快速门控制器论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种快速门控制器，包括市电输入模块、整流模块、软启动模块、稳压滤波模块、制动回路模块、开关电源模块、逆变模块、电流检测模块、电机编码器模块、制动器电源及控制模块、制动器模块、PWM模块、中央处理单元，所述电机编码器模块包括永磁同步电机和编码器。本实用新型公开的快速门控制器，采用永磁同步电机，可实现低噪音、快速启停，靠电机本体永磁和线圈电磁实现刹车锁轴，不会磨损刹车片，几乎不需要维护，同时有助于节省电能；采用驱动控制板取代传统的PLC、控制器、开关电源，简化电路结构，提高一体化集成度，节约硬件成本。

主设计要求

1.一种快速门控制器，设置于机箱箱体，所述快速门控制器用于驱动永磁同步电机，所述机箱箱体设有显示屏、调试按键、门锁、功能键和急停开关，其特征在于，所述快速门控制器包括：市电输入模块，所述市电输入模块包括开关K1、开关K2、保险管F1和保险管F2，所述开关K1和保险管F1依次串联接于市电的火线，所述开关K2和保险管F2依次串联接于市电的零线；整流模块，所述整流模块包括由二极管D1和二极管D2正向串联组成的第一支路，所述整流模块还包括二极管D3和二极管D4正向串联组成的第二支路，所述整流模块的第一支路和所述整流模块的第二支路并联，所述保险管F1的一端接于二极管D1和二极管D2之间的结合点，所述保险管F1的一端接于二极管D3和二极管D4之间的结合点；软启动模块和稳压滤波模块，所述软启动模块位于整流模块和稳压滤波模块之间；制动回路模块，所述制动回路模块包括三极管Q1、电阻R1和二极管D5，所述三极管Q1的集电极接于电阻R1，所述电阻D5并联于电阻R1的两端；开关电源模块、逆变模块、电流检测模块和PWM模块，所述开关电源模块位于制动回路模块和逆变模块之间，所述逆变模块包括由三极管Q2和三极管Q3组成的第一支路，所述逆变模块还包括由三极管Q4和三极管Q5组成的第二支路，所述逆变模块还包括由三极管Q6和三极管Q7组成的第三支路，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7的基极分别相互独立地接于PWM模块320的输入端，所述三极管Q2的发射极接于三极管Q3的集电极，所述三极管Q4的发射极接于三极管Q5的集电极，所述三极管Q6的发射极接于三极管Q7的集电极，所述三极管Q2的发射极与三极管Q3的集电极之间的结合点接于电流检测模块的输入端，所述三极管Q4的发射极与三极管Q5的集电极之间的结合点接于电流检测模块的输入端，所述三极管Q6的发射极与三极管Q7的集电极之间的结合点接于电流检测模块的输入端；电机编码器模块和制动器模块，所述电机编码器模块包括编码器和永磁同步电机，所述电流检测模块的输出端分别接于永磁同步电机，所述永磁同步电机与编码器电连接，所述永磁同步电机与制动器传动连接；制动器电源及控制模块，所述制动器电源及控制模块包括二极管D6和二极管D7，所述二极管D6的一端接于保险管F1，所述二极管D6的另一端接于制动器模块，所述二极管D7的一端接于保险管F2，所述二极管D7的另一端接于制动器模块；中央处理单元，所述PWM模块的输出端接于中央处理单元的输入端，所述电流检测模块的输出端接于中央处理单元，所述编码器的输入端接于中央处理单元的输出端。

设计方案

1.一种快速门控制器，设置于机箱箱体，所述快速门控制器用于驱动永磁同步电机，所述机箱箱体设有显示屏、调试按键、门锁、功能键和急停开关，其特征在于，所述快速门控制器包括：

市电输入模块，所述市电输入模块包括开关K1、开关K2、保险管F1和保险管F2，所述开关K1和保险管F1依次串联接于市电的火线，所述开关K2和保险管F2依次串联接于市电的零线；

整流模块，所述整流模块包括由二极管D1和二极管D2正向串联组成的第一支路，所述整流模块还包括二极管D3和二极管D4正向串联组成的第二支路，所述整流模块的第一支路和所述整流模块的第二支路并联，所述保险管F1的一端接于二极管D1和二极管D2之间的结合点，所述保险管F1的一端接于二极管D3和二极管D4之间的结合点；

软启动模块和稳压滤波模块，所述软启动模块位于整流模块和稳压滤波模块之间；

制动回路模块，所述制动回路模块包括三极管Q1、电阻R1和二极管D5，所述三极管Q1的集电极接于电阻R1，所述电阻D5并联于电阻R1的两端；

开关电源模块、逆变模块、电流检测模块和PWM模块，所述开关电源模块位于制动回路模块和逆变模块之间，所述逆变模块包括由三极管Q2和三极管Q3组成的第一支路，所述逆变模块还包括由三极管Q4和三极管Q5组成的第二支路，所述逆变模块还包括由三极管Q6和三极管Q7组成的第三支路，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7的基极分别相互独立地接于PWM模块320的输入端，所述三极管Q2的发射极接于三极管Q3的集电极，所述三极管Q4的发射极接于三极管Q5的集电极，所述三极管Q6的发射极接于三极管Q7的集电极，所述三极管Q2的发射极与三极管Q3的集电极之间的结合点接于电流检测模块的输入端，所述三极管Q4的发射极与三极管Q5的集电极之间的结合点接于电流检测模块的输入端，所述三极管Q6的发射极与三极管Q7的集电极之间的结合点接于电流检测模块的输入端；

电机编码器模块和制动器模块，所述电机编码器模块包括编码器和永磁同步电机，所述电流检测模块的输出端分别接于永磁同步电机，所述永磁同步电机与编码器电连接，所述永磁同步电机与制动器传动连接；

制动器电源及控制模块，所述制动器电源及控制模块包括二极管D6和二极管D7，所述二极管D6的一端接于保险管F1，所述二极管D6的另一端接于制动器模块，所述二极管D7的一端接于保险管F2，所述二极管D7的另一端接于制动器模块；

中央处理单元，所述PWM模块的输出端接于中央处理单元的输入端，所述电流检测模块的输出端接于中央处理单元，所述编码器的输入端接于中央处理单元的输出端。

2.根据权利要求1所述的快速门控制器，其特征在于，所述稳压滤波模块具体实施为电容C1。

3.根据权利要求1所述的快速门控制器，其特征在于，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7均采用整流二极管。

4.根据权利要求1所述的快速门控制器，其特征在于，所述快速门控制器包括RS+接口、RS-接口、SW1接口至SW4接口、DI1接口至DI8接口和DO1接口至DO4接口。

5.根据权利要求4所述的快速门控制器，其特征在于，所述DI1接口至DI8接口分别通过对应的输入光耦接入中央处理单元的输入端，所述DO1接口至DO4接口分别通过对应额输出光耦接于中央处理单元的输出端。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于快速门机控制技术领域，具体涉及一种快速门控制器。

背景技术

公开号为CN204627324U，主题名称为大型自动移门的实用新型专利，结合说明书附图的图1至图3，其技术方案包括“电源模块(10)、按钮模块(12)、限位开关(11)、PLC模块(1)、左门变频器(2)、左门电机(3)、左门机械传动模块(4)、左门(5)、右门变频器(6)、右门电机(7)、右门机械传动模块(8)和右门(9)，其特征在于，所述电源模块(10)分别与PLC模块(1)、左门变频器(2)、右门变频器(6)连接；所述限位开关(11)和按钮模块(12)均与PLC模块(1)的输入端连接；所述PLC模块(1)有二路输出，一路与左门变频器(2)、左门电机(3)、左门机械传动模块(4)和左门(5)依次连接，另一路与右门变频器(6)、右门电机(7)、右门机械传动模块(8)和右门(9)依次连接”。

然而，以上述实用新型专利公开的大型自动移门为例，现有的快速门机通常采用PLC和变频器共同控制异步马达，进而带动门的上升下降。然而，上述控制方案存在缺陷，简要分析如下。其一，启动速度慢，停止需要靠制动器强制刹车停止，对刹车片磨损大，维护周期短且成本高。其二，硬件集成度低，硬件成本高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种快速门控制器。

本实用新型采用以下技术方案，所述快速门控制器设置于机箱箱体，所述快速门控制器用于驱动永磁同步电机，所述机箱箱体设有显示屏、调试按键、门锁、功能键和急停开关，所述快速门控制器包括：

软启动模块和稳压滤波模块，所述软启动模块位于整流模块和稳压滤波模块之间；

制动回路模块，所述制动回路模块包括三极管Q1、电阻R1和二极管D5，所述三极管Q1的集电极接于电阻R1，所述电阻D5并联于电阻R1的两端；

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述稳压滤波模块具体实施为电容C1。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7均采用整流二极管。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述快速门控制器包括RS+接口、RS-接口、SW1接口至SW4接口、DI1接口至DI8接口和DO1接口至DO4接口。

根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述DI1接口至DI8接口分别通过对应的输入光耦接入中央处理单元的输入端，所述DO1接口至DO4接口分别通过对应额输出光耦接于中央处理单元的输出端。

本实用新型公开的快速门控制器，其有益效果在于，采用永磁同步电机，可实现低噪音、快速启停，靠电机本体永磁和线圈电磁实现刹车锁轴，不会磨损刹车片，几乎不需要维护，同时有助于节省电能；采用驱动控制板取代传统的PLC、控制器、开关电源，简化电路结构，提高一体化集成度，节约硬件成本。

附图说明

图1是本实用新型的箱体结构示意图。

图2是本实用新型的驱动控制板的电气原理示意图。

图3是本实用新型的接线示意图。

附图标记包括：100-机箱箱体；101-显示屏；102-调试按键；103-门锁；104-功能键；105-急停开关；210-市电输入模块；220-整流模块；230-软启动模块；240-稳压滤波模块；250-制动回路模块；260-开关电源模块；270-逆变模块；280-电流检测模块；290-电机编码器模块；300-制动器电源及控制模块；310-制动器模块；320-PWM模块；330-中央处理单元；331-输入光耦；332-输出光耦。

具体实施方式

本实用新型公开了一种快速门控制器，下面结合优选实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。

参见附图的图1至图3，图1示出了与所述快速门控制器相关的机箱箱体的结构示意图，图2示出了所述快速门控制器的主要内部电路(驱动控制板)的电路结构，图3示出了所述快速门控制器的外部接口及其相应的控制信号(详见附件的表1和表2)。

值得一提的是，图3中的各个外部接口及其相应的控制信号分别阐述如下：RS+，RS-，显示屏通讯信号；SW1，手动开门信号；SW2：急停信号；SW3：手动关门信号；SW4：急停开关信号；DI1：互锁输入信号；DI2：下限位信号；DI3：完全开门信号；DI4：原点信号；DI5：部分开门信号；DI6：开门-安全信号；DI7：循环信号；DI8：急停-安全信号；DO1：电机刹车解除信号；DO2：互锁输出信号；DO3：报警输出信号；DO4：照明输出信号。

优选地，所述快速门控制器设置于机箱箱体100，所述快速门控制器用于驱动永磁同步电机，所述机箱箱体100设有显示屏101、调试按键102、门锁103、功能键104和急停开关105，所述快速门控制器包括(以下即为驱动控制板的具体电路组成)：

市电输入模块210，所述市电输入模块210包括开关K1、开关K2、保险管F1和保险管F2，所述开关K1和保险管F1依次串联接于市电的火线，所述开关K2和保险管F2依次串联接于市电的零线；

整流模块220，所述整流模块220包括由二极管D1和二极管D2正向串联组成的第一支路，所述整流模块220还包括二极管D3和二极管D4正向串联组成的第二支路，所述整流模块220的第一支路和所述整流模块220的第二支路并联，所述保险管F1的一端接于二极管D1和二极管D2之间的结合点，所述保险管F1的一端接于二极管D3和二极管D4之间的结合点；

软启动模块230和稳压滤波模块240，所述软启动模块230位于整流模块220和稳压滤波模块240之间；

制动回路模块250，所述制动回路模块250包括三极管Q1、电阻R1和二极管D5，所述三极管Q1的集电极接于电阻R1，所述电阻D5并联于电阻R1的两端；

开关电源模块260、逆变模块270、电流检测模块280和PWM模块320，所述开关电源模块260位于制动回路模块250和逆变模块270之间，所述逆变模块270包括由三极管Q2和三极管Q3组成的第一支路，所述逆变模块270还包括由三极管Q4和三极管Q5组成的第二支路，所述逆变模块270还包括由三极管Q6和三极管Q7组成的第三支路，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6和三极管Q7的基极分别相互独立地接于PWM模块320的输入端(PWM模块320的输入端合计有7路PWM输入波)，所述三极管Q2的发射极接于三极管Q3的集电极，所述三极管Q4的发射极接于三极管Q5的集电极，所述三极管Q6的发射极接于三极管Q7的集电极，所述三极管Q2的发射极与三极管Q3的集电极之间的结合点接于电流检测模块280的输入端，所述三极管Q4的发射极与三极管Q5的集电极之间的结合点接于电流检测模块280的输入端，所述三极管Q6的发射极与三极管Q7的集电极之间的结合点接于电流检测模块280的输入端；

电机编码器模块290和制动器模块310，所述电机编码器模块290包括编码器和永磁同步电机，所述电流检测模块280的输出端(U、V、W接口)分别接于永磁同步电机，所述永磁同步电机与编码器电连接，所述永磁同步电机与制动器传动连接；

制动器电源及控制模块300，所述制动器电源及控制模块300包括二极管D6和二极管D7，所述二极管D6的一端接于保险管F1，所述二极管D6的另一端接于制动器模块310，所述二极管D7的一端接于保险管F2，所述二极管D7的另一端接于制动器模块310；

中央处理单元330，所述PWM模块320的输出端接于中央处理单元330的输入端，所述电流检测模块280的输出端接于中央处理单元330，所述编码器的输入端接于中央处理单元330的输出端。

进一步地，所述稳压滤波模块240优选具体实施为电容C1。

进一步地，所述软启动模块230优选采用继电器：HF115F-I-005-1HS3和热敏电阻：WMZ12A-105SL18RM150S(7.62MM)。

进一步地，所述开关电源模块260优选采用电源芯片：UC2844B和变压器及其他外围电路器件等。

进一步地，所述电路检测模块280优选采用采样芯片：ACS712ELCTR-30A-T。

进一步地，所述电机编码器模块290优选采用750W至1.5KW的130法兰电机匹配1024线或5000线编码器。

进一步地，所述制动器310优选采用电磁控制和手动一体式制动器。

进一步地，所述PWM模块320优选采用驱动光耦ADUM1310ARWZ-RL。

进一步地，所述中央处理单元330优选采用ARM:GD32F103VCT6。

值得一提的是，所述开关电源模块260等器件尽管优选采用电源芯片：UC2844B和变压器及其他外围电路器件等，但本领域技术人员不应理解为有且仅有限定为该型号，可是实际情况选用符合需求的其它型号。同时，所述显示屏101、开关电源模块260等技术特征采用本领域的现有技术即可，开关电源模块可向其它用电器提供工作电源，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。

进一步地，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7优选均采用整流二极管。

进一步地，所述快速门控制器的外部接口包括RS+接口及RS-接口，用于传输显示屏通讯信号；SW1接口，用于传输手动开门信号；SW2接口，用于传输急停信号；SW3接口，用于传输手动关门信号；SW4接口，用于传输急停开关信号；DI1接口，用于传输互锁输入信号；DI2接口，用于传输下限位信号；

DI3接口，用于传输完全开门信号；DI4接口，用于传输原点信号；DI5接口，用于传输部分开门信号；DI6接口，用于传输开门-安全信号；DI7接口，用于传输循环信号；DI8接口，用于传输急停-安全信号；DO1接口，用于传输电机刹车解除信号；DO2接口，用于传输互锁输出信号；DO3接口，用于传输报警输出信号；DO4接口，用于传输照明输出信号。

进一步地，所述DI1接口至DI8接口分别通过对应的输入光耦331接入中央处理单元330的输入端，所述DO1接口至DO4接口分别通过对应额输出光耦332接于中央处理单元330的输出端。

根据上述优选实施例，本实用新型专利申请公开的快速门控制器，其技术要点分析如下。

1.采用永磁同步电机，可实现低噪音、快速启停，靠电机本体永磁和线圈电磁实现刹车锁轴，不会磨损刹车片，几乎不需要维护，同时有助于节省电能。

2.采用驱动控制板(主要内部电路)取代传统的PLC、控制器、开关电源，简化电路结构，提高一体化集成度，节约硬件成本。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。附件

表1外部接口与控制信号解释表

表2外部接口与控制信号解释表

设计图

快速门控制器论文和设计

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全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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