CN105226614B - 安全可靠的直流电机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的安全可靠的直流电机控制系统包括处理器、驱动器、伸到位接近开关、收到位接近开关和电流传感器，其中：处理器，用于接收采集信号，根据内置的控制策略形成控制信号和告警信号；驱动器，用于接收控制信号，形成相应的电功率信号输出至直流母线；电流传感器，用于采集输出电功率信号的直流母线的电流变化信号，并传送至处理器；伸到位接近开关，用于执行机构伸到位时产生触发信号，并传送至处理器；收到位接近开关，用于执行机构收到位时产生触发信号，并传送至处理器；驱动器驱动连接的直流电机带动执行机构形成直线运动。提供六种形成的实时数据可用于与预置数据的智能判断。同时提供控制方法。

Description

安全可靠的直流电机控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种机电控制系统和控制方法，特别是涉及一种电动机的控制系统和控制方法。

背景技术

直流电机作为动力，通过转换机构带动执行机构进行直线运动，这是直流电机的常用方法。与液压系统驱动相比较，直流电机驱动方式较清洁，且能够随执行机构方便地拆分开来，不会发生液压管路拆卸带来的油路进气和油液污染等问题，适宜使用在功率不大或执行机构有拆卸使用工况的场合。直流电机通过直流母线接收驱动器的功率信号产生运动，通常在直流电机带动的执行机构动作的两个极限位置设置伸、收两个到位传感器，动作到位时触发信号，通过触发信号判断动作是否到位。但这种控制方法使用中经常会发生堵转、无法启动及控制电路烧毁等问题。这说明现有的开关量反馈控制，存在重大缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全可靠的直流电机控制系统及控制方法，解决现有直流电机控制缺陷导致设备故障无法及时发现的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述系统的控制方法，解决直流电机控制反馈不及时、状态特征易混淆的技术问题。

本发明的安全可靠的直流电机控制系统包括处理器、驱动器、伸到位接近开关、收到位接近开关和电流传感器，其中：

处理器，用于接收采集信号，根据内置的控制策略形成控制信号和告警信号；

驱动器，用于接收控制信号，形成相应的电功率信号输出至直流母线；

电流传感器，用于采集输出电功率信号的直流母线的电流变化信号，并传送至处理器；

伸到位接近开关，用于执行机构伸到位时产生触发信号，并传送至处理器；

收到位接近开关，用于执行机构收到位时产生触发信号，并传送至处理器；

驱动器驱动连接的直流电机带动执行机构形成直线运动。

如所述安全可靠的直流电机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤51，启动，各有源部件加电，处理器预置动作总时长T1、启动过流时长T2、运行时过流时长T3和电机各状态电流阈值；

步骤52，处理器接受指令，通过驱动器向直流电机发送启动信号，处理器开始对时长T1计时；

步骤53，处理器通过电流传感器和各接近传感器采集信号；

启动超载状态判断：

步骤54，处理器根据电流值判断是否超过启动电流阈值？是则执行步骤55，否则执行步骤61；

步骤55，处理器开始对时长T2计时；

步骤56，时长T2是否超限么？是则执行步骤57，否则执行步骤54；

步骤57，电机启动超载，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

还包括以下步骤：

正常到位状态判断：

步骤61，处理器根据触发信号判断是否动作到位？是则执行步骤62，否则执行步骤71；

步骤62，正常完成动作控制，报告正常结束；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

还包括以下步骤：

运行过程中堵转状态判断：

步骤71，处理器根据电流值判断是否超过运行时堵转电流？是则执行步骤72，否则执行步骤81；

步骤72，处理器开始对时长T3计时；

步骤73，时长T3是否超限么？是则执行步骤74，否则执行步骤71；

步骤74，电机运行中堵转，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

还包括以下步骤：

运行超时状态判断：

步骤81，处理器根据计时判断动作总时长是否超时？是则执行步骤82，否则执行步骤61；

步骤82，动作超时，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

本发明的安全可靠的直流电机控制系统采用直流电机驱动模块为直流电机提供驱动电流，并在驱动回路中增加电流传感器实现对直流电机电流检测；

本发明的相应控制方法通过对到位信号的电机电流信号的融合判断，及时判断直流电机和执行机构状态，做出异常状态下的应对处理。

采用本发明的直流电机控制系统和方法后，能够在成本增加不大的情况下，使电机控制系统判断出电机当前状态，并对异常情况及时做出反应，以避免堵转时间过长、电流过大而造成的电机烧毁或驱动电路烧毁等问题，提高了直流电机控制智能化水平，降低了控制风险，提高了直流电机控制安全性和可靠性，性价比较高。

附图说明

图1为本发明安全可靠的直流电机控制系统的电路结构示意图；

图2为本发明安全可靠的直流电机控制系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实施例的直流电机控制系统包括处理器01、驱动器02、伸到位接近开关12、收到位接近开关13和电流传感器11，其中：

处理器01，用于接收采集信号，根据内置的控制策略形成控制信号和告警信号；

驱动器02，用于接收控制信号，形成相应的电功率信号输出至直流母线；

电流传感器11，用于采集输出电功率信号的直流母线的电流变化信号，并传送至处理器；

伸到位接近开关12，用于执行机构04伸到位时产生触发信号，并传送至处理器；

收到位接近开关13，用于执行机构04收到位时产生触发信号，并传送至处理器；

驱动器02驱动连接的直流电机03带动执行机构04形成直线运动。

本实施例的电流传感器测量范围应能够满足直流电机最大堵转电流。此电流传感器与原有的伸、收两个方向的到位开关配合，完成电路信息采集。

进而形成六种实时数据可用于与预置数据的智能判断：

1)伸到位信号；

2)收到位信号；

3)电机电流值；

4)动作总时长T1；

5)电机启动过流时长T2；

6)电机动作过程中的运行时过流时长T3。

如图2所示，本实施例直流电机控制系统的控制方法包括以下步骤：

步骤51，启动，各有源部件加电，处理器预置动作总时长T1、启动过流时长T2、运行时过流时长T3和电机各状态电流阈值；

步骤52，处理器接受指令，通过驱动器向直流电机发送启动信号，处理器开始对时长T1计时；

步骤53，处理器通过电流传感器和各接近传感器采集信号；

启动超载状态判断：

步骤54，处理器根据电流值判断是否超过启动电流阈值？是则执行步骤55，否则执行步骤61；

步骤55，处理器开始对时长T2计时；

步骤56，时长T2是否超限么？是则执行步骤57，否则执行步骤54；

步骤57，电机启动超载，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

正常到位状态判断：

步骤61，处理器根据触发信号判断是否动作到位？是则执行步骤62，否则执行步骤71；

步骤62，正常完成动作控制，报告正常结束；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

运行过程中堵转状态判断：

步骤71，处理器根据电流值判断是否超过运行时堵转电流？是则执行步骤72，否则执行步骤81；

步骤72，处理器开始对时长T3计时；

步骤73，时长T3是否超限么？是则执行步骤74，否则执行步骤71；

步骤74，电机运行中堵转，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

运行超时状态判断：

步骤81，处理器根据计时判断动作总时长是否超时？是则执行步骤82，否则执行步骤61；

步骤82，动作超时，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

本控制方法能够判断出整个电机控制过程中的启动超载状态、正常到位状态、运行过程中堵转状态、运行超时状态。其中启动过载和运行中堵转两种状态，对于保护直流电机和直流电机驱动电路具有重要意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.安全可靠的直流电机控制系统，包括处理器(01)、驱动器(02)、伸到位接近开关(12)、收到位接近开关(13)和电流传感器(11)，其中：

处理器(01)，用于接收采集信号，根据内置的控制策略形成控制信号和告警信号；

驱动器(02)，用于接收控制信号，形成相应的电功率信号输出至直流母线；

电流传感器(11)，用于采集输出电功率信号的直流母线的电流变化信号，并传送至处理器(01)；

伸到位接近开关(12)，用于执行机构(04)伸到位时产生触发信号，并传送至处理器(01)；

收到位接近开关(13)，用于执行机构(04)收到位时产生触发信号，并传送至处理器(01)；

驱动器(02)驱动连接的直流电机(03)带动执行机构(04)形成直线运动；

形成伸到位信号、收到位信号、电机电流值、动作总时长、电机启动过流时长和电机动作过程中的运行时过流时长六种实时数据，用于处理器与预置数据的智能判断。

2.如权利要求1所述安全可靠的直流电机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤51，启动，各有源部件加电，处理器预置动作总时长T1、启动过流时长T2、运行时过流时长T3和电机各状态电流阈值；

步骤52，处理器接受指令，通过驱动器向直流电机发送启动信号，处理器开始对时长T1计时；

步骤53，处理器通过电流传感器和各接近传感器采集信号；

启动超载状态判断：

步骤54，处理器根据电流值判断是否超过启动电流阈值？是则执行步骤55，否则执行步骤61；

步骤55，处理器开始对时长T2计时；

步骤56，时长T2是否超限么？是则执行步骤57，否则执行步骤54；

步骤57，电机启动超载，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

3.如权利要求2所述安全可靠的直流电机控制系统的控制方法，还包括以下步骤：

正常到位状态判断：

步骤61，处理器根据触发信号判断是否动作到位？是则执行步骤62，否则执行步骤71；

步骤62，正常完成动作控制，报告正常结束；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

4.如权利要求3所述安全可靠的直流电机控制系统的控制方法，还包括以下步骤：

运行过程中堵转状态判断：

步骤71，处理器根据电流值判断是否超过运行时堵转电流？是则执行步骤72，否则执行步骤81；

步骤72，处理器开始对时长T3计时；

步骤73，时长T3是否超限么？是则执行步骤74，否则执行步骤71；

步骤74，电机运行中堵转，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。

5.如权利要求4所述安全可靠的直流电机控制系统的控制方法，还包括以下步骤：

运行超时状态判断：

步骤81，处理器根据计时判断动作总时长是否超时？是则执行步骤82，否则执行步骤61；

步骤82，动作超时，报警；

步骤90，停止电机控制；

步骤91，结束。