng)過短時間的等待，門扇又會按照第一加減速關(guān)門運行。此外，電機的運行方向主要是由開關(guān)門指令確定，若電機正轉(zhuǎn)時是開門運行，而電機反轉(zhuǎn)，則為關(guān)門運行，單根山按照正常的第一加減速開門，系統(tǒng)默認等待時間一般是30s，一旦出現(xiàn)等待結(jié)束后依舊沒有發(fā)出關(guān)門指令的情況，門機系統(tǒng)依然會正常關(guān)門運行[2]。

　　設(shè)備運行論文投稿刊物：《中國設(shè)備工程》曾用刊名：(中國設(shè)備管理;設(shè)備管理)1985年創(chuàng)刊是中國工業(yè)領(lǐng)域的國家級宣傳平臺，國家一級刊物。以宣傳報道國家工業(yè)發(fā)展工作的戰(zhàn)略、政策、法規(guī)，關(guān)注全球工業(yè)、設(shè)備管理等全面解決方案的專業(yè)載體。

　　結(jié)束語：綜上所述，與傳統(tǒng)的直流和交流電機相比，本文所研究的電機能夠直接驅(qū)動電梯門扇，展開直線運行。除此之外，穩(wěn)重提到的電機作電梯門機的優(yōu)勢還有體積小、結(jié)構(gòu)簡單等，因此具有較高的研究價值。

　　參考文獻：

　　[1]陳剛,趙衍杰.電梯門機裝配線自動化輸送系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)論述[J].中國設(shè)備工程,2020(09):125-126.

　　[2]馬越.電梯門機控制系統(tǒng)研發(fā)[D].蘇州大學,2018.

　　作者：張杰

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