变频器在全自动手套机中的应用.docx

变频器在全自动手套机中的应用摘要：利用变频器控制电动机的速度可以进步全自动手套机的编织效率。文中概括手套机及其他针织机械设备所配变频器的选型原那么分析全自动手套机电气控制系统的工作原理以及与变频器的硬件接口讨论变频器使用经过中可能产生的干扰和采取的有效措施，设计手套机中变频器的通讯协议及软件实现思路并给出相应的通讯软件流程图。关键词：变频器；全自动手套机；电气控制系统；通讯协议对于以手套机、横机为代表的全自动针织机械设备其电气控制系统的控制对象主要有2类：一类是数目诸多的电磁铁它们按照一定时序工作可以实现各个机械部件的协调与配合：另一类控制对象是电动机，它是整个机械传动系统工作的直接动力。在针织产品编织经过中有的部位构造相对简单，编织速度可以加快：有的部位构造复杂编织速度需要减慢。因此对电动机进展公道地调速是必要的这样一方面可以进步消费效率和产品质量另逐一方面还可以有效地节能目前，用于沟通电动机调速的较理想的方案是采用变频器进展电动机转速调节变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为频率和电压均可调整的电能控制装置，在电力、纺织、建材、石油、化工、冶金等行业得到了快速开展和广泛应用。1全自动手套机中变频器的选择变频器的应用范围很广不同的使用场合应中选择不同的变频器通常变频器选型时要留意以下几点：a变频器的额定电压和电流应当与负载电动机的额定电压和电流值相匹配。b关注电动机的运行速度。对于高速电动机来讲由于电动机本身的电抗比拟小高次谐波增加会导致输出电流值增大因此变频器的容量要大于用于普通电动机的变频器。c理解变频器负载的类型后就要针对不同负载选择不同类型的变频器例如对于大惯性负载启动时轻易引起振荡因此需要选用容量稍大的变频器：对于普透风机、水泵类的负载变频器容量与电动机容量相等即可。d分析变频器的运行环境。对于一些特殊的应用场合例如高温、高海拔环境，轻易引起变频器的降容因此选用的变频器容量应该稍大一些。手套机及普通针织机械设备对电动机的调速性能要求不太高，电动机功率范围一般为02220kW要求启动平滑、制动快速，并具有故障停机和定时停机等功能。一般通用的VF控制变频器根本可以知足上述要求根据以上原那么并借鉴现有成熟产品的经历，本系统选用SANCH公司SE系列中的SE一20041A迷你型沟通电动机变频器它具有体积小、安装轻易、参数设置群组化、操纵简便等特点，其输出功率为04kW。SE一20041A外形如图1所示2手套机电气控制系统与变频器接口设计手套机电气控制系统由核心控制芯片、微动开关输入电路、键盘输入电路、时序信号生成系统、动态图形模拟系统、电动机控制电路和多机通讯电路等局部组成2一方面系统以机头的左右挪动脉冲信号为基准通过期序生成电路发出控制信号驱动电磁铁协同工作2：另一方面根据微动开关输入的不同信号以及键盘输入的命令由控制信号处理系统生成控制逻辑此外通过动态图形模拟系统实时显示机器当前的工作状态3：通太多机通讯电路与上位机治理系统进展通讯构成网络化制造系统。通过变频器实时控制电动机的运行速度可以进步手套机工作效率。电气控制系统的核心控制芯片可以选择常用的AVR、PIC单片机或者更为廉价的MCS一5l系列单片机47也可以选用比拟高档的可编程片上系统芯片PSoC.programmablesystemonchip。PSoC是CypreSS公司消费的基于通用IP模块、资源可配置的微控制器，由根本的处理器内核、存储器以及用户可选择配置的模拟模块和数字模块组成与传统单片机相比使用PSoC可省去用户设计电路时所需外围器件同时也给用户极大的自由度芑：片引脚功能可以由用户自由配置也可以起到自主知识产权的保护作用。本系统选用的是CY8C29666芯片根据需要其内部配置了一个8位计数器模块、一个EEPROM模块和两个UART模块其中EEPROM模块用于存放用户设置的参数及手套机的运行数据两个UART分别用于构成多机通讯网络和控制变频器工作SE一20041A变频器支持RS一485串行通讯因此系统选用SN75184串行通讯芯片作为PSoC与变频器的接15。系统硬件构造以及和变频器的硬件接口如图2所示变频器接口分为主回路、控制回路和通讯接153局部主回路包括电源输入RL1、SL2和电动机控制输出UTl、VT2、WT32局部：控制回路包括多功能输入端子M0M3、速度设定用电源AVI和多功能制式输出RA、RC3局部其中多功能输八端子可外接按键，用于手动实现电动机的正转、反转和复位等功能：AVI引脚可通过外接电位器与+10V电源相连用于手动调节变频器输出频率3手套机中变频器的抗干扰分析变频器的公道使用可以进步手套机的编织效率但假如设计和安装不当其运行时产生的高次谐波将对手套机控制电路产生不良影响对于手套机及大多数针织机械设备来讲所有电磁铁之间运行逻辑的严密性要求很高任意一个电磁铁的时序配合都不允许发生过失必须保证与系统运行节拍严格一致变频器产乍的高次谐波信号一旦干扰核心控制主板的工作就会直接导致整个产品编织失败，甚至损坏机器严重影响设备的运行5。为了减小变频器对控制电路的干扰，应留意以下几个方面：a保证变频器外壳良好接地或使用屏蔽罩将其屏蔽。b变频器尽量远离手套机控制主板控制器与变频器相连的控制线采用屏蔽电缆。c变频器尽量靠近电动机以减小电缆的对地电容减少干扰的发射源。d在变频器的输入端以及手套机控制器电源线上可串接滤波器。e安装布线时将变频器的电源线和控制电缆分开假如控制电路连线必须和电源电缆穿插就要尽量使用90。穿插布线形式4通讯协议及软件设计控制系统工作时由PSoC生成频率控制值通过RS一485串行通讯端1：3送至变频器在通讯经过中频率控制值必须被设置成数据帧的形式按照一定的通讯协议进展传输SANCHSE系列变频器使用的RS一485串行接口支持MODBUS通讯协议MODBUS是MODICON公司提出的一种通讯协议目前在RS一232及RS一485通讯中被广泛采用MODBUS协议使用了主一从技术主设备可以控制并查询从设备从设备那么根据主设备发出的指令作出相应操纵。MODBUS协议支持2种传输形式一种为ASCII美国信息交换码形式另一种为RTU远程终端设备形式其中ASCII传输形式是指被传输数据的每个字节的内容即两位l6进制数都用2个ASCII码表示：而RTU形式那么直接将数据以二进制形式不加转化地直接传输此外ASCII形式采用LRC纵向冗长检测校验方式而RTU形式采用CRC循环冗长检测校验方式相比之下ASCII形式允许字符发送的间隔长达1S而且不产生错误因此可靠性较高：而RTU形式在同样的波特率下可比ASCII方式传送更多的数据考虑到手套机工作时，电动机频率的改变并不特别频繁需要传送的数据并不过多因此本系统选用ASCII传输形式其传输形式的数据帧构造如表1所示每个数据帧以冒号：字符开场其ASCII码值为3AH：以回车符CR和换行符LF完毕，其ASCII码值分别为ODH和OAH。通讯地址的取值范围为0255占一个字节由2位ASCII码。表示命令码决定了读写功能由2位ASCII码表示常用的命令码有03ASCII值为30H、3lH和06ASCII码值为30H、36H等，前者表示读取功能后者那么表示写入功能资料内容包括资料地址和资料值2个局部资料地址对应了变频器中的存储空间。常用的资料地址有2000H和2001H等前者存放启动、停顿、正转、反转等信息，后者用于存放频率值。SANCHSE系列变频器的频率控制值与输出频率之间的关系为：频率值Hz=十进制数值100。例如：频率控制字为0900H，那么表示2304Hz0900H转换为十进制数为2304。校验码由8位二进制数组成用2位ASCII码表示。LRC算法原理为：将数据帧中的地址码、命令码、资料地址和资料数据4项内容相加然后将和取反即得到LRC校验码设地址为01H、命令字为03H、资料地址为0401H、资料数值为0001H那么LRC校验码计算方法为:01H+03H+04H+01H+00H+01H=0AH然后将0AH取反即得到LRC校验码为F6H现以设置电动机工作频率23Hz为例命令数据应为：01H、06H2001H0900HC7HCRLF传送给变频器时转换为ASCII码形式的数据帧内容那么为3AH、30H、31H、30H、36H、32H、30H、30H、3lH、30H39H30H30H43H37H30H44H、30H、41H。在编织手套的经过中编织指尖时速度需要减慢编织手指筒和手掌局部时速度可以加快此外在手套编织经过中还应当允许用户根据需要任意调整电动机速度因此可以将变频器的设置与通讯局部单独编写为一个子程序在编织手套的不同部位以及用户设置参数时调用子程序功能为：设置通讯端口，并把命令字、频率值传送到变频器的相应地址中去在命令字、地址码以及频率值确定之后程序首先应该计算校验码另外用户输入系统的频率值为二进制形式因此在发送频率值前应该把频率字以及相关控制字、地址码等转换为ASCII码。变频器设置子程序流程图如图3所示。5完毕语变频器作为一种理想的调速方式应用于手套机以及同类针织机械设备中可以有效地进步机器的编织效率。实际应用说明：一方面利用变频器对电动机调速使得手套各个局部的编织速度更加公道产品的质量和效率得到了进步：另一方面公道的变频调速也有效地节约了能源但目前变频器也存在着干扰比拟严重、价格相对较高的不利因素在选购及使用的经过中应该引起足够的重视。参考文献 1汪木兰，朱昊，左健民基于PSoC和FPGA的手套机电气控制系统开发fJ纺织学报，2007，2810：103107 2汪木兰，朱吴，左健民CPLDFPGA在手套机电气控制系统中的应用研究J针织工业，20079：8-l1 3朱吴，汪木兰，左健民基于MGLS240128T的手套机动态图形模拟系统设计J针织工业，200610：11134朱昊，汪木兰左健民，等、电脑全自动手套机控制系统设计fJ机电产品开发与创新，2006，195：130131 5汪木兰朱昊左健民针织机械设备电气控制系统抗干扰设计fJ纺织学报，2007，284：111-115原文请点击下载：