模块化的门驱动控制系统以及模块化的门驱动系统的制作方法

本发明涉及一种用于控制和/或调节电驱动马达的、模块化的门驱动控制系统，所述驱动马达在不同的应用中、例如在电梯中、在站台处或在机床处用于打开或关闭门或门扇。本发明还涉及一种具有这种门驱动控制系统的、模块化的门驱动系统。

背景技术：

门驱动控制装置在多种不同的应用中使用，并且必须在那里实现不同的驱动任务。对此的实例是门的驱动器、尤其是滑动门，在电梯中、在站台上以进行登车控制，在入口处和在建筑物之内，或者用于在工业环境中保护人员，例如在机床处。

具有这种门驱动控制装置的门驱动器的实例在EP 1 894 877 A2、DE 10 2011 004 019 A1和EP 1 102 390 A2中公开。

例如使用直流马达或新型电子换向的无电刷的永磁激励的同步马达，其具有或没有连接在下游的传动器。

在此，必须移动具有唯一的门扇的门或具有两个门扇的门。在门或门扇的重量小的情况下，在此通常仅存在唯一的驱动马达，所述驱动马达例如经由齿形皮带和转向机构来移动两个门扇。较重的门又为每个门扇装有一个甚至多个驱动马达。在一些应用中，因此，多个不同的门或其门扇在时间上彼此同步地移动。

在此，在具有电网电压不同和电压质量不同的供电网的、不同的国家中能够使用门驱动控制装置。

门驱动控制装置和驱动马达的装入情况在不同情况中也能够是不同的。

因此，常常必须为每种应用或驱动任务分别设计特别的门驱动控制装置，这与耗费及成本联系在一起。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，将门驱动控制装置匹配于不同应用的耗费降低。

所述目的的解决方案通过具有权利要求1的特征的模块化的门驱动控制系统实现。该门驱动控制系统的有利的设计方案分别是从属权利要求1至13的内容。包括这种模块化的门驱动控制系统的、模块化的门驱动系统是权利要求14的内容。该门驱动系统的有利的设计方案分别是从属权利要求15至17的内容。

用于控制和/或调节电驱动马达的、根据本发明的模块化的门驱动控制系统，所述驱动马达在不同的应用中、例如在电梯中、在站台处或在机床处用于打开或关闭门或门扇，具有：至少一个不取决于应用地设计的马达控制单元，以产生用于对连接到其上的电驱动马达馈电的输出电压，其中马达控制单元具有用于取决于经由通信连接获得的控制命令地控制和/或调节输出电压的装置；和多个分别取决于应用地不同地设计的外围匹配单元，所述外围匹配单元用于将一个马达控制单元或多个马达控制单元匹配于不同的应用中的一个。这一个马达控制单元或多个马达控制单元为了传输用于分别连接于其上的驱动马达的电功率而能够经由共同的中间回路、优选直流电压中间回路能选择地与外围匹配单元中的每一个连接。在此，至少一个马达控制单元具有用于取决于经由通信连接获得的控制命令地控制和/或调节输出电压的装置、优选为微控制器。

用于特定应用的门驱动控制装置于是由专门匹配于该应用的外围匹配单元和一个或多个不取决于应用的马达控制单元组成，所述马达控制单元经由中间回路彼此连接。

因此，在马达控制单元与其通常多个工程上尤其高要求的且复杂的、用于驱动马达(例如用于转速传感器的传感器信号)的接口处，不需要取决于应用的匹配，由此能够避免对这种匹配所需的耗费和由此引起的误差。

在此，通过中间回路、尤其是直流电压中间回路，能够灵活地有选择地运行在共同的力轴上的、即具有相同的电压和/或频率的一个或多个驱动马达或马达控制单元。由此，例如能够代替借助大的驱动器而是借助多个小的驱动器来驱动较重的门，所述小的驱动器能够更容易地安装在现有的安装空间中，由此又能够降低装入门驱动控制装置或门驱动器的匹配耗费，并且甚至实现完全新型的驱动器设计。非常有利的是，通过外围单元能够提供唯一的中央的馈送点和到上级的控制装置的、唯一的中央的通信接口。

中间回路也能够用于，同步地驱动多个驱动马达，或者为了节约能量而将一些驱动马达的出现的制动能量经由中间回路用于加速其他的驱动马达。

外围设备也能够用于门驱动控制装置或门驱动器的、取决于应用的能量管理，例如用于降低待机消耗(例如切断放电电阻，完全地切断经由中间回路连接的马达控制单元的供应，隔开电网供电)。此外，外围匹配单元能够用于提供马达控制单元的电路状态和检测到的变量。

不取决于应用的马达控制单元在应用微控制器的情况下能够具有用于精确控制功率部件的、安全电路的和对应的传感设备的必要的运算性能。

因此，能够提供模块化的门驱动控制系统，其具有多个取决于应用的外围匹配单元和仅少量的不取决于应用的马达控制单元，所述马达控制单元在不需要专门匹配的情况下能够用于多种应用和驱动任务。在此，马达单元能够再次应用，在其结构方面能够优化，并且在没有应用匹配的情况下进行批量生产。

利用根据本发明的模块化的门驱动控制系统实现的门驱动控制装置，由于中间回路也实现将外围匹配单元与马达控制单元和连接到其上的驱动马达在空间上的分开。由此，可以灵活地匹配不同的安装空间或优化马达控制单元的结构空间，由此同样能够降低匹配耗费。温度或电磁兼容(EMV)敏感的构件能够有针对性地安装在外围匹配单元中，由此能够避免用于冷却或用于电磁兼容(EMV)措施的耗费。在电梯门驱动控制装置的情况下，马达控制单元例如能够设置在电梯厢的上侧上或在电梯厢的位于电梯门之上的正面上。于是，外围匹配单元例如能够以从电梯厢的内部空间可触及的情况下设置在电梯厢的内部空间中的开关操作面板后方。在机床的情况中，外围匹配单元例如能够设置在开关柜中并因此具有相对小的保护程度，并且马达控制单元和连接于其上的驱动马达以高的保护程度设置在原本的机床中。

外围匹配单元优选具有：取决于应用的输入接口，所述输入接口尤其用于供电、用于控制信号和/或用于与上级的控制装置通信；和不取决于应用的输出接口，所述输出接口用于连接到中间回路上并且用于至马达单元的通信连接。经由通信连接能够在中央由外围匹配单元也利用新的参数或新的固件对马达单元进行编程。

根据另一有利的设计方案，外围匹配单元具有装置、优选微控制器，其用于控制外围匹配单元并且用于取决于应用地产生用于马达单元的控制命令。马达单元能够经由通信连接能选择地与外围匹配单元中的每一个连接，以便将控制命令传输至马达单元。因此，不必在上级的控制装置中产生用于马达单元的控制命令，而是能够在外围匹配设备中实现，由此能够避免设置在上级的控制装置中的匹配耗费。

为了将门驱动控制装置匹配于不同的供电网，外围匹配单元优选设计用于，使得其将施加在用于供电的取决于应用的接口上的、取决于应用的输入电压变换成用于中间回路的、不取决于应用的输出电压。

外围匹配单元有利地设计用于，使得其实现用于准备输入侧的供电电压的、如下取决于应用的功能中的一个或多个：防止短路的保险，对供电电压整流，用于提高的电磁抗干扰性的网络滤波，功率因数校正，防止电网过压或欠压的保护。

此外，外围匹配单元优选设计用于，使得其实现用于驱动马达的制动运行的、如下取决于应用的功能中的一个或多个：电的稳流电阻连同用于限制在发电机式的马达运行中的中间回路电压的控制，为加速中的稍后的使用存储制动能量，将制动能量反馈回供电网络中。

为了至少暂时地确保在外部的供电失效的情况下门驱动控制系统的运行能力，外围匹配单元能够包括备用电源装置(Notstromeinrichtung)，所述备用电源装置例如实现到副供电装置(例如电池供电装置)的切换。

有利地，外围匹配单元设计用于，使得其实现对门驱动控制装置的取决于应用的操作和观察，进而使得门驱动控制装置的起动、运行和维护更容易。

此外，外围匹配单元优选设计用于，在多个连接在其上的马达控制单元中将驱动马达的运动过程在时间上同步。

根据另一有利的设计方案，外围匹配单元具有用于与信息物理系统(Cyber-Physisches System)耦联的装置。其能够被理解为具有机械的和电子的零部件的、信息技术的、软件技术的组件的联合体，所述零部件经由数据基础设施、例如因特网彼此通信。由此，可以将门驱动控制装置接合到自组织的、适应的能量管理系统中。在此，用于耦联到信息物理系统上的装置有利地包括实时运行环境和调节的系统，门驱动控制装置在其预设的极限内灵活地遵循所述调节，并灵活地遵循由耦联到信息物理系统上的另外的系统(例如，其他的门驱动控制装置)通知的当前的情况，从而通过整个系统以调节控制的方式实时地完成特定的任务(例如在总能量消耗方面的预设)。这例如能够引起的是，外围匹配单元在特定的时间(例如在周末、在假期、在放假时间、在运行关闭日)降低待机消耗(例如切断放电电阻、完全地切断经由中间回路连接的马达控制单元的供应，隔开电网供电)。

马达控制单元优选具有：不取决于应用的输入接口，其尤其用于连接到中间回路上并且用于到外围匹配单元的通信连接；和尤其用于连接驱动马达的、不取决于应用的输出接口。

此外，马达控制单元有利地具有用于检测与安全相关的信息的、至少一个安全的输入端，由此分散地直接在本地在驱动马达中实现所述与安全相关的信息的处理并产生相应的安全反应。

根据本发明的模块化的门驱动系统包括上面阐述的门驱动控制系统，其扩展有多个不同的、不取决于应用地设计的驱动单元，所述驱动单元具有分别用于连接到马达单元上的驱动马达。

在此，驱动单元能够具有电马达，所述电马达设计为无传动的、围绕转动轴线旋转转动的马达，所述电马达的在转动轴线方向上的扩展小于其垂直于转动轴线的扩展(有时也称为“扁平马达(Flachmotor)”)。这种马达能够借助其转动轴线垂直于门的运动方向地布置，进而在不需要连接在下游的传动器的情况下尤其简单地在电梯门之上布置在电梯厢的正面上。

替选地，驱动单元能够包括围绕转动轴线旋转转动的电马达，所述电马达具有在输出侧连接在下游的传动器、尤其是角传动器。具有传动器的这种马达同样能够在电梯门之上布置在电梯厢的正面上，其中其转动轴线因此沿门的运动方向延伸。

为了简化在本地的安装并为了避免错误连接，能够在这两种情况下将马达控制单元与连接到其上的马达机械地连接，并且尤其形成预安装单元。

但是，另外的驱动解决方案也是可行的。因此，马达例如也能够设计为直线马达(Linearmotor)。

附图说明

本发明以及根据从属权利要求的特征的本发明的其他有利的设计方案在下面根据实施例以附图详细阐述；其中示出：

图1示出模块化的门驱动控制系统，

图2示出模块化的门驱动系统，

图3示出外围匹配单元，

图4示出马达控制单元，

图5-8示出用于由根据本发明的模块化的门驱动系统实现的门驱动控制装置或门驱动器的实例，

图9-15示出用于根据图5和6的门驱动器的、示例性的安装情况，

图16示出由根据本发明的模块化的门驱动系统实现的站台门系统。

具体实施方式

图1示出用于控制和/或调节电驱动马达的、模块化的门驱动控制系统1的简化的示意图，所述驱动马达用于在不同的应用中打开和关闭门或门扇。门驱动控制系统1包括三个取决于应用地不同地设计的外围匹配单元2a，2b，2c以及两个不同的不取决于应用地设计的马达单元3a，3b。

应用例如能够是在电梯中、在站台处或在机床处的门。因此，外围匹配单元2a例如设计用于驱动电梯门，外围匹配单元2b设计用于驱动站台门，并且外围匹配单元2c设计用于驱动机床门。

马达控制单元3a，3b不取决于应用地设计，但是在其结构大小和工作能力方面进行区分。

图2示出在至模块化的门驱动系统10的扩展中的、模块化的门驱动控制系统1的简化的示意图。门驱动系统10除了包括已经结合图1阐述的外围匹配单元2a，2b，2c和马达单元3a，3b之外，附加地包括不同的不取决于应用地设计的驱动单元4a，4b，4c，4d，4e，所述驱动单元分别包括电驱动马达5。

驱动单元4a，4b分别具有电马达5，所述电马达设计为无传动的、围绕转动轴线6旋转转动的马达，其在转动轴线6的方向上的扩展小于其垂直于转动轴线6的扩展。这种马达有时也称作为“扁平马达”。这两个驱动单元4a，4b原理上结构相同，但是在其结构大小和工作能力方面进行区分。

驱动单元4c，4d分别包括围绕转动轴线6旋转转动的电马达5和在输出侧连接到其上的传动器7、尤其是角传动器。这两个驱动单元4c，4d原理上结构相同，但是在其结构大小和工作能力方面进行区分。

驱动单元4e设计为直线驱动器(Linearantrieb)。

图3示出外围匹配设备2a，2b，2c的原理结构，其中实际的设计方案因此是取决于应用的。如所示出的那样，外围匹配设备2a，2b，2c具有用于控制外围匹配单元的和用于取决于应用地产生用于马达控制单元的控制命令的、可编程的微控制器21作为中央的部件。

此外，外围匹配设备2a，2b，2c具有：取决于应用的输入接口，其尤其用于供电、用于控制信号和/或用于与设置在上级的控制装置通信；和不取决于应用的输出接口，其用于中间回路71并用于与马达单元通信连接。在图3中示出的外围匹配设备2a，2b，2c的情况中，取决于应用的接口是：

-用于连接到外部的供电网9上的接口21，

-通信接口35，例如用于经由PROFINET、PROFIBUS、CAN、以太网、RS485、USB进行通信的通信接口，

-继电器输出端36，

-数字输入端37，

-模拟输入端38，

-安全输入端/输出端39，

-可选地用于耦联到信息物理系统上的组件40。

不取决于应用的输出接口是：

-用于连接到中间回路71、尤其是直流电压中间回路上的接口22，

-用于连接到马达控制单元的通信连接72的接口23。

为了将门驱动控制装置匹配于不同的供电网9，外围匹配设备2a，2b，2c优选设计用于，使得其将取决于应用的输入电压变换成用于中间回路71的、不取决于应用的输出电压，所述输入电压施加在用于供电的取决于应用的接口21上。对此，外围匹配设备2a，2b，2c实现用于准备输入侧的供电电压的、下述取决于应用的功能中的一个或多个：防止短路的保险，对供电电压整流，用于提高的电磁抗干扰性的网络滤波，功率因数校正，防止电网过压或欠压的保护。

外围匹配设备2a，2b，2c对此具有由微控制器21控制的功率部件，所述功率部件包括下述部件中的一个或多个：输入变压器24、滤波和整流组件25、过压保护组件26、功率因数校正滤波器27、直流电压中间回路过滤器29和电路保护器30。

此外，外围匹配设备2a，2b，2c优选实现下述用于驱动马达的制动运行的、取决于应用的功能的一个或多个：电的稳流电阻，连同通过制动斩波器28限制在发电机式的马达运行中的中间回路电压的控制，为加速中的稍后的使用存储制动能量，将制动能量反馈回供电网络9中。

有利地，外围匹配设备2a，2b，2c实现对门驱动控制装置的取决于应用的操作和观察，进而简化了起动和维护。外围匹配设备2a，2b，2c对此具有：取决于应用的状态指示器32(例如以LED形式)，显示器33和/或输入元件34，例如键盘、按键。

此外，存在低压供电组件31。

用于耦联到信息物理系统上的组件40包括实时运行环境和调节的系统，门驱动控制装置在其预设的极限之内灵活地遵循所述调节，并灵活地遵循由耦联到信息物理系统上的另外的系统(例如，其他的门驱动控制装置)通知的当前的情况，从而通过整个系统以调节控制的方式实时地完成特定的任务(例如在总能量消耗方面的预设)。这例如能够引起的是，外围匹配单元在特定的时间(例如在周末、在假期、在放假时间、在运行关闭日)降低待机消耗(例如切断放电电阻、完全地切断经由中间回路连接的马达控制单元的供应，隔开电网供电)。

为了在至少暂时地确保在外部的供电网络9失效的情况下门驱动控制系统的运行能力，外围匹配单元2a，2b，2c包括备用电源装置41，其例如实现到副供电装置(例如电池供电装置)的切换。在该运行情况下，为了节约能量能够通过微控制器21也降低中间回路71中的电压，和/或调整用于马达控制单元的控制命令。

如图4示出，马达控制单元3a，3b具有：不取决于应用的输入接口，其尤其用于连接到中间回路上并且用于到外围匹配单元的通信连接；和不取决于应用的输出接口，其尤其用于连接驱动马达。

详细地，马达控制单元3a，3b具有：

-用于连接到中间回路71、尤其是直流电压中间回路上的(不取决于应用的)接口52，

-用于连接到至外围匹配单元的通信连接72的(不取决于应用的)接口53，

-具有用于连接驱动单元4a，4b，4c，4d，4e的不取决于应用的接口64的输出级54，

-用于连接驱动单元4a，4b，4c，4d，4e的传感器8的不取决于应用的接口55，

-用于取决于经由接口53获得的控制命令地控制和/或调节输出电压的可编程的微控制器56，

-直流电压滤波组件57，

-供电装置58，

-扩展总线59，

-安全电路60，

-调试装置61，

-用于ICT支持的装置62，

-状态指示器63(例如以LED形式)，

-用于检测与安全相关的信息、例如光栅的安全的输入端64。

借助于安全的输入端64，分散地直接在本地在驱动单元4a，4b，4c，4d，4e中实现与安全相关的信息的检测和处理，并产生相应的安全反应。安全反应例如能够是将驱动单元4a，4b，4c，4d，4e安全地停住(SafeStop)或者安全地卸载转矩(SafeTorqueOff)。

借助图1至4中示出的模块化的门驱动系统10现在能够实现不同的门驱动控制装置，所述门驱动控制装置中的一些示例性地在图5至8中示出。

图5中示出的、用于移动电梯厢的门的门驱动器70包括用于电梯门的外围匹配单元2a、马达控制单元3a和连接到马达控制单元3a上的驱动单元，在此例如是驱动单元4c。外围匹配单元2a和马达控制单元3a彼此连接，以便经由直流电压中间回路71进行电功率传输，并且经由通信连接72传输用于控制和/或调节用于驱动单元4c的输出电压的控制命令。

图6中示出的、用于移动电梯厢的门的门驱动器75包括用于电梯门的外围匹配单元2a、两个马达控制单元3a和分别连接于其上的驱动单元，在此例如是驱动单元4a。外围匹配单元2a和马达控制单元3a彼此连接，以便经由直流电压中间回路71进行电功率传输，并且经由通信连接72传输用于控制和/或调节用于驱动单元4a的输出电压的控制命令。

图7中示出的、用于移动站台门的门驱动器76包括用于站台门的外围匹配单元2b、四个马达控制单元3b与分别连接于其上的驱动单元，在此例如是驱动单元4b。外围匹配单元2b和马达控制单元3b彼此连接，以便经由直流电压中间回路71进行电功率传输，并且经由通信连接72传输用于控制和/或调节用于驱动单元4b的输出电压的控制命令。

图8中示出的、用于移动机床的门的门驱动器77包括用于机床的外围匹配单元2c、两个马达控制单元3a与分别连接于其上的驱动单元4e。外围匹配单元2c和马达控制单元3a彼此连接，以便经由直流电压中间回路71进行电功率传输，并且经由通信连接72传输用于控制和/或调节用于驱动单元4e的输出电压的控制命令。

图9至图15示出根据图5和6的门驱动器的、示例性的安装情况。

图9在此示出电梯厢81，在所述电梯厢的正面82上设计门开口83。在正面82上设置有两个相同大小的、可相互移动的门扇84，85。门扇84，85的打开和关闭方向用附图标记86表示。用附图标记87表示的驱动机构，其用于移动门扇84，85并且固定在顶部承载件88上，所述顶部承载件又在电梯厢81的正面82的上方固定在门开口83上方。驱动机构87的实例在图10至15中示出。

在图10中示出的前视图中和在图11中示出的俯视图中示出的第一驱动机构87包括马达控制单元3a和驱动单元4c，其固定在顶部承载件88上。驱动单元4c在此包括围绕转动轴线旋转转动的电马达5和在输出侧连接在下游的角传动器7。在此，马达的转动轴线沿打开和关闭方向86延伸，并且角传动器7的轴的输出侧的自由端部垂直于打开和关闭方向86延伸。在角传动器7的轴的输出侧的自由端部上固定驱动小齿轮、驱动轮和皮带轮92或类似物。连同安置在顶部承载件88的相对置的端部上的转向辊94一起，皮带轮92引导粘塑性的齿带96，所述齿带将马达5的驱动力传输到门扇84，85上。替选地，代替齿带96，也能够使用齿条或扁平的绳。对应的外围匹配单元2a在空间上与马达控制单元3a分开地设置在电梯厢81中，例如设置在电梯厢81的内部空间中的开关操作面板后方，并且从那里也是可触及的(见图9)。从外围匹配单元2a到马达控制单元3a的功率传输经由未详细示出的直流电压中间回路进行。此外，在外围匹配单元2a和马达控制单元3a之间存在未详细示出的通信连接，该通信连接用于传输控制命令。马达控制单元3a和连接于其上的驱动单元4c彼此机械地连接并且形成预安装单元。

在图12中的前视图中示出的第二驱动机构87'与图10和11中示出的驱动机构87的区别在于，也驱动转向辊94。对此，设有另一马达控制单元3a和另一驱动单元4c与马达5和连接在下游的角传动器7。

在图13中的前视图中和在图14中的俯视图中示出的第三驱动机构87”包括马达控制单元3a和驱动单元4a，所述马达控制单元和驱动单元垂直于门扇84，85的运动方向86地依次固定在顶部承载件88上。在此，驱动单元4a包括电马达5，所述电马达设计为无传动的、围绕转动轴线旋转转动的马达，其在转动轴线的方向上的扩展小于其垂直于转动轴线的扩展。马达的转动轴线垂直于门扇84，85的打开和关闭方向86并且也垂直于电梯厢81的正面82。在输出侧将皮带轮92固定在马达5上。马达控制单元3a和连接于其上的驱动单元4a彼此机械地连接并且形成预安装单元。

在图15中的前视图中示出的第三驱动机构87”'与图13和14中示出的驱动机构87”的区别在于，也驱动转向辊94。对此，存在另一马达控制单元3a和具有马达5的另一驱动单元4a，所述马达具有垂直于门扇84，85的打开和关闭方向86的转动轴线。

在图12至图15中所示的情况中，给一个马达控制单元或两个马达控制单元共同地分配外围匹配单元，所述外围匹配单元在空间上与一个或多个马达控制单元分开地设置在电梯厢81中。例如，所述外围匹配单元设置在电梯厢81的内部空间中的开关操作面板后方，并且从那里也是可触及的(见图9)。从外围匹配单元到(多个)马达控制单元的功率传输经由未详细示出的直流电压中间回路进行。此外，在外围匹配单元和(多个)马达控制单元之间存在未详细示出的通信连接，该通信连接用于将控制命令传输至马达控制单元。

在图16中为了以单相简化示出的、用于站台门的门驱动系统100，包括外围匹配单元2b和八个马达控制单元3b与连接在其上的用于总共八个门或门扇101的驱动单元4a。外围匹配单元2b和八个马达控制单元3b彼此连接，以便经由直流电压中间回路71进行电功率传输，并且经由通信连接72传输控制命令。通过直流电压中间回路71能够在共同的力轴上、即以相同的电压和频率进而同步地运行马达控制单元3b或驱动单元4a。

对于驱动马达不必同时加速或制动的情况，能够通过时间同步来将马达控制单元3b的一部分以加速运行来运行，并且将马达控制单元3b的另一部分以制动运行来运行，进而为了节约能量和节约马达控制单元3b中的损失功率，经由中间回路72将一个驱动单元的出现的制动能量用于另外的驱动单元的加速。

在此，外围匹配单元2b在空间上与八个马达控制单元3b分开地设置。例如，外围匹配单元2b能够设置在开关柜中，并且马达控制单元3b能够设置在各个门上。