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电梯变频门机的运动控制分析

作者:时间:2018-08-21来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387326.htm

3 变频门机的运动曲线

在“编码器方式”下,变频门机关门过程的理想运动曲线(即程序中设定的运动曲线)如图6 所示。

在图6 中,横轴表示关门行程,纵轴表示运动速度;0点为开门极限位置兼第一加速段起始点,A 点为第一加速段终止点、第二加速段起始点;B点为第二加速段终止点、匀速段起始点;C点为匀速段终止点、第一减速段起始点;D 点为第一减速段终止点、第二减速段起始点;E点为第二减速段终止点兼关门极限位置。从图中可看出,减速行程CE 段比加速行程OB段要长,这是门机运动时的工况和安全特性所要求的;A、B、C、D 四个速度切换点的位置通过编码器来检测。

在“速度开关方式”下,变频门机关门过程的理想运动曲线如图7 所示。

在图7 中,B 点为加速段终止点、匀速段起始点;C点为匀速段终止点、减速段起始点;B 点与C点的信号由两个速度开关产生;图中的横轴、纵轴、O 点、E 点的意义与图6 相同,不同的是,图6中的加速段与减速段都有两段,而图7 中的加速段与减速段都只有一段,这是因为在图6 中,有四个速度切换点,而在图7中,只有两个速度切换点,因为只有两个速度开关,如果要再增加两个速度开关,不仅要增加产品成本,而且安装位置也很紧张,尤其是开门宽度比较小的电梯门机,无法安装四个速度开关。因图7的这种特性,导致“速度开关方式”下,门机运动过程的平滑性不如“编码器控制方式”。

以上只分析了关门运动曲线,至于开门运动曲线,除运动方向与关门运动曲线不同外,其余与关门运动曲线类似。

在图6 与图7 中,加速段与减速段的理想曲线都是连续的,但实际施加的速度信号是不连续的,而是通过步频来实现的,步频的概念请见图8,现以加速过程来说明步频的概念。图8 是从加速段理想曲线中选一小段放大,从图中可以看出,放大后呈阶梯状,在加速过程中,速度的增加是通过间隔时间驻T来增加频率驻f(电机电源频率)实现的,驻f称为步频。在设计理想曲线时,要先计算出加速过程需要多少时间,从而计算出步频的具体数值。步频的数值是频率分辨率的整数倍,比如对于频率分辨率为0.1 Hz的变频门机系统,步频的数值可为0.3 Hz、0.4 Hz 等,具体数值由设计者根据实际情况确定,步频的数值不能太大,否则在加减速时会出现振动。

4 编码器控制方式下的运动位置与方向检测

在“编码器控制方式”下,可以依据编码器信号的四倍频计数值来检测轿门的位置,同时依据编码器的旋转方向来判断轿门的运动方向。图9为编码器的四倍频计数及其计数方向示意图。

从图9 可看出,编码器输出的A 路信号和B路信号为相位差90°的周期方波信号,在DSP(或单片机)芯片内部有专门用于编码器信号计数的90°相移计数器,当A路信号的上升沿/下降沿超前B路信号的上升沿/ 下降沿时,计数器的计数方向为增计数;当A路信号的上升沿/下降沿滞后B路信号的上升沿/ 下降沿时,计数器的计数方向为减计数。若设定增计数时电机的运动方向为正方向,则减计数时电机的运动方向就为反方向。

DSP(或单片机)芯片内部的编码器信号接口利用两路周期信号的四个边沿加工成四倍频的计数信号,四倍频的计数信号有利于提高电动机角位移的分辨率,也即可以提高轿门运动位置和运动速度的分辨率,门机控制系统就是通过这个四倍频计数值来检测轿门运动位置和运动速度的。

例如,轿门从开门极限位置到关门极限位置的距离是500 mm,电机要旋转10 转,也即编码器要旋转10 转,假定编码器的分辨率为512 个方波/转,则编码器旋转10 转后,四倍频计数值为512×4×10=20 480,每个计数值所代表的距离为500 mm/20 480=0.024 4 mm。现设定开门极限位置时的四倍频计数值为0,则当四倍频计数值为5 000 时,表明轿门向关门极限位置运动的距离为5 000×0.0244=122 mm。

5 结语

在电梯变频门机的两种运动控制方式中,“速度开关控制方式”不仅程序算法简单,而且节省了价格相对较高的编码器,但因其不能检测轿门的运动方向、位置和速度,所以只能使用位置和速度开环控制,这将导致控制精度相对要差,而且在这种控制方式下,门机运动过程的平滑性不太好,因此目前很少使用,基本上使用“编码器控制方式”。


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关键词: 控制 直流

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