CN110535398A - 电机驱动系统和电机驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物流领域，提供了一种电机驱动系统和驱动方法，驱动系统包括：电机，与推动板连接，用于带动推动板沿传送线做环形运动；控制器，与电机电性连接，用于控制电机带动推动板加速或减速；主控模块，与控制器通讯连接，用于控制控制器驱动电机；第一检测器，设在传送线上的第一位置，并与主控模块通讯连接，第一检测器用于在检测到推动板时向主控模块发送第一信号；第二检测器，设在传送线上的第二位置，并与主控模块通讯连接，第二检测器用于在检测到推动板时向主控模块发送第二信号；控制器用于在主控模块接收到运行信号时驱动电机加速，并在主控模块接收到第一信号时控制电机带动推动板减速，在主控模块接收到第二信号后控制电机停机。

Description

电机驱动系统和电机驱动方法

技术领域

本发明涉及物流领域，特别涉及一种电机驱动系统和电机驱动方法。

背景技术

在目前互联网时代，网上购买产品，货物就可以送到千家万户，这其中重要的环节就是物流行业，物流行业的货物分拣，对电机控制提出了新的要求，在货物分拣时，首先将货物放置到一环形的传送线上，传送线上设有一推货物的门板，通过电机驱动门板做一周的环形运动并准确回到原点，在门板推动的过程中，货物会落到其他的传送线上实现分拣，门板在短时间内做一周的准确运动，一般通过专用的伺服电机和伺服驱动器来控制和驱动，但伺服控制器和伺服电机的价格较高，导致成本过高，而普通的异步电机和普通的控制器难以胜任，在控制上出现偏差会导致货物堆积，影响分拣效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机驱动系统和电机驱动方法，可以在震动的环境下依然保持连通。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电机驱动系统：电机，与推动板连接，用于带动所述推动板沿传送线做环形运动；

控制器，与所述电机电性连接，用于控制所述电机带动所述推动板加速或减速；

主控模块，与所述控制器通讯连接，用于控制所述控制器驱动所述电机；

第一检测器，设在所述传送线上的第一位置，并与所述主控模块通讯连接，所述第一检测器用于在检测到所述推动板时向所述主控模块发送第一信号；

第二检测器，设在所述传送线上的第二位置，并与所述主控模块通讯连接，所述第二检测器用于在检测到所述推动板时向所述主控模块发送第二信号；

所述控制器用于在所述主控模块接收到运行信号时驱动所述电机加速，并在所述主控模块接收到所述第一信号时控制所述电机带动推动板减速，在所述主控模块接收到所述第二信号后控制所述电机减速停机。

一种电机驱动方法，包括如下步骤：

接收运行信号；

控制驱动器驱动电机加速至第一预设速度；

接收第一信号；

控制所述驱动器驱动所述电机减速至第二预设速度；

接收第二信号；

控制所述驱动器控制所述电机减速停机。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在分拣时，推动板在很短的时间内运行一周，需要进行启动，加速，减速，停车等步骤，减速时间短，需要在指定位置开始减速才能顺利在指定点停下。主控模块首先接收到运行信号，通过控制器驱动电机带动推动板启动，推动板经过第一位置时，主控模块接收到第一检测器发送的第一信号，通过控制器驱动电机带动推动板减速，将推动板的速度减缓下来，推动板经过第二位置时，主控模块接收到第二检测器发送的第二信号，通过控制器驱动电机减速停车，由于推动板的速度较低，在第二位置进行减速停车可以迅速将推动板停下来，实现推动板的精准运动。本实施方式中的电机驱动系统，通过第一检测器和第二检测器提示主控模块运动情况，便于主控模块实时控制，使用普通的控制器和异步电机即可完成推动板的高精度运行，降低了运行成本。

另外，所述电机驱动系统还包括：电压检测器和放电元件，所述电压检测器分别与所述控制器和所述主控模块电性连接，所述放电元件与所述主控模块电性连接，所述电压检测器用于检测所述控制器的工作电压并将所述工作电压实时反馈给所述主控模块，所述主控模块用于在所述工作电压高于预设电压时将所述放电元件与所述控制器导通，并在所述工作电压低于所述预设电压时，断开所述放电元件。

另外，所述放电元件为制动电阻。

另外，所述主控模块包括：控制单元和与控制单元电性连接的滤波器，所述滤波器用于接收信号并将信号进行滤波处理后发送给所述控制单元。

另外，所述第一检测器和所述第二检测器设在同一高度上，且低于所述推动板的底端。

另外，所述第一检测器和所述第二检测器均为光电传感器。

另外，在步骤：接收第一信号后，还包括如下步骤：

检测所述电机的工作电压；

判断所述电机的工作电压是否大于预设电压；

若结果为是，启动放电元件；

若结果为否，则回到步骤：检测所述电机的工作电压。

另外，在步骤：接收运行信号后，还包括如下步骤：

对所述运行信号进行滤波处理。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是第一实施方式中电机驱动系统的结构示意图；

图2是第一实施方式中电机驱动系统的电路示意图；

图3是第二实施方式中电机驱动方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的实施方式提供了一种电机驱动系统，如图1和图2所示，应用在物流行业，在分拣步骤中，首先将货物放置到一环形的传送线1上，传送线1上设有一推货物的推动板2，通过电机驱动推动板2做一周的环形运动并准确回到原点，在推动板2推动的过程中，货物会落到其他的传送线1上实现分拣，推动板2在短时间内做一周的运动。

电机驱动系统包括：电机、控制器、主控模块，其中电机与推动板2相连，用于驱动推动板2运动，主控模块与控制器通讯连接，电机与控制器电性连接，主控模块通过控制器驱动电机进行加速或减速，本实施方式中，由于应用在物流行业，为了避免损失最小化，电机为分布式电机，控制器为分布式控制器，主控模块也为分布式主控模块，及每条环形传送线1上均设置一电机、控制器和主控模块，但电机驱动系统中的电机、控制器、主控模块数量都可以为一个或多个，采用分布式控制或集中控制均可，本实施方式中以分布式控制为例，不做具体限定。同时，电机为普通的异步电机，控制器为普通的驱动器，以节约作业成本。

同时电机驱动系统还包括：第一检测器和第二检测器，每条传送线1上也均设置有第一检测器和第二检测器。第一检测器设在传送线1的第一位置，第二检测器设在传送线1的第二位置，第一检测器和第二检测器均与主控模块通讯，通讯方式可以为电缆直连或无线通讯等，第一检测器和第二检测器均为传感器，在检测到推动板2会向推动板2发送的信号，第一检测器发送第一信号，第二检测器发送第二信号。主控模块在接受到第一信号或第二信号后会使控制器工作控制电机，调控推动板2的运行速度和运行状态。

在分拣流程中，首先由主控模块接收运行信号，运行信号可以通过与外部连接PLC接收，值得注意的是，由于工作现场的干扰可能较多，主控模块包括：控制单元和与控制单元电性连接的滤波器，其中滤波器用于接收所有的信号并对信号进行滤波处理防止现场干扰，保证控制单元接收到准确的信号。滤波器在接受运行信号后对运行信号进行滤波处理，并将滤波处理后的运行信号发送给控制单元，控制单元接收到处理后运行信号后，启动控制器，控制器控制电机以一定的加速度加速，驱动推动板2运动，并在加速到指定速度后停止加速，保持该速度，本实施方式中，控制器的初始频率为0，以一定的加速度增加至50Hz后以50Hz的频率控制电机，使电机保持恒定速度，其中加速度和恒定速度均可设置，本实施方式中仅以控制器以50Hz的频率工作为例，不做具体限定，该过程中，推动板2从静止状态，通过电机加速并运行至指定速度。推动板2在运动时会推动货物，且在指定速度下运行一段时间会将货物推动至另一传送线1实现分拣。

推动板2完成分拣后，继续以指定速度运行，会经过传送线1上的第一位置，此时位于第一位置的第一检测器会检测到推动板2并向主控模块发送第一信号，滤波器对第一信号进行滤波处理后发送给控制单元。其中，第一检测器的高度低于推动板2的底端，用以检测上方运行的推动板2且并无货物干扰。限于工作环境，本实施方式中的第一检测器要选择一致性好、响应速度快、抗电磁干扰能力强、耐高低温、抗震能力强的传感器，作为优选的，本实施方式中的第一检测器为光电传感器，也可以为其他符合上述条件的传感器，本实施方式中仅以光电传感器为例，不做具体限定。同时由于光电信号传到主控模块的是脉冲信号，所以本实施方式中采用边沿采集，在滤波处理中，当信号出现边沿变化的时候，对其进行连续的快速扫描，连续扫描几次后确认的确不是干扰毛刺信号，立即读取该边沿信号，并做出响应处理，以提升信号接收、处理的精准性和稳定性。

控制单元在接收到第一信号后，对控制器进行控制，使得控制器对电机带动推动板2进行减速，值得注意的是，由于推动板2具有一定惯量，电机进行高速重负载运行，短时间大幅度减速，会使得电动机变成发电机，造成控制器的直流母线电压迅速升高，容易造成危险。有鉴于此，电机驱动系统包括：电压检测件和放电元件，电压检测件分别与控制器的母线以及主控模块电性连接，电压检测件选用常规的电压检测器即可，电压检测件可以实时检测控制器的母线上的工作电压，并将工作电压传递给主控模块，主控模块判断工作电压是否高于预设电压，预设电压为根据实际情况设置的安全电压，当工作电压高于预设电压时，主控模块将放电元件与控制器的母线导通，释放电压，保证控制器的安全。当工作电压低于预设电压时，无需将放电元件接入母线，即断开放电元件。本实施方式中，放电元件为制动电阻，当然，放电元件也可以为其他分压元件，本实施方式中不做具体的限定。

在经过第一位置后，推动板2被电机减速，速度逐渐减低至一定速度继续运行，本实施方式中，推动板2低速运行时，控制器的工作频率为10Hz。推动板2继续运动，经过第二位置，第二位置的第二检测器与第一检测器位于同一高度，均设在推动板2下方，由于作业要求与第一检测器相同，第二检测器也为光电传感器。第二检测器在检测到推动板2后，向主控模块发送第二信号，主控模块接收并处理第二信号后，通过控制器控制电机将推动板2减速停机。由于推动板2在之间已被减速到较低速度，故可以快速停下在第二位置。第二位置也是推动板2每次开始运行的起始点。

本实施方式中的电机驱动系统，通过第一检测器和第二检测器提示主控模块运动情况，便于主控模块实时控制，使用普通的控制器和异步电机即可完成推动板2的高精度运行，降低了运行成本。

本发明的第二个实施方式涉及一种电机驱动方法，应用于如第一实施方式中的电机驱动系统，如图3所示，包括如下步骤：

110、接收运行信号；

120、控制驱动器驱动电机加速至第一预设速度；

130、接收第一信号；

140、控制驱动器驱动电机减速至第二预设速度；

150、接收第二信号；

160、控制驱动器控制电机减速停机。第二检测器在检测到推动板后，向主控模块发送第二信号，主控模块接收并处理第二信号后，通过控制器控制电机将推动板减速停机。由于推动板在之间已被减速到较低速度，故可以快速停下在第二位置。

在步骤130后，还包括如下步骤：

131、检测电机的工作电压；

132、判断电机的工作电压是否大于预设电压；

若结果为是，执行步骤133、启动放电元件；由于推动板具有一定惯量，电机进行高速重负载运行，短时间大幅度减速，会使得电动机变成发电机，造成控制器的直流母线电压迅速升高，容易造成危险。有鉴于此，电机驱动系统包括：电压检测件和放电元件，电压检测件分别与控制器的母线以及主控模块电性连接，电压检测件选用常规的电压检测器即可，电压检测件可以实时检测控制器的母线上的工作电压，并将工作电压传递给主控模块，主控模块判断工作电压是否高于预设电压，预设电压为根据实际情况设置的安全电压，当工作电压高于预设电压时，主控模块将放电元件与控制器的母线导通，释放电压，保证控制器的安全。当工作电压低于预设电压时，无需将放电元件接入母线，即断开放电元件。

若结果为否，则回到步骤131。持续监测电压，保证电路安全。

在步骤110后，还包括如下步骤：

111、对运行信号进行滤波处理。由于工作现场的干扰可能较多，主控模块包括：控制单元和与控制单元电性连接的滤波器，其中滤波器用于接收所有的信号并对信号进行滤波处理防止现场干扰，保证控制单元接收到准确的信号。

在步骤130后，还包括如下步骤：

134、对第一信号进行滤波处理。

在步骤150后，还包括如下步骤：

151、对第二信号进行滤波处理。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电机驱动系统，其特征在于，包括：

电机，与推动板连接，用于带动所述推动板沿传送线做环形运动；

控制器，与所述电机电性连接，用于控制所述电机带动所述推动板加速或减速；

主控模块，与所述控制器通讯连接，用于控制所述控制器驱动所述电机；

第一检测器，设在所述传送线上的第一位置，并与所述主控模块通讯连接，所述第一检测器用于在检测到所述推动板时向所述主控模块发送第一信号；

第二检测器，设在所述传送线上的第二位置，并与所述主控模块通讯连接，所述第二检测器用于在检测到所述推动板时向所述主控模块发送第二信号；

所述控制器用于在所述主控模块接收到运行信号时驱动所述电机加速，并在所述主控模块接收到所述第一信号时控制所述电机减速，在所述主控模块接收到所述第二信号后控制所述电机减速停机。

2.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，所述电机驱动系统还包括：电压检测器和放电元件，所述电压检测器分别与所述控制器和所述主控模块电性连接，所述放电元件与所述主控模块电性连接，所述电压检测器用于检测所述控制器的工作电压并将所述工作电压实时反馈给所述主控模块，所述主控模块用于在所述工作电压高于预设电压时将所述放电元件与所述控制器导通，并在所述工作电压低于所述预设电压时，断开所述放电元件。

3.根据权利要求2所述的电机驱动系统，其特征在于，所述放电元件为制动电阻。

4.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，所述主控模块包括：控制单元和与控制单元电性连接的滤波器，所述滤波器用于接收信号并将信号进行滤波处理后发送给所述控制单元。

5.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，所述第一检测器和所述第二检测器设在同一高度上，且低于所述推动板的底端。

6.根据权利要求5所述的电机驱动系统，其特征在于，所述第一检测器和所述第二检测器均为光电传感器。

7.一种电机驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收运行信号；

控制驱动器驱动电机加速至第一预设速度；

接收第一信号；

控制所述驱动器驱动所述电机减速至第二预设速度；

接收第二信号；

控制所述驱动器控制所述电机减速停机。

8.根据权利要求7所述的电机驱动方法，其特征在于，在步骤：接收第一信号后，还包括如下步骤：

检测所述电机的工作电压；

判断所述电机的工作电压是否大于预设电压；

若结果为是，启动放电元件；

若结果为否，则回到步骤：检测所述电机的工作电压。

9.根据权利要求7所述的电机驱动方法，其特征在于，在步骤：接收运行信号后，还包括如下步骤：

对所述运行信号进行滤波处理。