DSP控制的电梯门机系统分析

孙小清 徐慧伟

摘 要：电梯已成为人们日常生活与工作常乘坐的一种设备，故此不断提升其运行安稳性对社会经济有效发展有重大现实意义。本文首先概述以DSP控制为基础电梯门机控制系统的总体结构，其次对电梯门机系统的控制方式进行分析，最后从电梯门机硬件与软件两方面着手，对其设计要点进行分条探究。以DSP为核心取控制电梯门机的开、关过程，逐步提升电机控制、人机交互性、门宽自学习等功能。

关键词：电梯门机；DSP控制；控制方式；软硬件设计；设计要点

中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）12-0050-01

在社会经济迅猛发展的时代中，高层建筑如雨后春笋一般陆续涌现，电梯设备使用率不断上涨，特别是在大中型城市，电梯是人们日常生活中的必需交通工具。在电梯技术不断发展与完善的情景中，电梯夹门、开关失灵等事件发生率不断降低，电梯门开关的程序性与安全性受到高度重视。为给乘客创造良好的乘坐体验，有效设计与应用电梯门机系统是尤为重要的。当下，国内外以DSP为基点的电梯门机控制系统的研究成果常见，基于此本文进行详细探究。

1 电梯门机控制系统的总体结构

主控制器DSP、永磁同步电机、无接触式磁旋转编码器、电流电压采样电路、功率模块以及其他模块类型共同构成了电梯门机控制系统的硬件[1]。图1是极为典型的转速闭环调速系统，其采用速度PI和SVPW调控取满足电梯门机控制系统安稳运行的需求。

2 电梯门机系统的控制方式

电梯门机系统的运动控制方式可以被划分为编码器控制与速度开关控制两种方式。若采用编码器控制方式，电机末端安设编码器，但上坎上无需安设速度开关，采用该种方式去控制电梯门机，可采用编码器检测轿门具体方位，同时也能获得电梯运行速度信息。故此，可以采用电梯方位与运行速度进行闭环式控制。在应用速度开关控制方式过程中，电机不带有编码器，而是依照上坎的速度开关设备去检测速度切换点。采用该种方式控制电梯机门系统，无需对电梯设备所处方位与运转速度进行检测[2]。

对如上两种控制方法进行对比，从系统结构角度上分析，编码器信号被速度开关信号代替，其他控制信号两种无差异。从电梯门机系统性能上分析，编码器控制方式控制精确度更好，能提升门机设备运行期间的平顺性，这主要由于该控制方式能动态式监测电梯轿门所处方式以及运行速度，但是其该控制方式应用期间会耗用大量资金与资源。

3 电梯门机控制系统的设计分析

3.1 硬件设计分析

电源电路、功率总回路以及控制电路三大部分协同构成了电梯门机控制系统。选用TOP223型器件作为开关电源。其通过形成多路电源输出方式，进而为整个门机控制系统运转提供电能。其中，功率回路内的三相逆变器选用I-RAMS10UP60B。其功能是把大功率电子开关器件与控制电路器件汇集成一个新型的模块，该模块可以被叫做智能控制功率模块。整体分析控制电路结构，发现其外围控制电路存有输入与输出电路、人机交互电路、速度信号检测电路等。

3.1.1 电源电路设计

主要包括开关电源电路与稳压电源电路设计两类。开关电源电路需有多路电源供电，核心器件选择TOP223，并规划多路输出开关电源。当下，国内运行的电梯门机系统内，多应用高频变压器去隔断电网与输出端，安全性能相对优良。稳压电源电路中，3.3V、5V直流电压辅佐下DSP芯片就能正常运行。

3.1.2 功率总回路设计

采用三相全桥控制方式，选择IRMS1OUP60B作为主回路的功率模块，其有效的把各种电路元器件汇集在一个绝缘型封装中，并使封装结构具备过温保护、过流保护、欠压锁定等功能，以进一步提升电梯门机系统运行的安稳性。另外，IRMS1OUP60B里部还集成了自举二极管，构建单极性电源供电模式，进而提升硬件系统电路设计的精简性[3]。

3.1.3 主控制电路设计

全面分析永磁同步电梯门机控制系统的运行需求，选择TMS320LF2407A作为硬件系统内的主控模板，该类DSP具有成本低廉、能耗低以及综合性能优等特征。同时应用了CMOS技术，以达到对控制器运行状态实时监测目标。应用光电编码器信号对系统主控制电路进行监测，能够获得较为精确的速度反馈信息，以实现对电机系统运行速度有效调控，打造转速闭环运转模式。另外，LED显示电路和串行通讯接口电路是人机交互电路的主要元器件。在对本电机门机系统设计中，将ATmega8设为协作处理器以体现人机交互功能，以大幅度降低主控器繁重化运算压力，对提升整个系统运算精确性有很大促进作用[4]。

3.2 软件设计分析

电梯门机控制系统软件设计采用结构化方法，软件系统是由主程序、电机控制、人机交互等模块构成的。其中，主程序是软件系统的核心，其他任何模块的运行务必以主程序为核心。原始化达到对芯片上电、使用的I/O口、外设等零部件进行优化配置；门宽可以智能化完成门机设施恢复原位、轿门宽度测量等任务，并把相关测量信息整合到储存器内。电机控制模块功能是对电梯门开关动作进行逻辑判断，进而产生电梯门运动曲线，提升堵转开门的控制算法的科学性与精确性。其主要控制功能是在主循环中体现的，通讯部分数据接收应用隔断服务程序方式进行处理。本次研究中，所涉及的电梯机门系统采用的是系集成的双路通讯接口，分析堵转力矩控制状况，采用整改堵转判断算法或整改相关参数信息的方式，实现有效管控堵转力矩大小的目标，与此同时堵转力矩会伴随基频电压的变化而做出相应改变[5]。

调速程序为门机系统重要组成部分之一，其内速度调节器的主要功能是对给定速度以及反馈速度间的差值，按照一定规律测算，继而运用运算结果管控并调整电机系统的运转速度。故此，在对电梯电机系统软件设计过程中，不断优化速度以达到对门机运转速度有效调控。

4 结语

电梯系统是一个人机交互的控制系统，其主要由电气控制技术、通讯技术、变频技术等构成。为提升电梯设备运行安稳性，使乘客获得更为优质服务，本文以电梯门机系统为研究对象，对其总体构成、控制方式以及软件与硬件设计要点进行探究。以DSP控制为基础进行相关设计，能够不断强化硬件电路系统运行精简性，大幅度提升系统控制性能。已有大量实践证明，DSP控制方式具有通用性，开关门启平稳，这证明了电梯门机系统投入实践中的可行性。

参考文献

[1]于生渠.DSP和变频器技术在电梯门机控制系统中的应用[J].建材与装饰，2014，（43）：169-170.

[2]李剑林.基于DSP的电梯能馈系统控制策略设计与实现[D].华南理工大学，2012，（08）：00165-00165.

[3]虞晖华.基于DSP和變频器的电梯门机控制系统[J].轻工机械，2013，31（04）：48-50.

[4]王惠，文小琴，游林儒.在DSP上实现电梯正弦运行速度曲线[J].单片机与嵌入式系统应用，2012，12（03）：19-21.

[5]黄玉成.基于TMS320F28035的电梯门机控制器设计[J].黑龙江工业学院学报（综合版）， 2014，（11）：35-37.