第四章屏蔽门

• （6）门控单元（DCU）对电机控制的运行 原理如下： • 1）如下图电机供电原理图所示，安全门采 用直流无刷电机，微控制器生成PWM波， 驱动上下桥臂共六个MOSFET管，分别控 制其关断、导通时间及角度，实现正反转 动作，具体：讲清楚转换原理 • 电机供电原理图：
• 2）电机正转：DCU控制电机正转时，括号 内的MOSFET导通，其顺序如下图所示。
驱动、控制电源示意图
配 电 （ PDP） 盘 DR UPS 隔离变 压器 CON UPS 动照专业
驱动电源
• UPS驱动电源主要由三相隔离变压器、充电 模块、监控模块、绝缘监测模块、蓄电池 及馈线回路等构成，以完成充电、馈电及 两路电源停电后供电的功能
驱动电源
• 驱动电源采用UPS方案，实现完善的8+1 （每模块3kVA）冗余备份功能 • 驱动电源设备的电源输入采用隔离变压器 输入方式
PSA-屏蔽门操作指示盘
• 位于屏蔽门设备房 内 • 显示屏蔽门系统内 各设备的故障与状 态信息
屏蔽门系统与维护
• 屏蔽门系统带有障碍物检测功能，做实 验时可用一块宽度大于10毫米的障碍物， 在关门过程中放在门中间，当夹到此物时， 门释放关门力，此时拿出障碍物门可自动 关闭，如果不拿出障碍物，门过一段时间 再执行关门操作，如此三次，障碍物不能 排除门打到全开状态，再进行关门操作， 门还可正常关门。提示：在实验过程中要 用障碍物进行测试，尽量不要真人测试， 避免造成不必要的人身伤害
第四章屏蔽门系统的电气部分
1供配电和控制系统
• 屏蔽门的电源为一级负荷，屏蔽门设备间设置有 双电源配电箱。P119 • 屏蔽门灯带电源为二级负荷，屏蔽门设备间设置 有灯带控制箱，受BAS的照明时间表控制。 • 屏蔽门电气设备包括：不间断电源UPS，有驱动 UPS和控制UPS。 • 屏蔽门国家行业标准《CJ/T236-2006城市轨道交 通屏蔽门》规定：驱动备用电源的储能应能满足 30分钟内应至少完成开/关滑动门的一次循环，控 制备用电源储能至少应满足负载持续工作30分钟。
• 电机参数见安全门系统电机参数表： • 电机型号GR63×55额定转差率(%)0额定功率 (Ｗ)100功率因素cos1额定电压（V）30转距常数 （kt）Nm/A0.088最小电压（V）20电机额定扭矩 （Nm）0.4最大电压（V）35电机转动惯量 (N.m2)0.172电压常数V/1000 min-19电机绕线电 阻（Ω）0.3电机额定电流(A)4.0绝缘等级F启动电 流(A)12外壳保护等级IP54额定转速(r.p.m)3000 电机、减速机表面温度60
• 接下来是一个5厘米的以爬行速度进行的开 关门周期，用来测定门系统的摩擦力。然 后门以减速打开和关闭(完整运行)。在开门 期间，在运行了大约10厘米后，设置一个 较短的加速坡道以测定门质量、门参数以 及被校验的门宽度等信息，这些信息在门 处于“关闭”位置时被保存 • 屏蔽门的运行周期图示：
• 转向坡道 开_关=把运行方向从开启方向调 转到关闭方向。 • 转向坡道 关_开=把运行方向从关闭方向调 转到开启方向。 • 当把门从开启方向调转到关闭方向时，通 过转向坡道开_关制动，然后通过加速坡道 (关闭)开始门的关闭动作。
• 5）如下图所示，滑动门减速是通过电机的 反力矩实现的（再生制动）。该反力矩受 DCU控制。
• 6）速度控制：门控制单元（DCU）将通过 霍尔效应信号检测电机旋转速度。当电机 的旋转速度大于预定的速度时，减小电压 输出的占空比，降低电机的旋转速度，使 电机的实际速度能够无限接近设定的速度; 当电机的旋转速度小于预定的速度时，增 大电压输出的占空比，增大电机的旋转速 度，使电机的实际速度能够无限接近设定 的速度。
•门已经关闭但是 未能给出关闭锁紧信号 •站务人员操作PSL互锁解除 开关（维持住）强制给出 互锁解除信号 •列车离站 •站务人员操作PSL互锁解除 开关至禁止位置
系统恢复自动模式
门单元的隔离操作
• 使用钥匙操作模式开 关（四位钥匙开关） • 打到隔离位置该门单 元就可被隔离,旁路该 门道的关闭和锁紧信 号 • 在就地操作模式下， 该道门脱离安全回路， 以便维护维保人员单 独为该道门进行测试 及维护
•
电机的驱动： 无刷直流电动机，它具有结构简单、 体积小、重量轻、效率高、高功率密度、 启动扭矩大、惯量小和响应快等其它种 类直流电机无法比拟的特性。采用电子 换向器替代了传统直流电动机的机械换 向装置，从而克服了电刷和换向器所引 起的噪声、火花、电磁干扰、寿命短等 一系列弊病。
ห้องสมุดไป่ตู้
由于无刷直流电动机既具备交流电动机的结 构简单、运行可靠、维护方便等一系列优 点，又具 有直流电动机的运行效率高、无 励磁损耗以及调速性能好等诸多优点
• 7）电压的控制:DCU输出的电压与门体的 重量、摩擦力、加速度、速度等因素有关， 在门体的整个运动过程中是不断变化的。
• 几个术语定义： • 初始速度：电源接通后正常运行被识别前开关门 过程中使用的减速度。 • 爬行速度：邻近门打开位置的减速度(爬行距离)。 • 实际速度(cam speed)：邻近门关闭位置的减速度 (实际距离)。 • 爬行距离：邻近开启位置的门运行区域。 • 实际距离(cam distance)：邻近关闭位置的门运行 区域。
电源系统
电气部分
控制系统
绝缘与接地
• PSD绝缘 :框架要相对于站台的结构绝缘 ; 对地绝缘值≥0.5MΩ (用500V兆欧表)
接地示意图
桥架 连接线（镀锡裸 铜 线 ） 16mm 2 绝 缘 桥 架 2m长
PSD设 备 间 设备间 箱柜
接地端子排 站台接地 轨道接地
PSD门 体
第四章屏蔽门系统的电气部分
PSL- 屏蔽门就地操作盘
• 位于站台端头位置 • 2个钥匙开关：
– PSL操作允许开关 – ASD/EED互锁解除开关


指示灯测试按钮 4个状态指示灯
PSAP-屏蔽门状态指示盘
• 位于监控亭内。监视 单侧或两侧站台 • 显示站台主要状态/故 障信息（信号来自 PEDC）
• 声光报警在报警排除 故障后复位
控制电源
• UPS控制电源装置集中在一个柜体内：主要 由UPS、监控模块、绝缘监测模块、蓄电池 及馈电单元构成，以完成电源停电后蓄电 池投入供电的功能 • 具有完善的2+1（每模块3kVA）冗余备份功 能
单元控制器 （PEDC）
主要特征
• • • •
1.监控所有门状态 2.为所有门单元提供通讯链接 3.处理发向门单元的重要硬线控制命令 4.处理从各个门单元来的重要关闭并锁紧命 令 • 5.处理从各个门单元来的非重要信息
单元控制器 （PEDC）
门控单元（DCU）
主要功能 1.控制开关门 2.网络通讯连接 3.门机速度控制 4.程序控制 5.电子锁的控制 6.门机状态调节控制 7.应急门控制 8.易换性 8.保护等级为IP54
门控制驱动单元
• 门控制驱动单元： AT-EB通过PROFIBUS DP来控制两个 AT18S便捷式门驱动器；通常情况下，每 个门单元由一个中央开启门组成，两个门 扇分别由一个AT18S控制。而两个AT18门 控制器由一个AT-EB控制。AT-EB提供应用 所需的所有输出和输出。
门控制驱动单元
• 便捷式门驱动器AT18S是一款可驱动滑动 门的“智能”驱动器，可对门速和加速度 进行设定。免维修驱动单元由一个直流电 机组成，带有一个非自锁的传动箱，由控 制转速的电机驱动。电力传输通过凸轮带 进行。凸轮带由导轮传动，可装配两个门 钩。这就既允许对单扇门的操作，也允许 对双扇门的操作。
门控制驱动单元
• 由一个功能块(FB10)和一个用户自定义类 型(UDT)组成。FB在PLC和AT-EB之间执行 双向通讯。允许带有读写选择的串行数据 交换。UDT是一种必须插入公用数据块(DB) 中的结构。所有其他I/O数据存储在S7CPU的并行过程图像中。
门控制驱动单元
• 通过Profibus总线，PLC也可设置驱动器参 数。参数在数字0到127范围内可调，而128 及128以上参数由AT-EB进行处理。 • 地铁屏蔽门驱动图如下；
• AT18S配有以下电机： • M2 – 24V / 1,8A电机，允许门总重量最大 值为120kg (可选) • M3 – 30V / 4,0A电机，允许门总重量最大 值为180kg (标准)；本系统配置的电机为标 准配置。
• 滑动门第一次上电打开时的速度很慢，这 个过程被定义为屏蔽门自学习过程；门控 单元将自动记录下第一次运行的各种参数， 包括检测的门的宽度等参数。试运行由1到 2个10厘米左右的以爬行速度进行的开关门 周期组成。
信号系统 ATC
开门
允许及开门信号
PSC
PEDC
•列车到站自动控制因故不能工作 •司机操作PSL开门 •乘客上下车 •司机操作PSL关门 •列车离站
PSL
就地操作盘
禁止 Off
ASD/EED 互锁解除 ASD/EED OVERRIDE ASD/EED 门关闭锁紧
门开启 关门 门已关闭
互锁解除 OVERRIDE
1供配电和控制系统
• 例：5号线屏蔽门的驱动备用电源的储能满足一小 时内开关滑动门5次。控制备用电源的储能满足控 制设备至少工作2小时。 • 例：5号线的全高屏蔽门门机设置有三相变压器， 送到门体的驱动电源为三相380伏特电源，西屋 屏蔽门的驱动UPS为380伏特交-直-交系统，因此， 西屋屏蔽门具备市电旁路功能，即当驱动UPS完 全失效时，一级负荷配电箱的市电可以直接送到 屏蔽门电源配电柜PDP，其它屏蔽门生产厂家的 驱动UPS不具有市电旁路功能。
屏蔽门系统与维护
• 简单的故障排除 在按关门按钮时不关门，先看一下PSL上 的四位钥匙开关是否在使能的位置上，如 果是，需要将其拨到禁止位，在PSL使能时， 柜面上的操作是被屏蔽的，所以，在用PSL 做完演示以后最好将钥匙拔出，以免造成 误动作；
屏蔽门系统手动操作－站台级 控制
竹子林站 竹子林站 竹子林站 竹子林站 竹子林站
• 3）电机反转：DCU控制电机反转时，其顺 序如下图所示（与上图反序）。
• 4）再生制动：由于无刷电机转子上磁钢在 相对于定子线圈转动时，三相线圈切割磁 力线而产生电势，适时开通和关闭Q1～Q6， 使之产生向直流母线逆向电流，向其他耗 电部分提供能量。如有多余，通过开通Q7 向R放电。从而由门和电机的动能变为电能， 完成再生制动。
竹子林站 竹子林站 竹子林站 竹子林站 竹子林站
信号系统 ATC
互锁解除
PSC
PSL
就地操作盘
ASD/EED OVERRIDE
ASD/EED 互锁解除
ASD/EED CLOSED 禁止 Off 禁止 Off
ASD/EED 门关闭锁紧
PEDC
互锁解除 OVERRIDE
门关闭 DOORS CLOSE
DOORS OPEN 门打开 ASD/EED INTERLOCK OVERRIDE ASD/EED互锁解除 PSL OPERATION ENABLE PSL操作允许 INDICATOR TEST 测试指示灯
电气部分
• 安全门系统用电为一级负荷。车站低压配 电系统通过电源自动切换箱，提供AC380V 三相和AC220V单相电源各一路 • 安全门系统的驱动电源和控制电源彼此分 开。驱动电源为滑动门的驱动提供电源； 控制电源为安全门的控制系统提供电源 • 安全门顶箱上导向照明灯带电源电压为 220V
电气部分
• • • • •
电机的选用 （1）电机采用直流无刷电机。 （2）电机绝缘等级为F。 （3）电机的外壳保护等级为IP54。 （4）选用电机负载计算标准：两个开/关门周期 间隔最多120秒。 • （5）电机选用德国ALCATEL公司的GR63×55 型号电机，该公司的电机是目前在国内的地铁屏 蔽门项目中应用最广泛的电机，在沈阳一号线、 北京五号线、上海4号线、上海十一号线都采用该 电机。电机和减速器设备的型号、参数详见下表。
ASD/EED CLOSED 禁止 Off
门关闭 DOORS CLOSE ASD/EED INTERLOCK OVERRIDE ASD/EED互锁解除 INDICATOR TEST 测试指示灯
PSL OPERATION ENABLE PSL操作允许
DOORS OPEN 门打开
屏蔽门系统手动互锁解除－站 台级控制