【doc】一种新的电梯门机控制系统

【doc】一种新的电梯门机控制系统 一种新的电梯门机控制系统 贺为婷:一种新的电梯门机控制系统 一 种新的电梯门机控制系统 贺为婷 (西安工业学院电子信息科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系陕西西安710032) 摘要:本文介绍了一种新的电梯门机控制系统:他以MSP430FI49单片机为核心,以IPM作为驱动器,采用最优 电流开通角法,控棚无刷直流电动机,是一套高性能的伺服系统. 关键词:MSP430FI49单片机;无刷直流电动机;转矩脉动;电梯 中国分类号;TP368.1文献标识码:B文章编号:1004—373X(2003)18—056—02 ANewControlSystemofElevatorDoor HEWelting (DepartmentofElectronicEngineering.XianInstituteofTechnology.Xian.710032,China) Abstract:Inthispaper,basedonMSP430FI49MCU.anewcontrolsystemofelevatordoorisi ntroduced.Itadoptsoptimal currentconducting—angletocontrolbrushlessDCmotor.byIPM.Theresultoftestproofitisahighperformanceser vosystem. Keywords:MSP430FI49MCU;BLDCM;torqueripple;elevator 电梯是现代人们生活中不可或缺的工具.目前的 电梯门机控制系统均有其固有的缺陷,这些缺陷使电 梯不能正常运行,维护工作量大甚至造成人身伤害.因 此,研制一种高性能,高可靠性且维护方便,成本适 中的电梯门机控制系统具有重要的现实意义. 1系统的硬件设计 系统的硬件构成如图1所示,输入及显示电路完 成人机交互功能,对电梯门机的执行过程进行设定;计 算控制电路根据设定参数和外部输入的信号,依照一 定的控制规律,完成计算及控制逻辑输出;而驱动和 保护电路接受计算控制电路的控制逻辑,根据此逻辑 控制执行机构的动作,同时监控自身及执行机构的状 态,在发生故障时保护电路动作,以保护元器件安全. 下面简要介绍计算控制电路和执行机构. CA1'24C02 系统参数 MSP430Fl49 计算控制 IPM 驱动保护 l输入及显示ll 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 及转换Il执行机构IL_______-__-_____一 图1系统构成 1.1计算控制电路 计算控制电路由MSP430FI49作为控制电路的处 理单元,外加各种信号调整电路和参数掉电保持电路 收稿日期:2003-06—1O 56 组成.主要包括:参数掉电保持电路;电机转速反馈 和运行方向辨别电路;电流采集反馈电路;位置反馈 及开关译码电路;电平转换电路. 电机转速反馈和运行方向辨别电路该电路采用 光电码盘来测量电机速度,采用光栅辨向法辨别电机 运行方向.实现的方法是将2个光电传感器相差9O.. 相位安装,使他们产生相差9O..相位的A,B相脉冲 波,经整形后送到辨向电路中. 位置反馈及开关译码电路电路如图2所示.A, B,C三相位置是由3个互差120.电角度的光电传感器 送出的方波信号,经过LM324整形后,送入 MSP430F149进行最优电流导通角处理,处理后输出 的3个互差120.电角度的方波信号送到GAL16V8进 行开关译码.GAL16V8同时将译出的控制导通信号 与PWM调制信号,故障排锁信号,电机正反转信号一 起译码,实现电机转速,方向控制和故障保护功能. T1 2 CLKVCC Al007 FROMMSP4303ll06 FROMMSP43041205 BLM324FRoMMSP4305 1601 受APH6CBPH7CPH8 2I700 ToM:;f430-IIlGNDOE 图2位置反馈及开关码电路 '现代电子技术》2003年第18期总第161期 1.2执行机构 电梯门机开关执行机构由稀土永磁无刷直流电动 机组成.电机是双余度绕组钐钴永磁方波电机 (3OOV,200W,600r/min),采用集中整距绕组,气 隙磁场分布为方波.转子位置传感器为光电位置传感 器,实时检测电机转子相对定子绕组的位置,输出3个 宽180.电角,相位差120.电角的矩形波.根据其三路信 号组合的不同,确定当前转子位置及应导通的电枢绕 组. 2系统的软件设计 系统的主要软件有:系统初始化程序,人机交互 程序,数据存取程序,系统监测程序,电机控制和驱 动程序等. 2.1系统初始化 系统初始化包括MSP43OF149单片机和外围器件 的初始化,系统全局变量的定义和赋初值.初始化完 成后,程序进人主循环体,根据预设的参数或者根据 操作者的输人进行电机控制和调节.初始化流程如图 3所示.设置定时器时,定时器A用于程序循环中的定 时查询,A/D的定时采样,速度的定时获取.定时器 B用于产生PWM波,以及设定的4个加减速时间.在 默认情况下,LED显示的是电机的转速信息,只有在 操作者干预时,才显示电流,加减速时间等信息.初 始程序的最后将定时器A,定时器B,各个I/o口及看 门狗的中断打开,之后在死循环中对单片机B送往单 片机A(MSP43OF149)的速度信号进行反复查询. 看门狗设置 时钟初始化 变量定义 读取保留参数 变量赋值 I/0初始化 定时器初始化 A/D采集初始化 LED显示初始化 开中断 二][二 0I=1查询 图3系统初始化流程 2.2系统监测程序 程序随时监测的信号有:外部的位置开关信号, IPM给出的报警号,复位请求信号,电梯门遇堵信号, 开门信号及关门信号.这些信号均由外部中断口输入. 位置开关信号告诉系统电梯门的极限位置;IPM的报 警信号在IPM探索到过流,过热时自动发出;电梯门 遇堵信号是在程序在进行关门操作时遇到外力作用后 发出的;开门及关门信号直接决定电机的运行方向,开 门动作还受控于电梯门遇堵信号. 2.3电机的控制和驱动 电机控制和驱动程序主要完成电机运行速度曲线 的处理,最优电流开通角的即时计算.程序在调速时, 将所得电机实际转速与默认数据进行比较,然后对实 际转速进行调节.为了减弱转矩脉动,需要对转子位 置信号进行一定角度的偏移处理,系统中,经过对电 机电流信号的计算,使用了3.角的最优电流开通角.电 机的转子位置信号引起MSP430F149的中断,在中断 处理程序中,MSP43oF149先根据送人的电机实际转 速信号计算出3.角所需时间,然后按照电机运行方向 信号,对位置信号进行超前或者滞后处理.退出中断 后,Timer—B依照计算结果,输出新的三相位置信号 给GAL16V8译码器,由GAL16V8输出开关信号,控 制逆变器的工作状态,从而控制电机的运行速度.程 序流程图如图4所示. l响应中断l,'''....., 3结语 读取电机速度值 计算机3.所用时间 读取电机方向值 设置Timer._ B I塑l出!堑J 图4转子位置信号处理流程 通过设计和调试,系统实现了基本的性能指标.在 系统设计过程中,由于注重了通用化,模块化设计,使 得所用的软件硬件均可以稍加扩展,用于大多数无刷 直流电机的控制系统中,成为通用型的变频器. 参考文献 [1]许大中.交流电机调速理论EM].杭州:浙江 大学出版社,1991.(下转第72页) 57 赵建华等:PIC单片机实现交通灯控制系统 一991785/.Ls-----0.991785s 所以延时子程序整个指令执行时间(延时子程 序)约1s. 4MPLAB-ICD在线调试 MPLAB-ICD是Mieroehip公司为其PIC单片机 中具有片内Flash程序存储器的PIC16F87X研制的一 套廉价的学习和开发工具套件.MPLAB-ICD可以用 作实验阶段的评估和辅助调试.他既是一个编程器 (即程序烧写器),又是一个实时仿真和程序烧写器. 用MPLAB—ICD工具套件可以实现以下工作: ?电路中实时运行和调试自己的源程序; ?硬件调试.用自己编制的程序来调试和检测自 制目标板上的电路; ?程序固化.利用"在线串行编程技术"将自己 设计的目标程序烧写到插在目标板上的PIC16F87X 单片机中. 4.1软件调试 在应用MPIAB—ICD实现在线调试时首先应用 MPLAB-ICD提供的一个范例程序tut877.asmE2],他 能完成使PORTC口8个输出口依次高点平,而 MPLAB—ICD在PoRTC的8个口上都接了发光二极 管,那么将程序烧写进去后就能完成8个发光二极管 的依次闪动.则程序烧写正确了. 接下来依次调试子程序.例如在程序调试的后期, 程序已经基本能完成任务.因为单部执行时,寄存器 内容正确,所以程序正确,只是烧写器有问题.所以 在程序调试过程中要细心,耐心,调试时最好能够及 时地记录程序调试的进程和已解决的问题,这样有利 于调试工作的连续性,调试工作不会有重复.而且及 时的记录调试进程有利于错误的缩小,可以更好地完 成调试. 4.2程序烧写 程序烧写的步骤如下: ?建立一个十六进制调试文件; ?新"项目"; ?项目会话窗口; ?设置节点属性; ?增加节点; ?完成对"项目"的设置; ?建立"项目"(MakeProject); ?对PIC16F873进行编程; ?运行pro.asm软件. 程序烧写完毕后,就可以将单片机插入实验板中 运行了. 4.3整体电路设计和安装调试 原理图设计出后,就是进行原理图打印和印刷电 路板的设计了.这通常是有Protel完成引.成形的电路 这里不再赘述. 5结语 实验测试结果证明用本系统PIC单片机能完成交 通灯一般控制过程,但功能还不够完善,比如交通灯 红,黄,绿时间还不能按交通紧松完成手控调整,软 件编写实现功能还不能很好控制硬件人工操作.本系 统今后还有待以进一步完善,增加更强大功能,比如 手控时间的调节,摄像机交通监控的控制,盲人通过 的交通灯的控制等. [1] [2] [3] [4] 参考文献 施威铬.PIC单片机轻松入门 华大学出版社,2001. 何信龙.PIC16F87x快速上手 华大学出版社,2001. [M].北京:清 [M].北京:清 赵晶.Prote199高级应用[M].北京:人民邮 电出版社,2001. 徐霞,谭保成.监控播音系统的研制口].西 安工业学院,2001,(3). (上接第57页) [2]易继锴,江祥贤.电气传动自动控制原理与设计 EM].北京:北京工业大学出版社,1997. [3]胡大可.MSP430系NFIASH型超低功耗16位 单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天 大学出版社,2001. [4] [5] 张琛.直流无刷电动机原理及应用[M].北京: 机械工业出版社,1996. 朱震莲.现代交流调速系统.西安:西北工业大 学出版社,1994. 作者简介贺为婷女.1962年出生,西安工业学I~.T-程师.主要研究方向为自控理论 研究. 72