屏蔽門(mén)門(mén)控器設(shè)計(jì)

劉沖 許卓

【摘要】地鐵屏蔽門(mén)沿站臺(tái)邊緣布置，將車站站臺(tái)與行車隧道區(qū)域隔離。減少列車運(yùn)行噪音和活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)的影響，同時(shí)防止人員跌落軌道產(chǎn)生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環(huán)境。 屏蔽門(mén)門(mén)體結(jié)構(gòu)主要包括滑動(dòng)門(mén)、應(yīng)急門(mén)、端門(mén)、固定門(mén)。其中滑動(dòng)門(mén)就是與列車門(mén)一一對(duì)應(yīng)且同步開(kāi)關(guān)的門(mén)，屏蔽門(mén)門(mén)控器是每個(gè)滑動(dòng)門(mén)的門(mén)控制器，接收中央接口盤(pán)PSC的命令控制滑動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)硬線和通訊線傳遞門(mén)的狀態(tài)信號(hào)。

【關(guān)鍵詞】屏蔽門(mén)；控制系統(tǒng)；門(mén)控器；DCU；通訊網(wǎng)絡(luò)

1引言

地鐵屏蔽門(mén)沿站臺(tái)邊緣布置，將車站站臺(tái)與行車隧道區(qū)域隔離。減少列車運(yùn)行噪音和活塞風(fēng)對(duì)站臺(tái)的影響，防止人員跌落軌道產(chǎn)生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環(huán)境。屏蔽門(mén)系統(tǒng)由門(mén)體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)主要包括中央接口盤(pán)、門(mén)控器、站臺(tái)端頭控制盒、緊急控制盤(pán)以及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。下面主要介紹一下門(mén)控器。

2門(mén)控器的組成及接口

門(mén)控器的主要作用就是接收中央接口盤(pán)PSC系統(tǒng)的開(kāi)、關(guān)門(mén)命令，控制本單元門(mén)體開(kāi)、關(guān)動(dòng)作，同時(shí)向監(jiān)控系統(tǒng)反饋門(mén)內(nèi)部的狀態(tài)信息。門(mén)內(nèi)的主要控制部件有就地控制盤(pán)LCB、電磁鎖、直流無(wú)刷電機(jī)、開(kāi)關(guān)門(mén)位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)、指示燈等。就地控制盤(pán)LCB安裝在的屏蔽門(mén)頂箱門(mén)楣上，具有隔離/自動(dòng)/手動(dòng)關(guān)/手動(dòng)開(kāi)四個(gè)檔位，處于“隔離”位置時(shí)，單個(gè)滑動(dòng)門(mén)單元與系統(tǒng)隔離,在“自動(dòng)”位置由系統(tǒng)PSC進(jìn)行控制，手動(dòng)關(guān)/手動(dòng)開(kāi)實(shí)現(xiàn)對(duì)單門(mén)的開(kāi)、關(guān)動(dòng)作。電磁鎖是一套鎖機(jī)構(gòu)。能夠通過(guò)電氣控制達(dá)到“鎖緊”和“解鎖”門(mén)體的動(dòng)作，直流無(wú)刷電機(jī)是門(mén)體的驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)皮帶帶動(dòng)兩個(gè)門(mén)扇動(dòng)作達(dá)到開(kāi)、關(guān)門(mén)目的，開(kāi)、關(guān)門(mén)位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)采用行程開(kāi)關(guān)，用來(lái)檢測(cè)門(mén)的“關(guān)閉”和“打開(kāi)”狀態(tài)。指示燈安裝在每個(gè)滑動(dòng)門(mén)頂箱的前蓋板上，用來(lái)警示乘客。開(kāi)、關(guān)門(mén)過(guò)程中指示燈閃爍(1S)，門(mén)故障時(shí)快速閃爍（0.5S），門(mén)打開(kāi)狀態(tài)點(diǎn)亮，其它情況下熄滅。

3硬件設(shè)計(jì)

核心控制芯片采用微芯PIC30F6010A16位單片機(jī)，該單片機(jī)具有DSP內(nèi)核、PWM電機(jī)控制模塊、4K的EEPROM、8路輸入捕捉、 2.5V~5.5V的寬電壓工作范圍以及工業(yè)級(jí)工作溫度范圍。同時(shí)支持在線串口編程，響應(yīng)速度等各方面非常適合屏蔽門(mén)門(mén)控器控制需求。

3.1信號(hào)輸入接口

就地控制盤(pán)LCB、開(kāi)關(guān)門(mén)位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)、應(yīng)急門(mén)、端門(mén)均采用無(wú)源節(jié)點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)過(guò)光耦隔離后輸入到單片機(jī)，單片機(jī)檢測(cè)到信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)控制。

3.2電磁鎖電路

電磁鎖采用24V電磁鐵,通過(guò)電磁鐵鐵芯帶動(dòng)鎖桿達(dá)到“鎖緊”和“解鎖”目的,在“鎖緊”和“解鎖”的位置設(shè)置檢測(cè)開(kāi)關(guān), 電磁鐵驅(qū)動(dòng)采用繼電器控制,單片機(jī)通過(guò)繼電器給電磁鐵加電,鎖芯被抽出,解鎖;解鎖檢測(cè)開(kāi)關(guān)將信號(hào)送回單片機(jī),單片機(jī)確認(rèn)鎖已被解開(kāi),達(dá)到了解鎖的閉環(huán)控制,當(dāng)門(mén)需要“鎖緊”時(shí),單片機(jī)通過(guò)繼電器將電磁鐵斷電,電磁鐵鐵芯由于重力作用落下達(dá)到鎖緊目的,“鎖緊”檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到該信號(hào)將其反饋到單片機(jī)，達(dá)到閉環(huán)控制的目的。

3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)器件采用三菱的PS21767 智能功率器件，電機(jī)采用110V直流無(wú)刷電機(jī)，位置反饋采用霍爾器件反饋，根據(jù)不同的反饋信號(hào)控制相應(yīng)的開(kāi)關(guān)管通斷，達(dá)到電子換向的目的。通過(guò)執(zhí)行不同時(shí)序控制達(dá)到“正轉(zhuǎn)”“反轉(zhuǎn)”的目的，從而達(dá)到開(kāi)、關(guān)門(mén)的目的。根據(jù)每個(gè)霍爾信號(hào)變化的時(shí)間間隔可以計(jì)算出電機(jī)的速度，升高單片機(jī)輸出口的占空比可以提高電機(jī)的速度；降低占空比可以降低電機(jī)的速度,從而達(dá)到了調(diào)速的目的，使電機(jī)按照規(guī)定的曲線進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示

3.4通訊接口

控制芯片采用MAX485, 該芯片具有良好的溫度特性、速度特性以及較寬的工作電壓范圍。

通訊接口采用雙RS485接口，兩路接口同時(shí)工作，當(dāng)任一接口出現(xiàn)問(wèn)題都能保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，同時(shí)采取隔離措施使內(nèi)部控制電路與通訊網(wǎng)絡(luò)隔離，能夠保證通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3.5指示燈接口

指示燈接口采用TIL127光耦驅(qū)動(dòng)，該光耦的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到150mA，可直接驅(qū)動(dòng)指示燈，指示燈的狀態(tài)（亮、滅、閃）由單片機(jī)控制光耦的通斷完成。

4軟件設(shè)計(jì)

采用C語(yǔ)言，模塊化設(shè)計(jì)。主要包括主程序模塊、輸入狀態(tài)檢測(cè)及輸出控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電磁鎖控制模塊、定時(shí)器中斷模塊、通訊中斷模塊以及保護(hù)和故障判定模塊。

主程序是一個(gè)是死循環(huán)，在主程序中循環(huán)調(diào)用輸入狀態(tài)檢測(cè)模塊，然后根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)控制模塊的調(diào)用。電機(jī)的霍爾狀態(tài)采用輸入捕捉模式。保證響應(yīng)速度和控制精度。

通訊采用中斷方式，當(dāng)外部有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)首先進(jìn)行中斷，中斷執(zhí)行結(jié)束后再返回主程序，保證通訊響應(yīng)的及時(shí)性。

5結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)家大力發(fā)展軌道交通行業(yè)，僅大陸地區(qū)就已經(jīng)有28個(gè)城市在建或已建成地鐵， 屏蔽門(mén)作為軌道交通行業(yè)的一個(gè)重要組成部分，市場(chǎng)前景非常廣闊，作為屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)的主要部件門(mén)控器，也將有更加廣泛的市場(chǎng)空間。

參考文獻(xiàn)

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［2］陳海輝 胡躍明 熊建明 地鐵屏蔽門(mén)控制系統(tǒng)方案 2002

［3］紀(jì)志成 沈艷霞 姜建國(guó)一種新型的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模糊PI智能控制 2003

（作者單位：沈陽(yáng)博林特電梯股份有限公司）