CN2691163Y - 多电机同步给定信号发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多电机同步给定信号发生器，由键盘、显示器、控制按钮、I/O接口、可编程序控制器PLC、A/D转换器、单片机、时基信号发生电路、光电隔离电路、D/A转换器等组成，单片机通过通讯接口接受到PLC发出的给定信号后，由CPU根据时基信号发生电路获得的时钟信号对PLC给出的速度信号周期性的进行处理及量化分析，并发出给定量，经数模转换后输出到变频器控制相应电机的速度，从而使多个电机在任意时刻都达到目标同步。其运行稳定、可靠。所控制的机床运转状况良好，控制精度高。

Description

多电机同步给定信号发生器

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种多电机控制装置，尤其是一种多电机同步给定信号发生器。

(二)背景技术：

随着变频器的日趋发展和完善，三相异步交流变频电机得到了更广泛的应用，它的节能、可靠及稳定已得到广泛的认同。除了新造的设备绝大多数采用该种电机外，越来越多的原来使用直流电机、三相异步励磁调速电机、交流力矩电机的机床也通过采用三相异步交流变频电机进行改造。对于采用一个电机控制的机床或虽然采用的是几个电机控制但相互之间控制要求不高的机床，其改造较容易；对于采用若干电机控制且相互之间控制要求很严格的机床，改造较棘手。对此，现有技术一般是在变频器的上位采用一高级智能控制器进行连接，采用总线方式。但这种方式其成本高(BUS模块较贵)。针对于此，又出现了几种同步器，它们的成本相对于BUS来讲便宜多了，然而这些同步器存在以下缺点：

1、输出精度不够高，有的输出是模拟量，易受到干扰。

2、设定的比例是固定的，不可以任意、随时的修改电机之间的比例。

3、较好的是根据给定设定量计算各变频器的应该升降速时间，然后通过修改变频器的升降速时间达到表面的同步。这种同步方式主要依赖变频器的精度，对升降速过程无法控制，故对一些要求较高精度较高的多电机控制是无法满足控制要求的。

(三)发明内容：

本实用新型的目的是提供一种高性能价格比并能够满足对同步要求较高的多电机同步给定信号发生器。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种多电机同步给定信号发生器，包括多个变频电机及各自的变频器，其特征在于：它还包括键盘、显示器、控制按钮、I/O接口、可编程序控制器PLC、A/D转换电路、单片机、时基信号发生电路、D/A转换电路、光电隔离电路、电源电路等，

所述键盘、显示器及控制按钮通过L/O接口连接可编程序控制器PLC，以将键盘及控制按钮发出的信号输入可编程序控制器PLC，将可编程序控制器PLC输出的反映电机工作状态等信号输送至显示器显示；

所述可编程序控制器PLC的输出端通过A/D转换电路与单片机相连接，以将各类开关量的逻辑控制信号及根据键盘的给定指令计算出的对应给定量模拟信号转换为数字信号输出给单片机；

所述单片机连接一电源电路并由该电源电路提供电，同时，单片机与一时基信号发生电路相连接，由时基信号发生电路给单片机提供一周期性的时钟信号，单片机根据该时钟信号周期性地进行信号处理，对给定量进行量化分析，分析完毕后发出给定量信号；

所述单片机经光电隔离电路与D/A转换器的输入端相连接，以将单片机获得的数字信号转换为模拟信号；

所述D/A转换器连接一电源电路并由该电源电路提供电源，其输出端分别与各变频电机的变频器的输入端相连接，以将单片机发出的运行信号输出给各变频电机，从而对各电机进行转速控制。

下面结合原理框图(附图1)来说明本实用新型的工作原理。

键盘14主要是按需求设定各电机的转速，显示器13实时显示机床的运行状态及各电机实时转速、当前计米等，控制按钮12则发出有关电机工作信号等，它们均通过I/O接口连接可编程序控制器PLC11，将键盘14及控制按钮12发出的信号输入可编程序控制器PLC，将可编程序控制器PLC输出的反映电机工作状态等信号输送至显示器13显示。

可编程序控制器PLC11主要完成各类开关量的逻辑控制，根据键盘的给定指令，实时计算出各电机当前转速并按传动比要求计算出对应给定信号的实际值。可编程序控制器PLC11的输出端通过RS-232转换4与单片机3相连接，将PLC输出的模拟信号转换为数字信号输出给单片机3：

所述单片机连接电源电路1，由该电源电路提供电源；同时，单片机3与时基信号发生电路16相连接，由时基信号发生电路16给单片机提供时钟信号；根据该时钟信号周期性的进行信号处理，对给定量进行量化分析，分析完毕后发出给定量信号；合理配制时基信号发生电路16中的有关参数值，就可以得到输出振荡周期不同的脉冲信号。单片机每个信号周期工作一次，由CPU根据PLC给出的速度信号与前几次存在内部的数据进行比较得出如下几种不同的工作模式：比例同步上升、比例同步下降、某电机单独微调。按相应模式结合内部存贮的工艺速度曲线数据库(经验数据)，并计算出每个电机的当前给定值。

单片机3经光电隔离电路5连接D/A转换器6的输入端以将单片机获得的上述给定量数字信号转换为模拟信号；

所述D/A转换器6连接电源电路2，由该电源电路提供电源，其输出端分别与各变频电机9、10、…的变频器7、8、…相连接，以将单片机3发出的每个周期计算一次获得的运行信号输出给各变频电机，从而对各电机9、10、…进行转速控制。这样的信号给定可以保证各变频器之间步调一致，在升降速过程中保持各电机同步。

本实用新型中：

1、控制面板与PLC之间采用RS-232连接方式。

2、PLC与同步器之间使用高速通讯接口

3、可根据实际速度比例的需要在控制面板上任意对设定进行修改。无论在运行过程中还是在停止状态，同步器都会自动调控变频器，从而使各电机达到要求的速比，并严格按照该比例完成升降速过程。

4、变频器支持总线方式，调节变频器内部参数达到最佳工作状态。

5、该系统不易受到外界的干扰，连接可靠。

本实用新型运行稳定、可靠。所控制的机床运转状况良好，控制精度高。通过该装置，能够使面板设定的任意电机速度按要求指令均匀、准确地分布到各变频器，从而使多个电机在任意时刻都达到目标同步。

(四)附图说明：

附图1为本实用新型的原理框图；

附图2为本实用新型实施例的电路图；

图中：C——电容  D——二极管  L——电感  P——光耦  R——电阻  RW——可调电阻  TR——三极管  U——集成电路  X——晶振

(五)具体实施方式：

参见附图1、2，本实用新型实施例包括多个变频电机9、10、…及各自的变频器7、8、…，它还包括键盘14、显示器13、控制按钮12、I/O接口、可编程序控制器PLC11、RS-232转换电路4、单片机3、时基信号发生电路16、光电隔离电路5、D/A转换电路6、电源电路1、2等，键盘14、显示器13、控制按钮12均通过I/O接口连接可编程序控制器PLC11，继而通过RS-232转换4连接单片机3，将PLC输出的模拟信号转换为数字信号输出给单片机3；单片机3与时基信号发生电路16相连接，它根据由时基信号发生电路16获得的时钟信号周期性地进行信号处理，对给定量进行量化分析，分析完毕后发出每个电机的当前给定值信号。单片机3经光电隔离电路5连接D/A转换器6的输入端继而连接各变频电机9、10、…的变频器7、8、…的输入端，以将单片机获得的上述给定量数字信号转换为模拟信号并输出给各变频电机，从而对各电机9、10、…进行转速控制。这样的信号给定可以保证各变频器之间步调一致，在升降速过程中保持各电机同步。

本实用新型实施例中，单片机3采用89C52型微处理器(U6)，它由PLC11的COM1口获得的根据各电机当前转速并按传动比要求实时计算出对应给定模拟信号经由U1(MAX532)及与之相组配的C3、C4、C5、C6等组成的RS-232转换4转换为数字信号。

U7(X25045)作为看门狗定时器对微控制器提供独立的保护系统。它提供了三种定时时间，可用编程选择200ms，600ms和1.2s，在设定的时间内如果没有对X25045进行访问，则看门狗以RESET信号做输出响应，即变为高电平，延时200ms以后RESET由高电平变为低电平。X25045还可以作为电压监控，上电时，电源电压超过4.5V后，经过200ms的稳定时间后RESET信号由高电平变为低电平。掉电时，电源电压低于4.5V时，RESET信号立刻变为高电平并一直保持到电源恢复到稳定为止。

由U10(NEC555)及与之相组配的RW2、R28、R29、R30、C20、C21等组成的时基信号发生电路16发出一个振荡周期为100ms的脉冲信号并接入到单片机3中，单片机3根据这个脉冲信号周期性地进行信号处理，并计算出每个电机的当前给定值信号。

上述的给定值信号经由P1(6N137)、P2(6N137)、P3(6N137)及与之相组配的R22、R23、R24、R25、R26、R27等组成的光电隔离电路5接入到D/A转换电路6中，转换为模拟信号并输出给各变频电机的变频器7、8、…的输入端，从而对各电机9、10、…进行转速控制。

上述的D/A转换电路6主要由U3(MAX532)、U5(OP07C)、U2A(LM324)、U2B(LM324)、U2C(LM324)、U2D(LM324)、TR1(2SC1815)、TR2(2SC1815)等组成，MAX532是一种带有输出放大器的双路串行12位输出数字模拟转换器(DAC)，由12～15V之间电源供电。通过串行输入三字节的数据来给出两通道12位DAC寄存器(DACA、DACB)。串行数据先被锁定至DACB数据寄存器，然后再至DACA。当片选信号CS为低电平时，数据不能被读入至DIN，同时DOUT为高阻抗状态，SCKL的频率可达6.25MHZ。它有三线和四线两种接口方式：三线接口方式使用CS，DIN，SCLK，LDAC始终接低电平。DAC随着片选信号CS升至高电平时，同步更新。四线接口方式用于多个传行器件连接到同一数据线时，当LDAC变为低电平时，所有串行器件同步更新。

电源1由U9(DC/DC24S5)及与之相组配的L1、D3、C12、C13、C15、C19等组成，它为单片机3提供电源。

电源2由U8(DC-DC24S15S5)及与之相组配的C8、C9、C10、C11、C14、C16、C17、C18等组成，它为D/A转换电路6提供电源。

Claims (1)

1、一种多电机同步给定信号发生器，包括多个变频电机及各自的变频器，其特征在于：

它还包括键盘、显示器、控制按钮、I/O接口、可编程序控制器PLC、A/D转换电路、单片机、时基信号发生电路、D/A转换电路、光电隔离电路、电源电路等，

所述键盘、显示器及控制按钮通过I/O接口连接可编程序控制器PLC，以将键盘及控制按钮发出的信号输入可编程序控制器PLC，将可编程序控制器PLC输出的反映电机工作状态等信号输送至显示器显示；

所述可编程序控制器PLC的输出端通过A/D转换电路与单片机相连接，以将各类开关量的逻辑控制信号及根据键盘的给定指令计算出的对应给定量模拟信号转换为数字信号输出给单片机；

所述单片机连接一电源电路并由该电源电路提供电，同时，单片机与一时基信号发生电路相连接，由时基信号发生电路给单片机提供一周期性的时钟信号，单片机根据该时钟信号周期性地进行信号处理，对给定量进行量化分析，分析完毕后发出给定量信号；

所述单片机经光电隔离电路与D/A转换器的输入端相连接，以将单片机获得的数字信号转换为模拟信号；

所述D/A转换器连接一电源电路并由该电源电路提供电源，其输出端分别与各变频电机的变频器的输入端相连接，以将单片机发出的运行信号输出给各变频电机，从而对各电机进行转速控制。