可升降樓板的控制系統的製作方法
2023-10-27 17:30:07 2
可升降樓板的控制系統的製作方法
【專利摘要】本申請公開了一種可升降樓板的控制系統，通過控制多路電機為執行機構，以轉速、電流、傾角等測量值為反饋的實時運動控制系統，採用全閉環反饋控制和交叉耦合同步控制策略，具有較高的精確性、穩定性和實時性，並且在位移環和電流環雙環控制的基礎上額外增加了一層基於水平傾角檢測的專用安全環，進一步了強化系統的冗餘性、安全性和魯棒性，採用這種自動控制系統具有使用靈活、安全性高、運行噪音低等優點。
【專利說明】可升降樓板的控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及可升降樓板【技術領域】，尤其涉及一種可升降樓板的控制系統。
【背景技術】
[0002]近些年，國內大中城市湧現了不少的LOFT公寓，通常為一室一衛(或一室一廳一衛)，小居室面積，相對較低的總價恰好迎合了年輕人擁有自購住房願望和並不飽滿的錢包，頗受歡迎。由於政策和成本等原因，公寓的層高大多限制在3.6m至4.5m之間，為提高這有限面積的使用率，用戶根據需要隔成固定的上下兩層，分隔出客廳、臥室、廚房、衛生間等。由於總層高的限制，上下兩層層高的分割往往成了設計師和用戶的煩惱，而實際上由於需要滿足基本功能屬性，層高選擇調整的範圍相當小，每層的層高都較普通住宅低許多，給人強烈的壓抑感。
[0003]有鑑於此，業界提出了利用可升降樓板及控制系統對這種公寓進行上下分隔的方案。根據人們的起居習慣，一般白天活動區域主要在集中於客廳(一般位於下層)，學習、睡覺時才進臥室休息(一般位於上層)，因此兩者空間上存在分時復用的特點。利用可升降樓板及控制系統，使用上層臥室時將隔層樓板降下來，使用下層客廳時就將樓板升上去，提高居住空間的靈活性。
[0004]但是，目前現有的可升降樓板控制系統普遍是採用液壓系統或氣動系統控制樓板升降，液壓與氣動這兩種技術都需要有液壓泵站或氣壓泵站，其共同的主要缺點是體積大、使用不便、運行噪音也大、安裝維護要求高，安全係數低，因此它們只適合用於工廠、商場等場所，不適合用在家居環境。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明的主要目的是提供一種可升降樓板的控制系統，可提高可升降樓板控制系統的靈活性和安全性，降低噪音和安裝維護成本。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]一種可升降樓板的控制系統，包括:
[0008]控制器，用於接收控制指令，按照控制指令向相應器件發出相應控制信號；
[0009]設置在可升降樓板的各升降軌道上的驅動裝置，每個驅動裝置都包括電機及其驅動器，所述驅動器與所述控制器電連接，用於接收控制器的控制信號，向所述電機發出驅動信號以觸發電機驅動所述可升降樓板進行升降；
[0010]設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器電連接的上升限位開關和下降限位開關，用於檢測可升降樓板的升降位置；所述上升限位開關具體用於在檢測到可升降樓板上升到該上升限位開關處時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行；所述下降限位開關具體用於在檢測到可升降樓板下降到該下降限位開關處時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行；
[0011]與可升降樓板的每個升降軌道對應的、且與所述控制器電連接的位移檢測器，用於檢測本升降軌道上的樓板的位移值，將位移值發送給所述控制器；
[0012]位移環矯正裝置，用於接收各位移檢測器的位移值並進行比較判斷:針對每一個位移檢測器的位移值，如果該位移值與其它位移值的差值大於指定門限值，則向該位移值對應軌道的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號，以觸發該驅動裝置減小對應電機的輸出電壓。
[0013]在一種優選實施例中，所述位移環矯正裝置進一步進行後續比較判斷:針對每一個位移檢測器的位移值，如果該位移值與其它位移值的差值大於最大門限值，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行。
[0014]在一種優選實施例中，該系統進一步包括:
[0015]設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器電連接的上升極限開關和下降極限開關，用於檢測可升降樓板的升降位置；所述上升極限開關具體設置在所述上升限位開關上方的指定位置，用於在檢測到可升降樓板上升到該上升極限開關處時，向控制器發送斷電控制指令，所述控制器在收到斷電控制指令後向所有驅動裝置發送斷電信號，以切斷所有驅動裝置的電源；所述下降極限開關具體設置在所述下降限位開關下方的指定位置，用於在檢測到可升降樓板下降到該下降極限開關處時，向控制器發送斷電控制指令，所述控制器在收到斷電控制指令後向所有驅動裝置發送斷電信號，以切斷所有驅動裝置的電源。
[0016]在一種優選實施例中，該系統進一步包括:
[0017]設置在所述每個驅動裝置中的、且與所述控制器電連接的電流採樣器，用於檢測本驅動裝置的電機電流，將電流值發送給所述控制器；
[0018]電流環矯正裝置，設置在所述控制器內部，用於接收各電流採樣器的電流值並進行比較判斷:針對每一個電流採樣器的電流值，如果該電流值大於其它電流值中的最大值、且小於等於最大載荷電流，則向該電流值對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號，以觸發該驅動裝置減小對應電機的輸出電壓；如果該電流值大於最大載荷電流，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行。
[0019]在一種優選實施例中，該系統進一步包括:
[0020]安裝在所述可升降樓板的中心位置、且與控制器電連接的雙軸傾角傳感器，用於檢測所述可升降樓板在水平面X軸、Y軸方向上的傾角，將傾角發送給控制器；
[0021]傾角環矯正裝置，設置在所述控制器內部，用於接收所述雙軸傾角傳感器的所述X軸和Y軸上的傾角並進行比較判斷:如果所述X軸或Y軸上的傾角大於最大正負度數，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行，否則繼續後續比較判斷:如果X軸上的傾角為正向、且大於指定度數，則向該X軸正向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號；如果X軸上的傾角為負向、且大於指定度數，則向該X軸負向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號；如果Y軸上的傾角為正向、且大於指定度數，則向該Y軸正向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號；如果Y軸上的傾角為負向、且大於指定度數，則向該Y軸負向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號。
[0022]在一種優選實施例中，該系統進一步包括:
[0023]上升光幕傳感器，設置在所述可升降樓板上方的指定位置，且與所述可升降樓板非固定，用於水平射出覆蓋整個可升降樓板面積的光幕，在檢測到光幕被遮擋時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行；
[0024]下降光幕傳感器，設置在所述可升降樓板下方的指定位置，且與所述可升降樓板固定，用於水平射出覆蓋整個可升降樓板面積的光幕，在檢測到光幕被遮擋時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行。
[0025]在一種優選實施例中，所述位移檢測器為碼盤檢測器，安裝在對應升降軌道的驅動裝置的電機上，通過檢測電機轉速間接確定本升降軌道上的樓板的位移值；或者，所述位移檢測器為直接位移檢測器，安裝在對應升降軌道上，用於直接檢測本升降軌道上的樓板的位移值。
[0026]在一種優選實施例中，該系統進一步包括:與所述驅動裝置數量相同的分散報警指示器，分別設置在每個驅動裝置對應的位置上，與所述控制器電連接，所述驅動裝置的運行信息反饋到所述控制器，所述控制器判斷反饋的運行信息，在運行異常的情況下向對應驅動裝置的分散報警指示器發送報警信號，收到報警信號的分散報警指示器觸發報警。
[0027]在一種優選實施例中，所述可升降樓板的升降軌道的數量至少為四個。
[0028]在一種優選實施例中，該系統進一步包括:無線遙控器和無線遙控接收模塊，所述無線遙控器上設置有可升降樓板的控制按鈕，根據控制按鈕的觸發動作輸出對應的控制指令給無線遙控接收模塊；所述無線遙控接收模塊與所述控制器電連接，用於將收到的控制指令傳送給所述控制器；
[0029]或者，該系統進一步包括:網際網路連接模塊，與所述控制器電連接，用於接入網際網路，接受來自網際網路的控制指令，將收到的控制指令傳送給所述控制器。
[0030]與現有技術的液壓或氣動驅動的可升降樓板控制系統相比，本發明採用電氣化控制系統，由於電機比液壓泵或氣壓泵更加輕便小巧，因此安裝和維護操作方便，降低了安裝和維護成本，而且噪音較小，適合家居環境；同時本發明還設置了上升限位開關和下降限位開關，當可升降樓板到達所述上升限位開關或下降的限位開關，會強制制動對應的驅動裝置電機，使樓板停止繼續升降，保證了用戶的安全性。同時，由於在每個驅動裝置的對應位置設置了位移檢測器，並可以通過判斷個支撐點對應的驅動裝置的位移值的相對位置判斷樓板的平穩狀態，從而及時通過減小電機輸出電壓的方式調整驅動裝置的位移速度，達到可升降樓板平穩升降的目的。
[0031]通體而言，本發明提供了一種使用方便靈活、安裝維護快捷、運行安全可靠、低噪音的可升降樓板控制系統，既可應用於工廠、商場等場所，又可應用於住宅。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1a為本發明所述可升降樓板控制系統的一種實施例的組成示意圖；
[0033]圖1b為本發明所述可升降樓板控制系統的又一種實施例的組成示意圖；
[0034]圖1c為本發明所述可升降樓板控制系統的又一種實施例的組成示意圖；
[0035]圖1d為本發明所述可升降樓板控制系統的又一種實施例的組成示意圖；
[0036]圖2為本發明所述可升降樓板控制系統的一種具體的電氣組成框圖；
[0037]圖3為本發明所述可升降樓板控制系統的位移環矯正裝置執行的位移檢測反饋控制流程圖；
[0038]圖4為本發明所述可升降樓板控制系統的電流環矯正裝置執行的載荷檢測反饋控制流程圖；
[0039]圖5為本發明所述可升降樓板控制系統的傾角環矯正裝置執行的樓板傾角檢測反饋控制流程圖；
[0040]圖6為本發明所述可升降樓板控制系統樓板上/下靜態平衡控制流程圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。
[0042]本發明所述可升降樓板控制系統中的驅動裝置數量與可升降樓板的升降軌道的數量相同，一般實施例中，所述升降軌道的數量至少為4個，對應的樓板支撐點組成一個四邊形，因此對應的驅動裝置的數量也至少為4個。在下面的實施方式中，以可升降樓板具有4個升降軌道，且具有4個對應的驅動裝置為例進行說明。
[0043]圖1a為本發明所述可升降樓板控制系統的一種組成示意圖，如圖1a所示，所述可升降樓板控制系統主要包括控制器101，設置在可升降樓板的各升降軌道上的驅動裝置102，設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器電連接的上升限位開關103和下降限位開關104，與可升降樓板的每個升降軌道對應的、且與所述控制器電連接的位移檢測器105，以及設置在控制器101內部的位移環矯正裝置106。
[0044]本發明中，所述與控制器101的電連接，可以是有線電連接，也可以是無線電連接。因此在圖1中，為了簡潔清楚地表述中本發明的主要結構特徵，有些文字說明中提到的電連接線沒有畫出。在實際實施場景中，如果採用有線電連接，所述上升限位開關103、下降限位開關104和位移檢測器105例如也可以沿著軌道布線從而與所述控制器101實現電連接。
[0045]圖2為本發明所述可升降樓板控制系統的一種具體的電氣組成框圖。下面結合圖1a和圖2，對各個組成部分做具體介紹。
[0046]所述控制器101，用於接收控制指令，按照控制指令向相應器件發出相應控制信號。在一種具體應用場景中，所述控制器101可以採用TIC2000F28035 DSP微控制器，該處理器擅長於多電機控制系統中應用。
[0047]如圖2所示，更為具體的，對於所述控制器101來說，所述控制指令由相應的指令輸出器件發出，例如本發明可以設置控制箱面板，控制箱面板上設置有上升按扭、下降按扭、禁止按扭、急停按鈕等，這些按鈕與所述控制器101電連接，可以分別向控制器101發出上升指令、下降指令、禁止指令、和急停指令。
[0048]所述控制指令也可以由所述上升限位開關、下降限位開關、上升極限開關、下降極限開關、上升光幕傳感器、下降光幕傳感器發出，具體的觸發時機請詳見後續具體實施例中的描述。
[0049]在本發明的進一步實施例中，除了所述控制箱面板，還可以包括無線遙控器和無線遙控接收模塊。如圖2所示，所述無線遙控器可以採用433MHz無線遙控器，對應的無線遙控接收模塊為433MHz無線接收模塊，所述無線遙控器上設置有可升降樓板的控制按鈕，根據控制按鈕的觸發動作輸出對應的控制指令給無線遙控接收模塊；所述無線遙控接收模塊與所述控制器101電連接，用於將收到的控制指令傳送給所述控制器101。
[0050]和/或，該控制系統還可以包括:網際網路連接模塊，與所述控制器101電連接，用於接入網際網路，接受來自網際網路的控制指令，將收到的控制指令傳送給所述控制器101。該網際網路連接模塊中可以包括WIFI無線接入模塊，可以無線接入網際網路。這樣，用戶即使不在家，在遠程也可以通過網際網路向家中的可升降樓板發出控制指令。
[0051]所述設置在可升降樓板的各升降軌道上的驅動裝置，例如在本實施例中包括4個驅動裝置102，分別安裝在對應的升降軌道上，每個驅動裝置102都包括電機及其驅動器，如圖2所示，所述驅動器與所述控制器101電連接，用於接收控制器101的控制信號，向所述電機發出驅動信號以觸發電機驅動所述可升降樓板進行升降。
[0052]在一種具體實施例中，所述電機為直流電機，可以驅動可升降樓板沿著所述升降軌道進行升降，具體的升降結構可以採用現有結構，本文不再贅述。
[0053]所述電機對應的驅動器在一種具體應用實例中，可以為電機驅動H橋，該電機驅動H橋電路可以以脈寬調製(PWM)的方式實現電機調速的目的。
[0054]所述設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器101電連接的上升限位開關103和下降限位開關104，例如在本實施例中是在每個升降軌道上都設置一個上升限位開關103和下降限位開關104，用於檢測可升降樓板的升降位置；所述上升限位開關103具體用於在檢測到可升降樓板上升到該上升限位開關處時，向控制器101發送制動控制指令，所述控制器101在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行；所述下降限位開關104具體用於在檢測到可升降樓板下降到該下降限位開關處時，向控制器101發送制動控制指令，所述控制器101在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行。所述上升和下降限位開關，可以在可升降樓板控制系統安裝時設置好，以後在樓板升降過程中，樓板會精確地停止在所述限位開關對應的高度，不會因為人工操作偏差導致樓板過高或過低，提高了安全性。
[0055]所述上升限位開關和下降限位開關的具體實現方式可以有多種，例如可以是常規的觸點開關，當可升降樓板升降到該開關位置，由於開關與樓板接觸按壓，導致開關接通，從而向控制器101發出制動控制指令。
[0056]所述與可升降樓板的每個升降軌道對應的、且與所述控制器101電連接的位移檢測器105，用於檢測本升降軌道上的樓板的位移值，將位移值發送給所述控制器101。此處，對每一個位移檢測器而言，所述本升降軌道就是該位移檢測器對應安裝位置的升降軌道。
[0057]在一種具體應用實例中，所述位移檢測器可以為直接位移檢測器，安裝在對應升降軌道上，用於直接檢測本升降軌道上的樓板的位移值。例如可使用拉線編碼器、光柵尺、磁柵尺等，本圖1所示具體採用光柵尺檢測，具有很高的精度和抗幹擾能力。
[0058]或者，在另一種具體應用實例中，所述位移檢測器也可以為進行間接檢測的碼盤檢測器，例如具體可以採用電機的旋轉編碼器，安裝在對應升降軌道的驅動裝置的電機上，通過檢測電機轉速間接確定本升降軌道上的樓板的位移值。
[0059]所述位移環矯正裝置106，設置在所述控制器101內部，用於接收各位移檢測器的位移值並進行比較判斷:針對每一個位移檢測器的位移值，如果該位移值與其它位移值的差值大於指定門限值，則向該位移值對應軌道的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號，以觸發該驅動裝置減小對應電機的輸出電壓。
[0060]在進一步的實施例中，所述位移環矯正裝置可以進一步進行後續比較判斷:針對每一個位移檢測器的位移值，如果該位移值與其它位移值的差值大於最大門限值，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行。
[0061]所述位移檢測器和位移環矯正裝置配合，可以實現位移環的全閉環反饋控制機制，所述位移環作為控制內環迴路，實現了升降樓板升降的水平平穩性。
[0062]所述矯正裝置可以由控制器101的內部代碼實現，也可以由硬體來實現，例如，可以採用比較器、邏輯門、開關等硬體元件來實現該矯正裝置的所述比較判斷處理邏輯。至於具體的實現電路，本領域的技術人員可以根據說明書公開的內容以及公知常識實現，本文不再贅述。
[0063]圖1b為本發明所述可升降樓板控制系統的又一種實施例的組成示意圖。參見圖lb，在該實施例中，除了圖1a所述的組成部分，還可以進一步包括:設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器101電連接的上升極限開關107和下降極限開關108，用於檢測可升降樓板的升降位置；所述上升極限開關具體設置在所述上升限位開關上方的指定位置，用於在檢測到可升降樓板上升到該上升極限開關處時，向控制器101發送斷電控制指令，所述控制器101在收到斷電控制指令後向所有驅動裝置發送斷電信號，以切斷所有驅動裝置的電源；所述下降極限開關具體設置在所述下降限位開關下方的指定位置，用於在檢測到可升降樓板下降到該下降極限開關處時，向控制器101發送斷電控制指令，所述控制器101在收到斷電控制指令後向所有驅動裝置發送斷電信號，以切斷所有驅動裝置的電源。
[0064]圖1b所述實施例在圖1a的基礎上，增加了上升、下降極限開關，該極限開關與所述上升、下降限位開關的距離可以設置得很近，當可升降樓板上升或下降超出規定的位置(即所述上升、下降限位開關的位置)時，或程序跑飛時，立即觸發保護切斷電機電源線使其停止運行，並在相應的故障點發出報警信號，此時必須手動脫離上下極限開關後方可復位到電動控制狀態。這樣可以進一步保證由於異常故障或程序問題導致超限位的上升和下降動作，如果一直上升或下降，會對居室中的物品和人產生摧毀性破壞，因此該上升和下降極限開關可以進一步提高可升降樓板的安全性。
[0065]上述位移檢測器和位移環矯正裝置配合，實現了位移環的全閉環反饋控制機制，所述位移環作為控制內環迴路，實現了升降樓板升降的水平平穩性。在本發明的進一步優選實施例中，可以在所述位移環控制內環迴路的基礎上，再增加一個安全控制環，即電流環。如圖2和圖1c所示，該實施例中，該控制系統進一步包括:設置在所述每個驅動裝置中的、且與所述控制器101電連接的電流採樣器，用於檢測本驅動裝置的電機電流，將電流值發送給所述控制器101。該實施例中還包括電流環矯正裝置109，設置在所述控制器101內部，用於接收各電流採樣器的電流值並進行比較判斷:針對每一個電流採樣器的電流值，如果該電流值大於其它電流值中的最大值、且小於等於最大載荷電流，則向該電流值對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號，以觸發該驅動裝置減小對應電機的輸出電壓；如果該電流值大於最大載荷電流，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行。
[0066]通過上述方案，可以實現了位移環閉環反饋控制和電流環閉環反饋控制這種雙環控制方式，如果樓板四個支撐點升降高度稍有偏差就會立即矯正，進一步使得樓板升降的平穩性得到了提高。
[0067]所述矯正裝置可以由控制器101的內部代碼實現，也可以由硬體來實現，例如，可以採用比較器、邏輯門、開關等硬體元件來實現該矯正裝置的所述比較判斷處理邏輯。至於具體的實現電路，本領域的技術人員可以根據說明書公開的內容以及公知常識實現，本文不再贅述。
[0068]為了進一步了強化系統的冗餘性、安全性和魯棒性，還可以在上述雙環控制方式的基礎上，增加基於水平傾角檢測的安全環。如圖1d為本發明所述可升降樓板控制系統的又一種實施例的組成示意圖，該實施例中，進一步包括:安裝在所述可升降樓板的中心位置、且與控制器101電連接的雙軸傾角傳感器110，用於檢測所述可升降樓板在水平面X軸、Y軸方向上的傾角，將傾角發送給控制器101 ;還包括傾角環矯正裝置111，設置在所述控制器101內部，用於接收所述雙軸傾角傳感器的所述X軸和Y軸上的傾角並進行比較判斷:如果所述X軸或Y軸上的傾角大於最大正負度數，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行，否則繼續後續比較判斷:如果X軸上的傾角為正向、且大於指定度數，則向該X軸正向對應的驅動裝置(如此圖中為I號驅動裝置)發送減小輸出電壓的控制信號；如果X軸上的傾角為負向、且大於指定度數，則向該X軸負向對應的驅動裝置(如此圖中為3號驅動裝置)發送減小輸出電壓的控制信號；如果Y軸上的傾角為正向、且大於指定度數，則向該Y軸正向對應的驅動裝置(如此圖中為2號驅動裝置)發送減小輸出電壓的控制信號；如果Y軸上的傾角為負向、且大於指定度數，則向該Y軸負向對應的驅動裝置(如此圖中為4號驅動裝置)發送減小輸出電壓的控制信號。通過增加這一環基於水平傾角檢測的專用安全環，可以進一步了強化系統的冗餘性、安全性和魯棒性，在樓板有微弱傾斜的情況下，可以立即檢測到從而迅速使樓板恢復水平。
[0069]所述矯正裝置可以由控制器101的內部代碼實現，也可以由硬體來實現，例如，可以採用比較器、邏輯門、開關等硬體元件來實現該矯正裝置的所述比較判斷處理邏輯。至於具體的實現電路，本領域的技術人員可以根據說明書公開的內容以及公知常識實現，本文不再贅述。
[0070]在進一步的一種實施例中，為了進一步增強安全性，本發明的所述控制系統還可以進一步包括:
[0071]上升光幕傳感器，設置在所述可升降樓板上方的指定位置，且與所述可升降樓板非固定，用於水平射出覆蓋整個可升降樓板面積的光幕，在檢測到光幕被遮擋時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行。具體的，該上升光幕傳感器可以平裝於樓板上方護欄之上，在樓板上升過程中，有人體或其他障礙物高出樓板上方護欄位置，就立即觸發安全保護使樓板停止上升，同時系統會發出故障報警，障礙物移除報警自動解除，樓板繼續上升。
[0072]下降光幕傳感器，設置在所述可升降樓板下方的指定位置，且與所述可升降樓板固定，用於水平射出覆蓋整個可升降樓板面積的光幕，在檢測到光幕被遮擋時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行。具體的，該下降光幕傳感器可平裝於樓板下方適當位置(如樓板下方10cm)，光束覆蓋整個樓板面積，在樓板下降過程中，有人體或其他障礙物進入到樓板下方保護位置，就立即觸發安全保護使樓板停止下降，同時系統會發出故障報警，障礙物移除報警自動解除，樓板繼續下降。
[0073]本發明所述的控制系統還進一步包括報警指示器，具體可以包括集中報警指示器和分散報警指示器。如圖2所示，所述集中報警指示器安裝裝在控制箱面板上，與控制器電連接，包括故障指示器、運行指示器、就緒指示器，所控制器根據系統的運行狀態，向該集中報警指示器反饋相關信號，如果當可升降樓板上升/下降到規定位置後，則就緒指示器顯示，如果樓板正常上升或下降運行則運行指示器顯示，如果樓板運行異常或控制系統異常則故障指示器顯示。所述分散報警指示器的數量與所述驅動裝置數量相同，分別設置在每個驅動裝置對應的位置上，與所述控制器電連接，所述驅動裝置的運行信息反饋到所述控制器，所述控制器判斷反饋的運行信息，在運行異常的情況下向對應驅動裝置的分散報警指示器發送報警信號，收到報警信號的分散報警指示器觸發報警。
[0074]所述圖2為結合了上述實施例中各組成器件的一種詳細實施例的電氣連接圖。下面結合圖2，進一步說明本發明所述樓板控制系統中各個器件的一種具體實例和電氣連接關係，當然本發明也不限於下述型號的器件，本領域技術人員根據本發明所公開的方案，可以進行相應的變通和替換。
[0075]如圖2所示的可升降樓板控制系統，包括控制器(即中央處理器)、系統電源部分、集中報警指示器、四點分散報警指示器、雙軸傾角傳感器、四個驅動裝置、上升光幕傳感器、下降光幕傳感器、四個上升限位開關、四個上升極限開關、四個下降限位開關、四個下降極限開關、上升按扭、下降按扭、禁止按扭、急停按鈕、433MHz無線接收模塊、433MHz無線遙控器、WIFI網際網路連接模塊。
[0076]所述控制器採用TI C2000F28035 DSP微控制器，該處理器擅長於多電機控制系統中應用。
[0077]所述系統電源部分包括系統輸入電源、作為後備電源的不間斷電源(UPS)、電機驅動電源、系統工作電源四部分。所述系統輸入電源可以採用我國標準AC220V 50HZ市電供電，系統運行最大功率小於800W，一般家庭牆壁插座都可以滿足使用要求；所述UPS後備電源是作為可升降樓板系統的選裝部件，用於市電停電時的應急用電源，當市停電UPS後備電源可供樓板升降10次/5天(兩者以先到達為準)；所述電機驅動電源，由於驅動電機是選用310伏的直流，因此電機驅動用的電源只需要將市電經過整流與濾波即可，省去傳統系統中的變壓器，減小體積，降低成本，簡單方便；所述系統工作電源由交流220V通過降壓變壓器降到交流12V，經整流濾波後得到一組15V左右的直流源，再經過穩壓得一組3.3V直流電源作為DSP控制系統工作電源。上述系統電源，設計非常精簡，保證系統的可靠性。
[0078]所述集中報警指示器包括故障指示燈、運行指示燈、就緒指示燈，安裝於控制器面板上；所述故障指示燈作用是當控制系統有故障時，故障指示燈點亮報警；所述運行指示燈作用當可升降樓板正常的上升/下降運行時，運行指示燈閃爍提示；所述就緒指示燈作用是當可升降樓板上升/下降到規定位置後，就緒指示燈點亮提示；
[0079]所述四點分散報警指示器包括四個故障指示器；所述四個故障指示器被分散安裝在樓板的支撐點之上方，用於提示系統運行狀態與故障信息；
[0080]所述雙軸傾角傳感器安裝在樓板中心，與控制器電相連，用於檢測樓板的X軸、Y軸方向上的傾斜角度，告知中央處理器對每個驅動輸出作適當的調整，使用樓板快速恢復水平；所述X軸是指，所述Y軸與X軸垂直，是指
[0081]所述四個驅動裝置包括四個有刷直流電機與四套並列的驅動電路構成；所述有刷直流電機作為升降樓板的動力源，有刷直流電機為310V/200W，光電機輸出1800轉/分鐘，輸出轉矩100mN.M，經過減速比為225:1的減速箱輸出8轉/分鐘，輸出扭矩225N.M，約可以提升500kg的負載以0.0038米/秒速度勻速上升。所述驅動電路主要有電機驅動H橋、碼盤檢測器及電流採樣器三部分組成。所述電機驅動H橋就是該驅動裝置的驅動器，其設計需要滿足驅動310V/200W有刷直流電機的相關要求，並以脈寬調製(PWM)的方式實現電機調速、靈活控制的目的。所述碼盤檢測器採用光電編碼盤，電機轉動一圈輸出64個脈衝信號，主要用於檢測電機轉動的行程，即間接檢測得到本升降軌道上的樓板的位移值。所述電流採樣器是通過在驅動橋對電源負極串聯高精度小阻值的採樣電阻，將電流轉化為電壓信號再經過二階低通濾波放大電路後送入處理器AD檢測端進行檢測。當然所述電流採樣器也可以採用其它方式的電流採樣電路來實施，本文不再贅述。電流採樣器主要用於監測電機運行情況與電流負荷變化情況，以實時調整驅動器的PWM輸出，使不同載荷的每個電機能以相同的速度運行，達到對電機靈活控制的目的；若當電載荷超出極限，系統停止運行並在相應的故障點發出報警信號。
[0082]所述上升光幕傳感器平裝於樓板上方護欄之上，光束覆蓋整個樓板面積，在樓板上升過程中，有人體或其他障礙物高出樓板上方護欄位置，就立即觸發安全保護樓板停止上升，同時系統會發出故障報警，障礙物移除報警自動解除，樓板繼續上升。
[0083]所述下降光幕傳感器平裝於樓板下方10公分左右位置，光束覆蓋整個樓板面積，在樓板下降過程中，有人體或其他障礙物進入到樓板下方10公分以內位置，就立即觸發安全保護樓板停止下降，同時系統會發出故障報警，障礙物移除報警自動解除，樓板繼續下降。
[0084]所述四個上升/下降限位開關安裝於軌道上下兩端內側；用於設置可升降樓板上升/下降的停止位置，當按下上升按鈕或下降按鈕，可升降樓板就會上升或下降，當可升降樓板上升或下降到規定位置時，所述上升/下降限位開關輸出一個到位信號(即制動信號)給控制器，控制器控制相應驅動裝置的電機停止運行，從而樓板停止上升或下降。
[0085]所述四個上升/下降極限開關安裝於軌道上下兩端外側；當可升降樓板上升或下降超出規定的位置(即所述上升/下降限位開關的位置)時(或程序跑飛時)作為一個保護裝置。當上升/下降極限開關動作後，系統會發出故障報警，同時由於切斷了電源，驅動裝置的電機停止任何動作。此時必須手動脫離上下極限開關方可復位到電動控制狀態。
[0086]所述上升按扭按下後，可升降樓板就上升到設定的上限位置，即所述上升限位開關的位置。
[0087]所述下降按扭按下後，可升降樓板就下降到設定的下限位置，即所述下降限位開關的位置。
[0088]所述急停按鈕按下後，可升降樓板就停止動作，此時只有重新觸發上升或下降信號才可以取消停止動作，使樓板上升或下降到所述上限位置或下限位置。
[0089]所述禁止按扭禁止按鈕是自鎖式按鈕開關，按下後自鎖，控制器禁止驅動裝置的電機上升或下降操作，只能手動方式提拉可升降樓板；再按一下禁止按鈕彈出，可升降樓板恢復電動控制。
[0090]所述433MHz無線接收模塊可以安裝於控制器內，也可以安裝在控制器外且與控制器電連接，用於以無線遙控的方式給系統發送操指令；所述433MHz無線遙控器上有上升按扭、下降按扭、急停按鈕；以無線遙控的方式給433MHz無線接收模塊發指令。
[0091]所述網際網路連接模塊，即所述TCP/IP模塊(具有無線WIFI功能)安裝於控制器內，或者也可以安裝在控制器外切與控制器電連接，用於接收手機、平板電腦、計算機等遠程發來的遠程控制指令，控制可升降樓板控制系統。
[0092]圖3為本發明所述可升降樓板控制系統的位移環矯正裝置執行的位移檢測反饋控制流程圖。參見圖3，系統以位移環作為控制內環迴路，位移環控制所需的反饋值是當前樓板的水平高度，因此本發明在每個升降軌道對應的驅動裝置的對應位置都設置一個獨立的位移檢測器，用於檢測本升降軌道上的樓板的位移值，將位移值發送給所述控制器的位移環矯正裝置。本圖3的實例中，所述位移檢測器為安裝在驅動裝置中的盤碼檢測器，用於通過檢測電機的行程來表示樓板的位移值。這樣一個標準的控制系統就有四個呈四邊形分布的高度值，根據三點確定一個平面的原理，系統就具有一個冗餘量，在運動控制過程中，可以選擇任一驅動裝置(如圖3以I號驅動裝置)為運動(速度或位移)基準，其他三個位移測量值實時與基準值進行比較和校正，保證同步，實現樓板速度均勻、同步提升。如圖3所示為對I號驅動裝置進行矯正控制的流程，該矯正控制流程中以I號驅動裝置的行程(表示I號驅動裝置所在軌道的樓板位移值)為基準，所述四驅表示四個驅動裝置；當按下上升/下降操作按鈕後，所述四個驅動裝置會首先進行碼值清零，即將原來的記錄位移值清除掉，然後四個驅動裝置進行軟啟動，軟啟動結束後四驅全電壓運轉；然後所述位移環矯正裝置就會根據各個位移檢測器反饋的行程值(即表示位移值)進行比較判斷，具體包括以下步驟301?302:
[0093]步驟301、1號驅動(此處的驅動為驅動裝置的簡稱)的行程是否大於其它三個驅動裝置中最小行程3cm(即最大門限值)，如果是則發出超出失衡極限報警，同時發出四驅全部停止運行的制動信號；否則繼續下一步判斷。
[0094]步驟302、1號驅動的行程是否大於其它三個驅動中最小行程lcm(即指定門限值)，如果是則I號驅動輸出的電壓遞減，即降低該I號驅動對樓板的驅動速度，經過8ms周期的延時後重新進行上述比較判斷過程；否則I號驅動還是全電壓輸出，其對樓板的驅動速度不變，經過8ms周期的延時後重新進行上述比較判斷過程。
[0095]所述對2、3、4號驅動裝置的位移反饋控制流程與上述比較判斷過程相同，即也執行上述步驟301和302，只不過以其自身行程作為基準進行比較，而且也是每8ms為周期重複執行。
[0096]圖4為本發明所述可升降樓板控制系統的電流環矯正裝置執行的載荷檢測反饋控制流程圖。參見圖4，控制系統採用電流環作為控制外環，既可以作為直接變量用作系統的過流(載)保護，又可以作為負載的檢測手段，實時保證負載載荷在可控範圍內。同樣，本系統獨立檢測每套驅動裝置的載荷電流，因此可以檢測樓板各角落的載荷，也可以總體估算樓板整體載荷。在樓板啟動時通過檢測載荷，在運行過程中進行載荷補償，保證樓板平穩運行。當出現載荷異常時可及時預警，直至停止保護。
[0097]具體的，如圖4所示，當進行上升/下降操作後，所述四個驅動裝置進行上升/下降驅動，然後所述電流環矯正裝置就會根據各個電流採樣器反饋的電流值進行比較判斷，具體包括以下步驟401?402:
[0098]步驟401、I號驅動的電流是否大於500KG載荷電流值(即最大載荷電流)，如果是則發出超出失衡極限報警，同時發出四驅全部停止運行的制動信號；否則繼續下一步判斷。
[0099]步驟402、1號驅動的電流是否大於其它三個驅動中的最大電流N，如果是則I號驅動輸出的電壓按比例遞減M，即降低該I號驅動對樓板的驅動速度，經過8ms周期的延時後重新進行上述比較判斷過程；否則I號驅動還是全電壓輸出，其對樓板的驅動速度不變，經過8ms周期的延時後重新進行上述比較判斷過程。
[0100]所述對2、3、4號驅動裝置的電流反饋控制流程與上述比較判斷過程相同，即也執行上述步驟401和402，只不過以其自身電流作為基準進行比較，而且也是每8ms為周期重複執行。
[0101]圖5為本發明所述可升降樓板控制系統的傾角環矯正裝置執行的樓板傾角檢測反饋控制流程圖。本系統額外增加的一層基於傾角檢測的安全保障環路，在運行過程中，以略降低的傾角預警閥值，優先實現系統的平穩提升，當樓板運行到預設位移時，通過利用反饋的傾角傳感器值微調樓板，進一步調平樓板，提高用戶的舒適度。
[0102]具體的，參見圖1d和圖5，當進行上升/下降操作後，所述四個驅動裝置進行上升/下降驅動，並控制8ms周期延時，即每8ms啟動一次雙軸傾角傳感器檢測以及對應的比較判斷，具體包括:
[0103]步驟501、X軸傾角或Y軸傾角是否大於正負0.5度，如果是則發出超出失衡極限報警，同時發出四驅全部停止運行的制動信號；否則繼續下一步判斷。
[0104]步驟502、
[0105]對於X軸傾角，如果X軸傾角為正且大於正0.2度，則I號驅動輸出電壓按比例遞減M，之後跳到步驟503 ;如果X軸傾角為正且小於等於正0.2度，則I號驅動輸出電壓不變，即還是全電壓輸出，並跳到步驟503 ;如果X軸傾角為負且大於負0.2度，則3號驅動的輸出電壓按比例遞減M,之後跳到步驟503 ;如果X軸傾角為負且小於等於負0.2度，則3號驅動的輸出電壓不變，還是全電壓輸出，並跳到步驟503。
[0106]對於Y軸傾角，如果Y軸傾角為正且大於正0.2度，則2號驅動輸出電壓按比例遞減M，之後跳到步驟503 ;如果Y軸傾角為正且小於等於正0.2度，則2號驅動輸出電壓不變，即還是全電壓輸出，並跳到步驟503 ;如果Y軸傾角為負且大於負0.2度，則4號驅動的輸出電壓按比例遞減M,之後跳到步驟503 ;如果Y軸傾角為負且小於等於負0.2度，則4號驅動的輸出電壓不變，還是全電壓輸出，並跳到步驟503。
[0107]步驟503、在8ms周期延時之後，重啟傾角傳感器檢測，並返回步驟501重新進行比較判斷。
[0108]圖6為本發明所述可升降樓板控制系統樓板上/下靜態平衡控制流程圖，將安裝在樓板四條軌道上的四個上升限位開關整調到同一水平高度，四個下降限位開關也整調到同一水平高度。其具體過程包括:當按下上升/下降操作按鈕後，所述四個驅動裝置會同時進行軟啟動，軟啟動結束後四驅全電壓運轉；然後進行上述圖3、4、5所述的驅動平衡控制過程，並且在此過程的同時進一步分別判斷每一個驅動裝置是否到達對應的上升/下降限位點，如果到達則該驅動裝置的電機停止運行，否則繼續進行所述驅動平衡控制過程並進一步判斷每一個驅動裝置是否到達對應的上升/下降限位點，直到四個驅動裝置的電機都停止運行，樓板上/下達到靜態平衡。
[0109]本發明通過控制多路電機為執行機構，以轉速、電流、傾角等測量值為反饋的實時運動控制系統，採用全閉環反饋控制和交叉耦合同步控制策略，具有較高的精確性、穩定性和實時性，並且在位移環和電流環雙環控制的基礎上額外增加了一層基於水平傾角檢測的專用安全環，進一步了強化系統的冗餘性、安全性和魯棒性，採用這種自動控制系統使用靈活、安全性高、運行噪音低等優點。
[0110]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
【權利要求】
1.一種可升降樓板的控制系統，其特徵在於，包括: 控制器，用於接收控制指令，按照控制指令向相應器件發出相應控制信號； 設置在可升降樓板的各升降軌道上的驅動裝置，每個驅動裝置都包括電機及其驅動器，所述驅動器與所述控制器電連接，用於接收控制器的控制信號，向所述電機發出驅動信號以觸發電機驅動所述可升降樓板進行升降； 設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器電連接的上升限位開關和下降限位開關，用於檢測可升降樓板的升降位置；所述上升限位開關具體用於在檢測到可升降樓板上升到該上升限位開關處時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行；所述下降限位開關具體用於在檢測到可升降樓板下降到該下降限位開關處時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行； 與可升降樓板的每個升降軌道對應的、且與所述控制器電連接的位移檢測器，用於檢測本升降軌道上的樓板的位移值，將位移值發送給所述控制器； 位移環矯正裝置，用於接收各位移檢測器的位移值並進行比較判斷:針對每一個位移檢測器的位移值，如果該位移值與其它位移值的差值大於指定門限值，則向該位移值對應軌道的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號，以觸發該驅動裝置減小對應電機的輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述位移環矯正裝置進一步進行後續比較判斷:針對每一個位移檢測器的位移值，如果該位移值與其它位移值的差值大於最大門限值，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括: 設置在可升降樓板升降軌道上的、且與所述控制器電連接的上升極限開關和下降極限開關，用於檢測可升降樓板的升降位置；所述上升極限開關具體設置在所述上升限位開關上方的指定位置，用於在檢測到可升降樓板上升到該上升極限開關處時，向控制器發送斷電控制指令，所述控制器在收到斷電控制指令後向所有驅動裝置發送斷電信號，以切斷所有驅動裝置的電源；所述下降極限開關具體設置在所述下降限位開關下方的指定位置，用於在檢測到可升降樓板下降到該下降極限開關處時，向控制器發送斷電控制指令，所述控制器在收到斷電控制指令後向所有驅動裝置發送斷電信號，以切斷所有驅動裝置的電源。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括: 設置在所述每個驅動裝置中的、且與所述控制器電連接的電流採樣器，用於檢測本驅動裝置的電機電流，將電流值發送給所述控制器； 電流環矯正裝置，設置在所述控制器內部，用於接收各電流採樣器的電流值並進行比較判斷:針對每一個電流採樣器的電流值，如果該電流值大於其它電流值中的最大值、且小於等於最大載荷電流，則向該電流值對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號，以觸發該驅動裝置減小對應電機的輸出電壓；如果該電流值大於最大載荷電流，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行。
5.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括: 安裝在所述可升降樓板的中心位置、且與控制器電連接的雙軸傾角傳感器，用於檢測所述可升降樓板在水平面X軸、Y軸方向上的傾角，將傾角發送給控制器； 傾角環矯正裝置，設置在所述控制器內部，用於接收所述雙軸傾角傳感器的所述X軸和Y軸上的傾角並進行比較判斷:如果所述X軸或Y軸上的傾角大於最大正負度數，則向所述所有的驅動裝置發送制動信號，以觸發所有驅動裝置的電機停止運行，否則繼續後續比較判斷:如果X軸上的傾角為正向、且大於指定度數，則向該X軸正向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號；如果X軸上的傾角為負向、且大於指定度數，則向該X軸負向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號；如果Y軸上的傾角為正向、且大於指定度數，貝IJ向該Y軸正向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號；如果Y軸上的傾角為負向、且大於指定度數，則向該Y軸負向對應的驅動裝置發送減小輸出電壓的控制信號。
6.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括: 上升光幕傳感器，設置在所述可升降樓板上方的指定位置，且與所述可升降樓板非固定，用於水平射出覆蓋整個可升降樓板面積的光幕，在檢測到光幕被遮擋時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行； 下降光幕傳感器，設置在所述可升降樓板下方的指定位置，且與所述可升降樓板固定，用於水平射出覆蓋整個可升降樓板面積的光幕，在檢測到光幕被遮擋時，向控制器發送制動控制指令，所述控制器在收到制動控制指令後向驅動裝置發送制動信號，以觸發電機停止運行。
7.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， 所述位移檢測器為碼盤檢測器，安裝在對應升降軌道的驅動裝置的電機上，通過檢測電機轉速間接確定本升降軌道上的樓板的位移值； 或者，所述位移檢測器為直接位移檢測器，安裝在對應升降軌道上，用於直接檢測本升降軌道上的樓板的位移值。
8.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，該系統進一步包括:與所述驅動裝置數量相同的分散報警指示器，分別設置在每個驅動裝置對應的位置上，與所述控制器電連接，所述驅動裝置的運行信息反饋到所述控制器，所述控制器判斷反饋的運行信息，在運行異常的情況下向對應驅動裝置的分散報警指示器發送報警信號，收到報警信號的分散報警指示器觸發報警。
9.根據權利要求1至8任一項所述的系統，其特徵在於，所述可升降樓板的升降軌道的數量至少為四個。
10.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， 該系統進一步包括:無線遙控器和無線遙控接收模塊，所述無線遙控器上設置有可升降樓板的控制按鈕，根據控制按鈕的觸發動作輸出對應的控制指令給無線遙控接收模塊；所述無線遙控接收模塊與所述控制器電連接，用於將收到的控制指令傳送給所述控制器； 或者，該系統進一步包括:網際網路連接模塊，與所述控制器電連接，用於接入網際網路，接受來自網際網路的控制指令，將收到的控制指令傳送給所述控制器。
【文檔編號】E04B5/43GK104477825SQ201410686123
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】石建立 申請人:北京凱必盛自動門技術有限公司