闸机控制装置和系统的制作方法

本发明涉及门禁控制技术领域，尤其是涉及闸机控制装置和系统。

背景技术：

随着高科技的蓬勃发展，智能化管理已经进入人们的社会生活，适应信息时代的需要，通道闸机系统作为一项先进的高科技技术防范可管理手段，在一些经济发达的国家和地区已经广泛应用于学校、饭堂、宾馆、会馆、俱乐部、地铁、车站、码头以及小区等场所。智能化通道摆闸以工业自动化控制为基础，以计算机网络为桥梁，为用户提供一个更加安全，更加可靠，更具有高效及经济效益的综合管理。

目前，传统的通道闸机不能根据闸机的运行状态准确判断，从而易误伤行人，稳定性较差，控制方式较为复杂，工作效率较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供闸机控制装置和系统，能够根据闸机的运行状态进行准确判断，稳定性较高，控制方式简单，工作效率较高。

第一方面，本发明实施例提供了闸机控制装置，包括：控制设备、伺服驱动器、编码器、伺服电机和闸门，所述伺服驱动器分别与所述控制设备、所述编码器和所述伺服电机相连接，所述编码器和所述伺服电机相连接，所述伺服电机和所述闸门相连接；

所述控制设备，用于将控制信号发送至所述伺服驱动器；

所述编码器，用于检测所述闸门的位置信息，并根据所述位置信息计算出速度信息，并将所述位置信息和所述速度信息发送至所述伺服驱动器；

所述伺服驱动器，用于根据所述控制信号对所述伺服电机进行控制，检测输出的三相电流，并将所述三相电流、所述位置信息和所述速度信息与预设信息进行比对，得到比对结果；

所述伺服电机，用于按照所述比对结果和所述伺服驱动器的所述控制信号进行工作，并带动所述闸门执行相应动作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述伺服驱动器包括电流传感器和控制器，其中，所述电流传感器和所述控制器设置在所述伺服驱动器内部；

所述电流传感器，与所述伺服电机相连接，检测所述伺服驱动器输出的三相电流；

所述控制器，与所述伺服电机相连接，用于根据所述控制信号对所述伺服电机进行控制，并分别将所述三相电流、所述位置信息和所述速度信息与预设信息进行比对，得到比对结果，其中，所述预设信息包括预设速度信息、预设保护位置信息、预设保护电流、预设闯闸位置信息、预设闯闸电流中的一种或几种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述控制器还用于在所述速度信息小于所述预设速度信息的条件下，控制所述伺服电机加速；

或者，

还用于在所述速度信息大于所述预设速度信息的条件下，控制所述伺服电机减速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括减速机，设置于所述伺服电机上，用于增大力矩，以使所述闸门的转速降低。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括离合器，与所述控制器相连接，用于锁合所述闸门。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制器还用于在所述位置信息超过所述预设保护位置信息的情况下，控制所述离合器锁合所述闸门；

或者，

还用于在所述三相电流大于所述预设保护电流的情况下，控制所述离合器锁合所述闸门；

或者，

还用于在所述闸门关闭且检测到的所述三相电流大于所述预设闯闸电流的条件下，控制所述离合器锁合所述闸门，并关断所述三相电流输出；

或者，

还用于所述闸门关闭且所述位置信息超过所述预设闯闸位置信息的条件下，控制所述离合器锁合所述闸门。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制器还用于通过rs232通信协议将闸门信息、所述比对结果、所述三相电流、所述位置信息和所述速度信息发送至所述控制设备，其中，所述闸门信息包括开门到位、关门到位、找零中、开关门过程中、当前报警状态及当前错误类型中的一种或几种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述控制信号包括正反开关闸门信号、急停闸门信号、锁紧释放离合信号，设置闸机模式信号、设置开关门速度信号、设置开关门加速度、设置开关门角度信号及设置常用pid参数信号中的一种或几种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述伺服驱动器包括第一伺服驱动器和第二伺服驱动器，所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机，所述控制信号还包括第一控制信号和第二控制信号，所述闸门包括左闸门和右闸门；

所述第一伺服驱动器，用于获取所述第一控制信号，通过can总线转发协议，将所述第二控制信号发送至所述第二伺服驱动器，并根据所述第一控制信号对所述第一伺服电机进行控制，以使所述第一伺服电机带动所述左闸门进行相应动作；

所述第二伺服驱动器，用于根据所述第二控制信号对所述第二伺服电机进行控制，以使所述第二伺服电机带动所述右闸门进行相应动作。

第二方面，本发明实施例还提供闸机控制系统，包括如上所述的闸机控制装置。

本发明实施例提供了闸机控制装置和系统，包括控制设备、伺服驱动器、编码器、伺服电机和闸门，伺服驱动器分别与控制设备、编码器和伺服电机相连接，编码器和伺服电机相连接，伺服电机和闸门相连接；控制设备将控制信号发送至伺服驱动器；编码器检测闸门的位置信息，并根据位置信息计算出速度信息，并将位置信息和速度信息发送至伺服驱动器，伺服驱动器根据控制信号对伺服电机进行控制，检测输出的三相电流，并将三相电流、位置信息和速度信息与预设信息进行比对，得到比对结果；伺服电机按照比对结果和伺服驱动器的控制信号进行工作，并带动闸门执行相应动作，能够根据闸机的运行状态进行准确判断，稳定性较高，控制方式简单，工作效率较高。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的闸机控制装置结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的闸机控制装置结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的闸机控制装置结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的闸机控制装置应用场景示意图。

图标：10－控制设备；20－伺服驱动器；30－伺服电机；40－闸门；50－编码器；21－第一伺服驱动器；22－第二伺服驱动器；23－电流传感器；24－控制器；31－第一伺服电机；32－第二伺服电机；41－左闸门；42－右闸门。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，传统的通道闸机不能根据闸机的运行状态准确判断，从而易误伤行人，稳定性较差，控制方式较为复杂，工作效率较低。

基于此，本发明实施例提供的闸机控制装置和系统，可以根据闸机的运行状态进行准确判断，稳定性较高，控制方式简单，工作效率较高。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的闸机控制装置进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的闸机控制装置结构示意图之一。

参照图1，闸机控制装置包括：控制设备10、伺服驱动器20、编码器50、伺服电机30和闸门40，伺服驱动器20分别与控制设备10、编码器50和伺服电机30相连接，编码器50和伺服电机30相连接，伺服电机30和闸门40相连接；

控制设备10，用于将控制信号发送至伺服驱动器20；

编码器50，用于检测闸门40的位置信息，并根据位置信息计算出速度信息，并将位置信息和速度信息发送至伺服驱动器20；

伺服驱动器20，用于根据控制信号对伺服电机30进行控制，检测输出的三相电流，并将三相电流、位置信息和速度信息与预设信息进行比对，得到比对结果；

伺服电机30，用于按照比对结果和伺服驱动器20的控制信号进行工作，并带动闸门40执行相应动作。

具体地，本发明实施例涉及rs232通讯、can通讯、协议转发机制、通讯出错判断处理机制、通讯保密机制、电机伺服驱动等相结合的技术；

本发明实施例运行效果较好，极大程度地增加了闸门40的运行速度，可达250ms，在开关门过程中，闸门40运行平稳，无过冲及抖动的状况，具有极高的安全性；

进一步的，伺服驱动器20包括电流传感器23和控制器24，其中，电流传感器23和控制器24设置在伺服驱动器20内部；

电流传感器23，与伺服电机30相连接，检测伺服驱动器20输出的三相电流；

控制器24，与伺服电机30相连接，用于根据控制信号对伺服电机30进行控制，并分别将三相电流、位置信息和速度信息与预设信息进行比对，得到比对结果，其中，预设信息包括预设速度信息、预设保护位置信息、预设保护电流、预设闯闸位置信息、预设闯闸电流中的一种或几种。

具体地，多重安全保护模式，位置角度偏差保护及过流保护等多种保护措施，极大的降低了对行人的伤害，且稳定性较高，当有强行闯闸或者暴力冲击，控制器24报警提示及自我恢复，并记录数据；

其中，伺服驱动器20与外部通讯端口为rs232接口，rs－232是现在主流的串行通信接口之一，属于全双工通讯方式，可实时的与应用方设备交互状态信息及数据。

进一步的，控制器24还用于在速度信息小于预设速度信息的条件下，控制伺服电机30加速；

或者，

还用于在速度信息大于预设速度信息的条件下，控制伺服电机30减速。

进一步的，还包括减速机，设置于伺服电机30上，用于增大力矩，以使闸门40的转速降低。

进一步的，还包括离合器，与控制器24相连接，用于锁合闸门40。

进一步的，控制器24还用于在位置信息超过预设保护位置信息的情况下，控制离合器锁合闸门40；

或者，

还用于在三相电流大于预设保护电流的情况下，控制离合器锁合闸门40；

或者，

还用于在闸门40关闭且检测到的三相电流大于预设闯闸电流的条件下，控制离合器锁合闸门40，并关断三相电流输出；

或者，

还用于闸门40关闭且位置信息超过预设闯闸位置信息的条件下，控制离合器锁合闸门40。

具体地，伺服电机30驱动方式为全闭环控制，包括位置闭环、速度闭环和电流闭环；采用高稳定性编码器50作为位置环输入单元，位置环输出单元作为速度环输入单元，配合优越的比例积分微分算法，确保闸门40在运行过程中位置定位准确、响应快速、运行平稳、无抖动延迟等显现；电流闭环采用foc矢量算法，确保电机无刺耳啸叫、运行通畅无误阻挡、力矩合适、使用寿命长。

这里，本发明实施例还包括多重防夹保护功能，由于采用位置闭环，实时监测实际位置与目标位置的偏差，当偏差角度大于用户设定的位置防夹参数，即当前位置信息超过预设保护位置信息时，系统将触发位置防夹保护功能；由于采用电流闭环，实时监测实际电流与预设保护电流的偏差，当闸机摆门受到阻挡，实际电流大于预设保护电流时，将触发电流防夹保护功能。加上红外保护功能，多重保护功能大大降低误伤人情形的出现。

这里，本发明实施例还包括防止暴力闯闸功能，采用位置闭环，若在关闸条件下，检测到当前位置超过预设闯闸位置信息时，则吸合离合锁住闸门40；采用电流闭环，若在关闸条件下，检测电流大于预设闯闸电流时，则离合器吸合，以锁住闸门40。在锁住闸门40后，伺服驱动器20关断uvw相线输出，以防止在继续闯闸、离合器无法锁住的情况下，电流过高损坏伺服驱动器20。在无再次闯闸的条件下，闸门40在经过设定的延时时间后，恢复至关闸位置，如此完成整个防止暴力闯闸功能。

进一步的，控制器24还用于通过rs232通信协议将闸门信息、比对结果、三相电流、位置信息和速度信息发送至控制设备10，其中，闸门信息包括开门到位、关门到位、找零中、开关门过程中、当前报警状态及当前错误类型中的一种或几种。

具体地，当前报警状态及当前错误类型包括检测霍尔失败、欠压、过压、过流、过载等；

进一步的，控制信号包括正反开关闸门信号、急停闸门信号、锁紧释放离合信号，设置闸机模式信号、设置开关门速度信号、设置开关门加速度、设置开关门角度信号及设置常用pid参数信号中的一种或几种。

这里，控制设备10通过rs232通信协议下发控制信号给第一伺服驱动器；

进一步的，如图2所示，伺服驱动器20包括第一伺服驱动器21和第二伺服驱动器22，伺服电机30包括第一伺服电机31和第二伺服电机32，控制信号还包括第一控制信号和第二控制信号，闸门40包括左闸门41和右闸门42；

第一伺服驱动器21，用于获取第一控制信号，通过can总线转发协议，将第二控制信号发送至第二伺服驱动器22，并根据第一控制信号对第一伺服电机31进行控制，以使第一伺服电机31带动左闸门41进行相应动作；

第二伺服驱动器22，用于根据第二控制信号对第二伺服电机32进行控制，以使第二伺服电机32带动右闸门42进行相应动作。

这里，传统电平通讯或应用方独立控制双门通讯方式的通道闸机时，经常会出现因无法有效发送及接收通讯信息而出现应用方无法有效控制、易误伤行人，运行无法同步，维护难以判断出错点、使用者无法有效掌握当前闸机状态等问题，本发明实施例结合rs232口+can转发协议机制并实行双门通过can快速获取对门信息技术，嵌入高性能伺服驱动控制技术及可靠的通讯判断出错及保密技术，解决了通道应用方无法快速掌握闸机状况、闸机运行不平稳、双门不同步、双门状态不一、双门停机抖动等问题。

如图3所示，本发明实施例还包括直流电源(24v至70v)，为闸机控制装置中各部件进行供电；

这里，本发明实施例以rs232协议接入应用方控制设备10，实现方便简易控制，转发用户设备所下发的门控命令及设置参数(控制信号和闸门信息)，同时将第一伺服驱动器闸门状态信息通过can方式发送至第二伺服驱动器22；

同时，将第二伺服驱动器闸门状态信息通过can方式发送至第一伺服驱动器21，从而保证双门的同步依据状态的统一，如当单门运行被阻挡时，对双门都执行停机，并进入对轴阻挡状态；当单门被强制推闸时，则对双门都执行抱锁离合状态；

这里，双伺服驱动器20之间采用can通讯为基础，互相之间实时的交互信息与数据；

其中，can通讯是一种高性能和高可靠性的现场总线，支持分布式控制或实时控制，为伺服驱动器20之间通讯提供有效的保障，保证闸机运行的同步与状态的统一。

具体地，通过伺服驱动20器检测输出的三相电流、伺服电机30中编码器50测得的闸门40位置和速度，伺服驱动器20根据闸门40的状态，控制闸门转动以及执行锁闸操作；

本发明实施例提供了闸机控制装置，包括控制设备、伺服驱动器、编码器、伺服电机和闸门，伺服驱动器分别与控制设备、编码器和伺服电机相连接，编码器和伺服电机相连接，伺服电机和闸门相连接；控制设备将控制信号发送至伺服驱动器；编码器检测闸门的位置信息，并根据位置信息计算出速度信息，并将位置信息和速度信息发送至伺服驱动器，伺服驱动器根据控制信号对伺服电机进行控制，检测输出的三相电流，并将三相电流、位置信息和速度信息与预设信息进行比对，得到比对结果；伺服电机按照比对结果和伺服驱动器的控制信号进行工作，并带动闸门执行相应动作，能够根据闸机的运行状态进行准确判断，稳定性较高，控制方式简单，工作效率较高。

进一步的，如图4所示，本发明实施例还提供了闸机控制系统，包括如上所述的闸机控制装置。

其中，还包括识别装置(图中未示出)，将通过识别装置获取的控制信号发送至控制设备10，控制设备10将控制信号转发至第一伺服驱动器21，通过第一伺服驱动器21与第二伺服驱动器22之间的can总线协议，将控制信号转发给第二伺服驱动器22，通过第一伺服驱动器21和第二伺服驱动器22分别控制第一伺服电机31和第二伺服电机32，以使第一伺服电机31和第二伺服电机32分别控制闸门40动作；

这里，识别装置包括读卡器、指纹识别装置、掌静脉识别装置和虹膜识别装置等；

具体地，控制设备10包括工控机；

本发明实施例简化了应用方的使用难度，不用考虑双门同步及双门状态统一问题，只需下发门控命令及查询状态信息即可。

本发明实施例提供的闸机控制系统，与上述实施例提供的闸机控制装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read－onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。