2017-06-20 16:20:20

導言

本文麵向智能通道閘機領域,針對傳統電平通訊或應用方獨立控製雙門通訊方式的通道閘機無法有效發送及接收通訊信息而出現應用方難於有效控製、易誤傷行人,運行無法同步,維護難以判斷出錯點、使用者無法有效掌握當前閘機狀態等問題,設計了一套基於RS232口+CAN轉發協議機製的智能閘機驅動方案,該方案采用基於RS232口+CAN通訊轉發方式並實行雙門通過CAN快速獲取對門信息技術,嵌入高性能伺服驅動控製技術及可靠的通訊判斷出錯及保密技術,解決了通道應用方無法快速掌握閘機狀況、閘機運行不平穩、雙門不同步、雙門狀態不一、雙門停機抖動等問題。涉及RS232通訊、CAN通訊、協議轉發機製、通訊出錯判斷處理機製、通訊保密機製、電機伺服驅動等相結合的技術。

一、係統組成

本係統由直流電源(24V至70V)、嘉昱機電伺服驅動器、閘機以及按鍵等構成。本係統以RS232協議接入應用方控製設備,實現方便簡易控製。本係統原理框圖如圖1所示:

 






圖1  基於RS232口+CAN轉發協議的智能通道閘框架圖




二、係統功能

1、伺服驅動器與外部通訊端口為RS232接口,RS-232是現在主流的串行通信接口之一,屬於全雙工通訊方式,可實時的與應用方設備交互狀態信息及數據。

2、雙驅動器之間采用CAN通訊為基礎,互相之間實時的交互信息與數據。CAN通訊是一種高性能和高可靠性的現場總線,他的支持分布式控製或實時控製為驅動器之間通訊提供有效的保障,保證閘機運行的同步與狀態的統一。

3、伺服電機驅動方式為全閉環控製,包括位置閉環、速度閉環和電流閉環;采用高穩定性編碼器作為位置環輸入單元,位置環輸出單元作為速度環輸入單元,配合優越的比例積分微分算法,確保閘門在運行過程中位置定位準確、響應快速、運行平穩、無抖動延遲等現象;電流閉環采用FOC矢量算法,確保電機無刺耳嘯叫、運行通暢無誤阻擋、力矩合適、使用壽命長。

4、多重防夾保護功能,由於采用位置閉環,實時監測實際位置與目標位置的偏差,當偏差角度大於用戶設定的位置防夾參數,係統將觸發位置防夾保護功能;由於采用電流閉環,實時監測實際電流與防夾保護電流的偏差,當閘機擺門受到阻擋,實際電流大於防夾保護電流時,將觸發電流防夾保護功能。加上紅外保護功能,多重保護功能大大降低誤傷人情形的出現。

5、防止暴力闖閘功能,采用位置閉環,若在關閘條件下檢測檢測當前位置超過設置闖閘位置則吸合離合鎖住閘門;采用電流閉環,若在關閘條件下檢測電流大於設定的闖閘電流時則吸合離合鎖住閘門。在鎖住閘門後驅動器關斷UVW相線輸出,防止繼續闖閘離合無法鎖住的情況下電流過高損壞驅動器。在無再次闖閘的條件下延時設定的時間後恢複至關閘位置,如此完成整個防止暴力闖閘功能。

三、智能擺閘工作流程及原理









圖2    基於RS232口+CAN轉發協議的智能通道閘工作流程框圖




① 閘門控製命令其中有用戶設備通過RS232端口下發的正反開關閘門、急停閘門、鎖緊釋放離合等命令,設置參數有設置閘機模式、開關門速度、開關門加速度、開關門角度及常用PID參數等;

② 閘門信息,伺服驅動器通過RS232返回當前閘門狀態(如開門到位、關門到位、找零中、開關門過程中等),此外還會返回閘門當前報警狀態及錯誤類型(如檢測霍爾失敗、欠壓、過壓、過流、過載等);

③ 轉發用戶設備所下發的門控命令及設置參數,同時將驅動器1門狀態信息通過CAN方式發送至驅動器2;

④ 將驅動器2門狀態信息通過CAN方式發送至驅動器1,通過與第③步相結合從而保證雙門的同步依據狀態的統一,如單門運行阻擋則對門同樣執行停機進入對軸阻擋狀態,單門被強製推閘則對門同樣執行抱鎖離合狀態;

⑤ 驅動器1鏈接閘門轉動以及執行鎖閘操作;

驅動器2鏈接閘門轉動以及執行鎖閘操作。




本方案的有益效果在於:

  1、簡化應用方使用難度,不用考慮雙門同步及雙門狀態統一問題,隻需下發門控命令及查詢狀態信息。

  2、運行效果較好,采用優化後的最新算法,極大的增加了閘門的運行速度,可達250MS;

  3、開關門過程閘門運行平穩,無過衝及抖動狀況。

  4、極高的安全性,多重安全保護模式,位置角度偏差保護及過流保護等多種保護措施,極大的降低了對行人的傷害;

  5、穩定性較高,當有強行闖閘或者暴力衝擊,控製器報警提示及自我恢複,並記錄數據;

結束語:

采用串口通訊加CAN同步機製,大大提高了智能通道閘的信息交互能力,增加客戶體驗感,降低設備維護難度。采用伺服電機作為執行機構,能帶來設備的功能大幅升級,給設備製造商多一個選擇。結合當前“一帶一路”的大環境,必將和我們的設備整體一起走向國際市場。給中高端通道閘機,安上一棵“中國芯”!

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