自動卷簾門控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種自動卷簾門控制裝置及其控制方法。本發(fā)明屬于自動門控制技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括電源模塊、保護模塊、整流模塊、線電流模塊、濾波模塊、線電壓模塊、電橋模塊、控制單元、三相異步電機、制動電路模塊、卷軸，電源輸出端子。所述方法包括設(shè)置控制裝置的參數(shù)，卷簾門上升時控制單元通過電橋模塊控制三項異步電動機帶動卷簾門實現(xiàn)勻加速——勻速——勻減速的運動過程，卷簾門下降時控制單元通過電橋模塊控制三項異步電動機帶動卷簾門實現(xiàn)勻加速——勻速——勻減速的運動過程；發(fā)生過載、短路、斷路或缺相等情況時，控制單元顯示警報，控制裝置停止工作。本發(fā)明所述的裝置與方法具有結(jié)構(gòu)簡單、工作效率高、體較小、成本造價低等特性，更好地滿足自動卷簾門控制系統(tǒng)的需要。
【專利說明】
自動卷簾門控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于自動門控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自動調(diào)速功能的卷簾門控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化水平日益增長，自動卷簾門也開始廣泛應(yīng)用于各種場合。自動卷簾門系統(tǒng)應(yīng)用于工廠、自動化生產(chǎn)車間時，提高工廠的生產(chǎn)效率，方便工廠實現(xiàn)人員管理。同時私人住宅、小區(qū)車庫等區(qū)域也安裝了自動卷簾門控制系統(tǒng)以達到便利。自動卷簾門在通電后可以實現(xiàn)無人管理，當(dāng)需要打開卷簾門時，只需按下開關(guān)使門緩緩上升即可。不僅給我們帶來了便利，而且減少了人力的投入。
[0003]對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利“基于PLC的自動門的控制系統(tǒng)”(申請?zhí)?01310155527.7)，公開了基于PLC的自動卷簾門控制系統(tǒng)，PLC的控制系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強，功能完善適用性強，維護方便。中國發(fā)明專利“一種車庫自動門管理系統(tǒng)”(申請?zhí)?01510150782.1)，揭示了一種車庫自動門管理系統(tǒng)，可通過紅外線感應(yīng)識別裝置自行設(shè)置對車輛進行識別停放，無需人工操作，使用方便。中國實用新型專利“電子自動門控制裝置”(申請?zhí)?01320761750.1)，提供了一種電子自動卷簾門控制裝置，可以根據(jù)不同的情況調(diào)節(jié)自動門開啟的幅度以及開啟的時間長度，是一種可兼具節(jié)能減碳及在短時間內(nèi)緩解進出人潮雙重功效的電子自動門控制裝置。中國發(fā)明專利“自動門智能控制系統(tǒng)”(申請?zhí)?01210201157.1)，公共了一種自動門智能控制系統(tǒng)，將觸摸屏技術(shù)和外部傳感技術(shù)應(yīng)用到電動門控制上，PLC通過變頻器連接電機，使用者通過信號單元采集的信息進行手動設(shè)置，以達到智能運行的人性化效果。中國實用新型專利“自動門無線門禁”(申請?zhí)?01320581885.X)，涉及一種自動門無線門禁，提供了一種能遠(yuǎn)距離方便的控制自動門開關(guān)及參數(shù)修改的自動門無線門禁。
[0004]以上所述的自動卷簾門控制系統(tǒng)都是采用PLC、變頻器加上電機的結(jié)構(gòu)，配置好PLC的參數(shù)，然后PLC控制變頻器，由變頻器調(diào)節(jié)電機的速度。由于PLC和變頻器本身的功能強大，用于自動卷簾門控制系統(tǒng)中的控制功能只是其中的一部分，而大部分的通用功能并沒有充分利用起來，造成了資源浪費;PLC和變頻器的體積交大，使得卷簾門的控制箱體積較大;而且PLC和變頻器的單價較貴，增加了自動卷簾門控制系統(tǒng)的成本。
[0005]綜上所述，設(shè)計一個控制器作為自動卷簾門的核心控制裝置，該控制裝置具有PLC和變頻器針對自動卷簾門的控制功能。當(dāng)把PLC和變頻器整合成一個控制器帶動電機運轉(zhuǎn)時，運行效率會明顯提高，成本造價明顯降低，體積顯著降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對目前自動卷簾門控制系統(tǒng)存在的上述問題，提供一種針對自動卷簾門的自動調(diào)速控制器，具有成本低，效率高，體積小等特點，并解決上述【背景技術(shù)】中的不足，以滿足自動卷簾門快速有效的需求。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一個自動卷簾門控制器裝置系統(tǒng)，包括電源模塊、保護模塊、整流模塊、線電流模塊、濾波模塊、線電壓模塊、電橋模塊、控制單元、三相異步電機、制動電路模塊、卷軸，電源輸出端子。
[0008]所述電源模塊連接保護模塊和控制單元，給整個系統(tǒng)供電；
所述保護模塊連接整流模塊、電源模塊和電源輸出端子。保護模塊防止浪涌電壓涌入對整流模塊和電源模塊造成破壞，以及當(dāng)系統(tǒng)電路發(fā)生故障突然短路時，自動斷開；
所述整流模塊連接濾波模塊、保護模塊、制動電路模塊和電橋模塊。整流模塊將工業(yè)交流電流轉(zhuǎn)化為脈動的直流信號；
所述線電流模塊連接控制單元和電橋模塊。線電流模塊測量電橋模塊上的三相異步電機繞組的線電流大小，并傳輸給控制單元；
所述濾波模塊在整流模塊之后，連接制動電路模塊和電橋模塊。濾波模塊平滑母線上的脈動直流信號；
所述線電壓模塊連接控制單元和電橋模塊。線電壓模塊將濾波之后的電壓大小轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號傳給控制單元，檢測三相異步的線電壓并傳輸給控制單元；
所述電橋模塊連接整流模塊、制動電路模塊、線電壓模塊、線電流模塊、三相異步電機?？刂茊卧刂齐姌?qū)V波之后的直流信號逆變成頻率可變的控制信號，該方波信號供給給三相異步電機，帶動卷軸轉(zhuǎn)動，直流信號經(jīng)地線形成回路。
[0009 ]所述控制單元連接電源模塊、線電流模塊、線電壓模塊、三相異步電機和制動電路模塊。所述的控制單元包括:微處理器、模擬信號預(yù)處理模塊、按鍵模塊、數(shù)碼管模塊。其中:所述的模擬信號預(yù)處理模塊，連接線電壓模塊、線電流模塊和微處理器。對采樣來的模擬信號進行調(diào)理，并傳給微處理器。
[0010]所述的按鍵模塊連接微處理器。通過按鍵裝置設(shè)定的上升高度限定值，下降高度限定值，上升速度，下降速度等參數(shù)值，并傳給微處理器。
[0011]所述的數(shù)碼管模塊連接微處理器。微處理器控制數(shù)碼顯示電壓值、電流值。當(dāng)前速度等參數(shù)。
[0012]所述的微處理器連接模擬信號預(yù)處理模塊、按鍵模塊、電源模塊、電橋模塊、數(shù)碼管模塊。微處理器將采集來的速度、高度等參數(shù)顯示在數(shù)碼管上。
[0013]所述制動電路模塊連接電橋模塊、整流模塊。當(dāng)電機制動后，為了防止電機發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生反向電動勢，需要制動電路模塊工作，使電機迅速停機。
[0014]本發(fā)明涉及的自動卷簾門控制方法，包括如下步驟:
第一步，將卷軸安裝在結(jié)構(gòu)已固定的卷簾門上門框處，連接三相異步電機與卷軸； 第二步，三相異步電機連接現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子，接通電源；
第三步，根據(jù)現(xiàn)場實際需求，手動設(shè)定自動卷簾門的上升高度，升降過程中的速度、升降過程的加速度等參數(shù)，以及母線電壓、母線電流、三相異步電機線電壓、三相異步電機線電流等閾值參數(shù)；
第四步，整流模塊輸出對應(yīng)的脈動直流信號，濾波模塊對母線上的脈動直流信號進行平滑；
第五步，微處理器根據(jù)配置參數(shù)，向電橋橋模塊輸出控制信號；電橋模塊將平滑之后的直流信號逆變成頻率變化的控制信號，該控制信號傳輸給三相異步電機，電機產(chǎn)開始轉(zhuǎn)動；第六步，線電壓模塊檢測到濾波之后的母線電壓以及三相異步電機繞組的線電壓，將電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳給控制單元;線電流模塊檢測到母線上的電流以及三相異步電機繞組的線電流，將電流信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳給控制單元;控制單元將接收到的電壓和電流信號在數(shù)碼管模塊上顯示出來；
第七步，三相異步電機帶動連接著的卷軸開始運轉(zhuǎn)，根據(jù)設(shè)定的速度模式，自動卷簾門開始上升，自動卷簾門在上升過程中經(jīng)歷的是一種勻加速--勻速--勻減速的運動過程，最終停止在設(shè)定高度處；
第八步，當(dāng)使用者使用完畢后，自動卷簾門根據(jù)之前設(shè)定好的下降的速度模式，同樣經(jīng)歷勻加速——勻速——勻減速的過程，最終停下；
由于某種原因，導(dǎo)致三相異步電機發(fā)生缺相、過壓故障時，控制單元會檢測到母線電壓和三相異步電機繞組的線電壓超過對應(yīng)的閾值，關(guān)閉電橋模塊并在數(shù)碼管模塊上提示故障，起到保護電機的作用；
由于某種原因，導(dǎo)致三相異步電機發(fā)生過載、過流故障時，控制單元會檢測到母線電流和三相異步電機繞組的線電流超過對應(yīng)的閾值，關(guān)閉電橋模塊并在數(shù)碼管模塊上提示故障，起到保護電機的作用；
在卷簾門突然停止或者上行結(jié)束、下行結(jié)束時，三相異步電機的繞組會產(chǎn)生反向電動勢，控制單元打開制動電路模塊，釋放掉反向電動勢，保護電橋模塊。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)說明:本實施例在以本技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0018]實施例一:
參看圖1，本結(jié)合PLC變頻器的裝置系統(tǒng)，包括電源模塊8、保護模塊2、整流模塊3、線電流模塊6、濾波模塊4、線電壓模塊5、電橋模塊7、控制單元9、三相異步電機1、制動電路模塊
11、卷軸12、現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子I。
[0019]所述電源模塊8連接保護模塊2和控制單元9，所述保護模塊2還連接整流模塊3、電源模塊8和電源輸出端子I;
所述整流模塊3連接濾波模塊4、保護模塊2、制動電路模塊11和電橋模塊7。所述線電流模塊6還連接電橋模塊7和控制單元9 ；
所述濾波模塊還連接整流模塊3、制動電路模塊11和電橋模塊7;
所述線電壓模塊5還連接電橋模塊7和控制單元9;
所述電橋模塊7還連接整流模塊3、制動電路模塊11、線電壓模塊5、線電流模塊6、三相異步電機10; 所述控制單元9還連接電源模塊8、線電流模塊6、線電壓模塊5、三相異步電機10和制動電路模塊11;所述制動電路11模塊連接電橋模塊7和控制單元9。
[0020]實施例二:
如圖1所示，本實施例所述的PLC變頻器裝置，包括:現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子1、保護模塊
2、整流模塊3、濾波模塊4、線電壓模塊5、線電流模塊6、電橋模塊7、電源模塊8、控制單元9、三相異步電機10、制動電路模塊11、卷軸12、母線13、地線14;
所述保護模塊2連接整流模塊3、電源模塊8和現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子I。保護模塊2防止浪涌電壓涌入對整流模塊3和電源模塊8造成破壞，以及當(dāng)系統(tǒng)電路發(fā)生故障突然短路時，自動斷開。
[0021]所述整流模塊3連接濾波模塊4、保護模塊2、制動電路模塊11和電橋模塊7。整流模塊3將工業(yè)交流電流轉(zhuǎn)化為脈動的直流信號;在本實施例中，整流模塊為山東淄博萬聯(lián)大電子科技有限公司的WMY-DZ-WY-50。
[0022]所述濾波模塊5在整流模塊3之后，連接制動電路模塊11和電橋模塊7。濾波模塊5平滑母線13上的脈動直流信號；
所述線電壓模塊5連接電橋模塊7和控制單元9。線電壓模塊5將濾波之后的電壓大小轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號傳給控制單元9，檢測電橋模塊7上的三相異步電機10的線電壓并傳輸給控制單元9;
所述電橋模塊7連接整流模塊3、制動電路模塊11、線電壓模塊5、線電流模塊6、三相異步電機10?？刂茊卧?控制電橋7將濾波之后的直流信號逆變成頻率可變的控制信號，該方波信號供給給三相異步電機10，帶動卷軸12轉(zhuǎn)動，直流信號經(jīng)地線14形成回路。
[0023]所述線電流模塊6連接電橋模塊7和控制單元9。線電流模塊6測量電橋模塊7上的三相異步電機繞組1的線電流大小，并傳輸給控制單元9 ；
所述電源模塊8連接保護模塊2和控制單元9，給整個系統(tǒng)供電；
所述制動電路模塊連接電橋模塊7和整流模塊3 ο當(dāng)電機制動后，為了防止電機發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生反向電動勢，需要制動電路模塊7工作，使電機迅速停機。
[0024]所述控制單元9還連接電源模塊8、線電流模塊6、線電壓模塊5、三相異步電機10和制動電路模塊11。所述的控制單元包括:微處理器15、模擬信號預(yù)處理模塊16、按鍵模塊17、數(shù)碼管模塊18，電橋驅(qū)動模塊20。其中:
所述的模擬信號預(yù)處理模塊16，連接線電壓模塊5、線電流模塊6和微處理器15。對采樣來的模擬信號進行調(diào)理，并傳給微處理器15。
[0025]所述的按鍵模塊17連接微處理器15。通過按鍵裝置設(shè)定的上升高度限定值，下降高度限定值，上升速度，下降速度等參數(shù)值，并傳給微處理器15。
[0026]所述的數(shù)碼管模塊18連接微處理器15。微處理器控制數(shù)碼顯示電壓值、電流值。當(dāng)前速度等參數(shù)。本實施例中，數(shù)碼管選用的是八段數(shù)碼管SM120561。
[0027]所述的微處理器15連接模擬信號預(yù)處理模塊16、按鍵模塊17、電源模塊8、電橋模塊7、數(shù)碼管模塊18。微處理器15將采集來的速度、高度等參數(shù)顯示在數(shù)碼管18上。本實施例中，微處理器15是STMicrolectronics公司的微處理器STM32F103RBT6。
[0028]本發(fā)明涉及的自動卷簾門開啟關(guān)閉方法，包括如下步驟:
第一步，將卷軸12安裝在結(jié)構(gòu)已固定的卷簾門上門框處，連接三相異步電機10與卷軸 12；
第二步，三相異步電機10連接現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子1，接通電源；
第三步，根據(jù)現(xiàn)場實際需求，手動設(shè)定自動卷簾門的上升高度，升降過程中的速度、升降過程的加速度等參數(shù)，以及母線電壓、母線電流、三相異步電機線電壓、三相異步電機線電流等閾值參數(shù)；
第四步，整流模塊3輸出對應(yīng)的脈動直流信號，濾波模塊4對母線13上的脈動直流信號進行平滑，直流信號經(jīng)地線14形成回路；
第五步，微處理器15根據(jù)配置參數(shù)，向電橋模塊7輸出控制信號；電橋模塊7將平滑之后的直流信號逆變成頻率變化的方波信號，該方波信號傳輸給三相異步電機10，電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，開始運轉(zhuǎn)；
第六步，線電壓模塊5檢測到濾波之后的母線電壓以及三相異步電機繞組的線電壓，將電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳給控制單元9;線電流模塊6檢測到母線上的電流以及三相異步電機繞組的線電流，將電流信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳給控制單元9;控制單元9將接收到的電壓和電流信號在數(shù)碼管模塊8上顯示出來；
第七步，電機10帶動連接著的卷軸12開始運轉(zhuǎn)，根據(jù)設(shè)定的速度模式，自動卷簾門開始上升，自動卷簾門在上升過程中經(jīng)歷的是一種勻加速一一勻速一一勻減速的運動過程，最終停止在設(shè)定高度處；
第八步，當(dāng)使用者使用完畢后，自動卷簾門根據(jù)之前設(shè)定好的下降的速度模式，同樣經(jīng)歷勻加速——勻速——勻減速的過程，最終停下；
由于某種原因，導(dǎo)致三相異步電機10發(fā)生缺相、過壓故障時，控制單元9會檢測到母線電壓和三相異步電機繞組的線電壓超過對應(yīng)的閾值，關(guān)閉電橋模塊7并在數(shù)碼管模塊8上提示故障，起到保護電機的作用；
由于某種原因，導(dǎo)致三相異步電機10發(fā)生過載、過流故障時，控制單元9會檢測到母線電流和三相異步電機繞組的線電流超過對應(yīng)的閾值，關(guān)閉電橋模塊7并在數(shù)碼管模塊9上提示故障，起到保護電機的作用；
在卷簾門突然停止或者上行結(jié)束、下行結(jié)束時，三相異步電機10的繞組會產(chǎn)生反向電動勢，控制單元9打開制動電路模塊11，釋放掉反向電動勢，保護電橋模塊7。
【主權(quán)項】
1.一個自動卷簾門控制器裝置系統(tǒng)，包括電源模塊(8)、保護模塊(2)、整流模塊(3)、線電流模塊(6)、濾波模塊(4)、線電壓模塊(5)、電橋模塊(7)、控制單元(9)、三相異步電機(10)、制動電路模塊(11)、卷軸(12)、現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子(I)，其特征在于: 所述電源模塊(8)連接保護模塊(2)和控制單元(9)，所述保護模塊(2)連接整流模塊(3)、電源模塊(8)和電源輸出端子(I); 所述整流模塊(3 )連接濾波模塊(4 )、保護模塊(2 )、制動電路模塊(11)和電橋模塊(7 ); 所述線電流模塊(6 )還連接電橋模塊(7 )和控制單元(9 ); 所述濾波模塊還連接制動電路模塊(11)和整流模塊(3); 所述線電壓模塊(5 )還連接電橋模塊(7 )和控制單元(9 ); 所述電橋模塊(7 )還連接整流模塊(3 )、制動電路模塊(11)、線電壓模塊(5 )、線電流模塊(6)、和三相異步電機(10); 所述控制單元(9 )還連接電源模塊(8 )、線電流模塊(6 )、線電壓模塊(5 )、三相異步電機(10)和制動電路模塊(11); 所述制動電路(11)模塊連接電橋模塊(7 )和整流模塊(3 )。2.如權(quán)利要求1所述的自動卷簾門控制器裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制單元包括:微處理器(15)、模擬信號預(yù)處理模塊(16)、按鍵模塊(17)、數(shù)碼管模塊(18)，電橋驅(qū)動模塊(20)； 所述的模擬信號預(yù)處理模塊(16)，連接線電壓模塊(5)、線電流模塊(6)和微處理器(15);所述的按鍵模塊(17)連接微處理器(15);所述的數(shù)碼管模塊(18)連接微處理器(15);所述的微處理器(15)連接模擬信號預(yù)處理模塊(16)、按鍵模塊(17)、電源模塊(8)、電橋模塊(7)、數(shù)碼管模塊(18)。3.如權(quán)利要求2所述的自動卷簾門控制器裝置系統(tǒng)，其特征在于:微處理器(15)將采集來的速度、高度等參數(shù)顯示在數(shù)碼管(18)上。4.一種自動卷簾門控制器裝置系統(tǒng)的控制方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動卷簾門控制器裝置進行操作，其特征在于:包括如下操作步驟: 第一步，將卷軸(12)安裝在結(jié)構(gòu)已固定的卷簾門上門框處，連接三相異步電機10與卷軸(12); 第二步，三相異步電機(10)連接現(xiàn)場工業(yè)電源輸出端子(1)，接通電源； 第三步，根據(jù)現(xiàn)場實際需求，手動設(shè)定自動卷簾門的上升高度，升降過程中的速度、升降過程的加速度等參數(shù)，以及母線電壓、母線電流、三相異步電機線電壓、三相異步電機線電流等閾值參數(shù)； 第四步，整流模塊(3)輸出對應(yīng)的脈動直流信號，濾波模塊(4)對母線(13)上的脈動直流信號進行平滑，直流信號經(jīng)地線(14)形成回路； 第五步，微處理器(15)根據(jù)配置參數(shù)，向電橋模塊(7)輸出控制信號；電橋模塊(7)將平滑之后的直流信號逆變成頻率變化的方波信號，該方波信號傳輸給三相異步電機(10)，電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，開始運轉(zhuǎn)； 第六步，線電壓模塊5檢測到濾波之后的母線電壓以及三相異步電機繞組的線電壓，將電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳給控制單元9;線電流模塊6檢測到母線上的電流以及三相異步電機繞組的線電流，將電流信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳給控制單元9;控制單元9將接收到的電壓和電流信號在數(shù)碼管模塊8上顯示出來； 第七步，電機(10)帶動連接著的卷軸(12)開始運轉(zhuǎn)，根據(jù)設(shè)定的速度模式，自動卷簾門開始上升，自動卷簾門在上升過程中經(jīng)歷的是一種勻加速--勻速--勻減速的運動過程，最終停止在設(shè)定高度處； 第八步，當(dāng)使用者使用完畢后，自動卷簾門根據(jù)之前設(shè)定好的下降的速度模式，同樣經(jīng)歷勻加速——勻速——勻減速的過程，最終停下； 由于某種原因，導(dǎo)致三相異步電機10發(fā)生缺相、過壓故障時，控制單元9會檢測到母線電壓和三相異步電機繞組的線電壓超過對應(yīng)的閾值，關(guān)閉電橋模塊7并在數(shù)碼管模塊8上提示故障，起到保護電機的作用； 由于某種原因，導(dǎo)致三相異步電機10發(fā)生過載、過流故障時，控制單元9會檢測到母線電流和三相異步電機繞組的線電流超過對應(yīng)的閾值，關(guān)閉電橋模塊7并在數(shù)碼管模塊9上提示故障，起到保護電機的作用； 在卷簾門突然停止或者上行結(jié)束、下行結(jié)束時，三相異步電機10的繞組會產(chǎn)生反向電動勢，控制單元9打開制動電路模塊11，釋放掉反向電動勢，保護電橋模塊7。
【文檔編號】E06B9/68GK105840086SQ201610230581
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】孫偉, 魏子昂, 張菲琴, 李貌民
【申請人】上海大學(xué)