本文摘要：電梯是現(xiàn)代人們生活中不可或缺的工具。目前的電梯門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)均有其固有的缺陷，這些缺陷使電梯不能正常運(yùn)行、維護(hù)工作量大甚至造成人身傷害。因此，研制一種高性能、高可靠性且維護(hù)方便、成本適中的電梯門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 輸入及顯示
電梯是現(xiàn)代人們生活中不可或缺的工具。目前的電梯門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)均有其固有的缺陷，這些缺陷使電梯不能正常運(yùn)行、維護(hù)工作量大甚至造成人身傷害。因此，研制一種高性能、高可靠性且維護(hù)方便、成本適中的電梯門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
輸入及顯示電路完成人機(jī)交互功能，對(duì)電梯門(mén)機(jī)的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行設(shè)定;計(jì)算控制電路根據(jù)設(shè)定參數(shù)和外部輸入的信號(hào)，依照一定的控制規(guī)律，完成計(jì)算及控制邏輯輸出;而驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路接受計(jì)算控制電路的控制邏輯，根據(jù)此邏輯控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，同時(shí)監(jiān)控自身及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，在發(fā)生故障時(shí)保護(hù)電路動(dòng)作，以保護(hù)元器件安全。下面簡(jiǎn)要介紹計(jì)算控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
1.1計(jì)算控制電路
計(jì)算控制電路由MSP430F149作為控制電路的處理單元，外加各種信號(hào)調(diào)整電路和參數(shù)掉電保持電路組成。主要包括：參數(shù)掉電保持電路;電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋和運(yùn)行方向辨別電路;電流采集反饋電路;位置反饋及開(kāi)關(guān)譯碼電路;電平轉(zhuǎn)換電路。電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋和運(yùn)行方向辨別電路該電路采用光電碼盤(pán)來(lái)測(cè)量電機(jī)速度，采用光柵辨向法辨別電機(jī)運(yùn)行方向。實(shí)現(xiàn)的方法是將2個(gè)光電傳感器相差90°。相位安裝，使他們產(chǎn)生相差90°。相位的A，B相脈沖波，經(jīng)整形后送到辨向電路中。
A，B，C三相位置是由3個(gè)互差120°電角度的光電傳感器送出的方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)LM324整形后，送人MSP430F149進(jìn)行最優(yōu)電流導(dǎo)通角處理，處理后輸出的3個(gè)互差120°電角度的方波信號(hào)送到GAL16V8進(jìn)行開(kāi)關(guān)譯碼。GAL16V8同時(shí)將譯出的控制導(dǎo)通信號(hào)與PWM調(diào)制信號(hào)、故障排鎖信號(hào)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)一起譯碼，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、方向控制和故障保護(hù)功能。
1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電梯門(mén)機(jī)開(kāi)關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組成。電機(jī)是雙余度繞組釤鈷永磁方波電機(jī)(300V，200W，600r/min)，采用集中整距繞組，氣隙磁場(chǎng)分布為方波。轉(zhuǎn)子位置傳感器為光電位置傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子繞組的位置，輸出3個(gè)寬180°電角、相位差120°電角的矩形波。根據(jù)其三路信號(hào)組合的不同，確定當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置及應(yīng)導(dǎo)通的電樞繞組。
2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的主要軟件有：系統(tǒng)初始化程序，人機(jī)交互程序，數(shù)據(jù)存取程序，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)程序，電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)程序等。
2.1系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)初始化包括MSP430F149單片機(jī)和外圍器件的初始化、系統(tǒng)全局變量的定義和賦初值。初始化完成后，程序進(jìn)入主循環(huán)體，根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)或者根據(jù)操作者的輸入進(jìn)行電機(jī)控制和調(diào)節(jié)。
設(shè)置定時(shí)器時(shí)，定時(shí)器A用于程序循環(huán)中的定時(shí)查詢、A/D的定時(shí)采樣、速度的定時(shí)獲取。定時(shí)器B用于產(chǎn)生PWM波，以及設(shè)定的4個(gè)加減速時(shí)間。在默認(rèn)情況下，LED顯示的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息，只有在操作者干預(yù)時(shí)，才顯示電流、加減速時(shí)間等信息。初始程序的最后將定時(shí)器A、定時(shí)器B、各個(gè)I/O口及看門(mén)狗的中斷打開(kāi)，之后在死循環(huán)中對(duì)單片機(jī)B送往單片機(jī)A(MSP430F149)的速度信號(hào)進(jìn)行反復(fù)查詢。
2.2系統(tǒng)監(jiān)測(cè)程序
程序隨時(shí)監(jiān)測(cè)的信號(hào)有：外部的位置開(kāi)關(guān)信號(hào)、IPM給出的報(bào)警號(hào)、復(fù)位請(qǐng)求信號(hào)、電梯門(mén)遇堵信號(hào)、開(kāi)門(mén)信號(hào)及關(guān)門(mén)信號(hào)。這些信號(hào)均由外部中斷口輸入。位置開(kāi)關(guān)信號(hào)告訴系統(tǒng)電梯門(mén)的極限位置;IPM的報(bào)警信號(hào)在IPM探索到過(guò)流、過(guò)熱時(shí)自動(dòng)發(fā)出;電梯門(mén)遇堵信號(hào)是在程序在進(jìn)行關(guān)門(mén)操作時(shí)遇到外力作用后發(fā)出的;開(kāi)門(mén)及關(guān)門(mén)信號(hào)直接決定電機(jī)的運(yùn)行方向，開(kāi)門(mén)動(dòng)作還受控于電梯門(mén)遇堵信號(hào)。
2.3電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)
電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)程序主要完成電機(jī)運(yùn)行速度曲線的處理、最優(yōu)電流開(kāi)通角的即時(shí)計(jì)算。程序在調(diào)速時(shí)，將所得電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與默認(rèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了減弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，需要對(duì)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行一定角度的偏移處理，系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)對(duì)電機(jī)電流信號(hào)的計(jì)算，使用了3°角的最優(yōu)電流開(kāi)通角。
電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)引起MSP430F149的中斷，在中斷處理程序中，MSP430F149先根據(jù)送人的電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算出3°角所需時(shí)間，然后按照電機(jī)運(yùn)行方向信號(hào)，對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行超前或者滯后處理。退出中斷后，Timer-B依照計(jì)算結(jié)果，輸出新的三相位置信號(hào)給GALl6V8譯碼器，由GALl6V8輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制逆變器的工作狀態(tài)，從而控制電機(jī)的運(yùn)行速度。
3結(jié)語(yǔ)
通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)試，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的性能指標(biāo)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于注重了通用化、模塊化設(shè)計(jì)，使得所用的軟件硬件均可以稍加擴(kuò)展，用于大多數(shù)無(wú)刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)中，成為通用型的變頻器。
作者：賀為婷
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