专利名称：一种基于can总线的一体化单锭电机驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及纺织机械控制领域，尤其涉及一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器。
背景技术：
目前，国产细纱机在国内企业的使用率已经占到90%左右。长车、紧密纺环锭细纱机、细络联，这些设备可实现纺纱生产自动化、工艺调节自动化及全自动落纱。带自动落纱的细纱机在机电一体、自动化、结构上也有了新的发展，可靠性、稳定性有了极大提高，总体来说，现在国产棉纺细纱设备的制造水平与过去相比，已经有了很大的进步，产品的产量、可靠性、稳定性等性能指标已经有了较大提升。一些业内专家谈到，国产普通细纱机目前 25000转/分的生产速度可能还不能完全实现，不过20000转/分的转速还是可以实现的。这也说明，近年来国产细纱机制造水平整体上有了显著提高。我国现在的技术已经成熟，但与国外先进设备相比仍存在不足。细纱机一般配备纱锭数量40(Γ1200锭或更高，而客户(中型纺织厂)一般拥有10万锭以上的规模，随着纺织技术的迅速发展，人力资源的日益紧张，人工费用的不断上涨，传统的细纱机必将进入更新换代期。国内外相关资料表明，细纱机发展的大方向之一为单锭子，小卷装，高速卷绕，自动化和智能化。所谓单锭传动就是每个锭子由单独的电机控制传动，此模式在20年前就已经有国外提出，但是由于步进电机，伺服电机的价格为现在的5-10倍，甚至更多，而相应的控制电路和电子元件工艺水平也由于历史局限性，不能满足产品的大量产业化生产的要求。环锭细纱机卷绕加捻机构(如钢丝圈，锭子及其传动机构)的设计与制造水平不断发展和提高，要求环锭细纱机的自动化程度也不断提高，各个锭子要求相互独立，导致了单锭传动概念的产生。单锭电机设计直接驱动锭子，电机效率大于80%，无极调速，且加速和制动时间短，这样就能适合所纺原料，可以大幅度减少能耗，减少原料的消耗并使得机构大大简化，减少噪音，减少电力消耗，符合国家节能减排，保护环境的要求，同时也降低的成本。由于单锭单电机由DSP控制锭子速度和前罗拉速度同步，锭子和每列罗拉可无级调速，同时由单电机控制管纱的成型，其张力控制方式为主，其卷绕方式同传统的细纱机相同。此类单锭系统，最高锭速均可达到25000RPM，甚至还可以更高，运用于超长，高速自动化水平较高的新型细纱机。可以按照设定的参数和运行模式运行使得气圈的形态稳定，从而使锭子有规律的上下运动，而完成精密的卷绕和控制，可在长车、紧密纺环锭细纱机、细络联，自动落纱等机种上广泛应用。随着我国纺织工业持续快速的发展，现代纺织技术将以电子信息技术为主导，以智能化生产为主要特征。目前，国产纺织机械设备控制系统的开发多侧重于实现单台设备的纺织工艺性能自动化，将机器所具有的先进功能封闭在单机系统内，而忽略了系统的网络化构成，其结果势必使机器的结构(特别是其控制系统)愈来愈复杂，使机器成为纺织企业自动化体系中的“孤岛”。进入90年代以来，现场总线技术以及基于该技术的控制系统在国内外引起人们高度重视，成为世界范围内的自动化技术发展的热点，它综合运用了微处理器技术、网络技术、通信技术和自动控制技术，将微处理器置入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信的能力，不但提高了信号测量、控制和传输的精度，也为实现其远程传输创造了条件。纺织工业的信息化建设是未来几年纺织工厂的追求和建设重点，而数字化的纺织生产体系正是其不可或缺的基础。它将全面提升纺织工厂的管理水平，对工厂的技术、质量、经济和服务推动的进步都将产生直接的明显的推进作用。目前细纱机均为一台大功率交流电机通过复杂的同步传动机构以皮带方式同时带动上百个锭子一起做旋转运动，仅在展览会有厂家展出单锭系统研发样机，需要庞大的电机控制箱与电源，尚无类似本项目单锭一体化电机驱动器报导。如果能结合现场总线技术以及基于该技术的控制系统对单锭进行控制则可以结 合上述优势，每个纱锭整个纺纱过程可以单独监控，使控制更精准，提高了成纱质量，也使
得产量增加。
发明内容针对现有细纱机存在结构复杂、电机效能低、锭速受限制的缺陷，本实用新型提供一种在整个纺纱过程每个纱锭可以单独监控、结构简单、电机效能高、可大大提高劳动效率的基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器。为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，包括与CAN总线相连接的CAN总线驱动单元，所述的CAN总线驱动单元依次通过DSP电机主控电路单元、功率管前置驱动电路、电子换向器、无刷电机与纱锭连接，无刷电机内置的霍尔位置传感器通过霍尔信号检测单元与DSP电机主控电路单元连接。来自细纱机控制面板的各种电机控制信号启动，S曲线加速，最大加速，恒速，S曲线减速，停止，紧急停止等调速信号，刹车信号，转变为符合通讯协议的数字信号，通过CAN总线经CAN总线驱动单元整形缓冲后解析成控制指令，送入DSP电机主控电路单元处理，DSP电机主控电路单元解码来自CAN总线的命令和数据，输出受控的PWM驱动给功率管前置驱动电路，经过功率管前置驱动电路的放大后驱动电子换向器，对无刷电机进行驱动和控制，从而控制纱锭的运转。无刷电机内部的霍尔位置传感器输出电机轮毂的位置变化信号，当DSP电机主控电路单元检测到纱锭的位置变化，相应的改变PWM驱动信号，驱动电子换向器作出对应的变化，使得电机完成设定的动作，纱锭遵循程序的控制进行卷纱运行。作为优选，所述DSP电机主控电路单元与电子换向器之间连接过流检测保护电路。在电机运行过程中，过流检测保护电路实时检测电机的电流。当发生断纱时，过流检测保护电路会即刻检出电流变化，DSP电机主控电路单元作出断纱保护措施，同时通过CAN总线通知控制面板，在控制面板上显示纱锭的标号，通知操作人员来处理；当发生电机堵转，电流过大时通知DSP电机主控电路单元进行停机报警等处理，当电机中的霍尔位置传感器损坏时，DSP电机主控电路单元，能通过对纱锭的旋转速度和电机工作电流检测出来，发出故障报警，停止运行。作为优选，所述DSP电机主控电路单元与电子换向器之间连接欠压检测电路，欠压检测电路还通过电源滤波模块与直流电源相连接。欠压检测电路实时检测300V直流电源电压，当输入电压低于设定的低电压保护值时关闭电机驱动。作为优选，所述无刷电机外壳上设置手动按键与状态显示单元，手动按键与状态显示单元与DSP电机主控电路单元相连接。手动按键与状态显示单元用于支持操作人员对单个电机的启动停止操作，状态显示用于指示电机的工作状态。本实用新型的一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器与传统的交流电机皮带驱动的细纱机相比，结构大大简化，单锭电机取代了传统的龙带，锭带及其传动系统。主传动电机及其控制系统和相应的传动齿轮箱体也由CAN主控制器来代替，在程序控制下，单元控制器直接驱动锭子，电机效率大于80%，无极调速，而且加速和制动时间短，可以进行曲线控制，能适合所纺的原料。由于采用了 CAN总线设计，每台电机每个纱锭的工作状态在主控制器上直接显示，单独进行速度控制，是传统皮带传动多锭机无法做到的，每个纱锭整个纺纱过程可以单独监控，提高了成纱质量，也使得产量增加。
图I为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图I与具体实施方式
对本实用新型做进一步的说明。一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，如图I所示，包括与CAN总线I相连接的CAN总线驱动单元2，CAN总线驱动单元2依次通过DSP电机主控电路单元3、功率管前置驱动电路4、电子换向器5、无刷电机6与纱锭14连接，无刷电机6内置的霍尔位置传感器7通过霍尔信号检测单元8与DSP电机主控电路3连接。DSP电机主控电路单元3与电子换向器5之间连接过流检测保护电路9。DSP电机主控电路单元3与电子换向器5之间连接欠压检测电路10，欠压检测电路10还通过电源滤波模块11与直流电源12相连接。无刷电机6外壳上设置手动按键与状态显示单元13，手动按键与状态显示单元13与DSP电机主控电路单元3连接。所述的无刷电机6使用50W-80W，300V高压直流霍尔电机驱动，恒速控制2500-25000RPM，速度控制范围〈O. 5%，直流电源12为300V，总线接口为三线带屏蔽CAN接口，IM速率,手动按键与状态显示单元13的人机界面包括手动启动,手动停止,指示灯；总线功能电机控制的启动，停止，变速等；状态回传当前速度，工作电流，运行状态，自检参数等，可根据客户要求扩展。综上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，包括与CAN总线(I)相连接的CAN总线驱动单元(2)，其特征在于所述的CAN总线驱动单元(2)依次通过DSP电机主控电路单元(3)、功率管前置驱动电路(4)、电子换向器(5)、无刷电机(6)与纱锭(14)连接，无刷电机(6)内置的霍尔位置传感器(7)通过霍尔信号检测单元(8)与DSP电机主控电路(3)连接。
2.根据权利要求I所述的一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，其特征在于所述DSP电机主控电路单元(3)与电子换向器(5)之间连接过流检测保护电路(9)。
3.根据权利要求I所述的一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，其特征在于所述DSP电机主控电路单元(3)与电子换向器(5)之间连接欠压检测电路(10)，欠压检测电路(10 )还通过电源滤波模块(11)与直流电源(12 )相连接。
4.根据权利要求I所述的一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，其特征在于所述无刷电机(6)外壳上设置手动按键与状态显示单元(13)，手动按键与状态显示单元(13)与DSP电机主控电路单元(3)相连接。
专利摘要本实用新型涉及纺织机械控制领域，尤其涉及并公开了一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器，包括与CAN总线相连接的CAN总线驱动单元，所述的CAN总线驱动单元依次通过DSP电机主控电路单元、功率管前置驱动电路、电子换向器、无刷电机与纱锭连接，无刷电机内置的霍尔位置传感器通过霍尔信号检测单元与DSP电机主控电路单元连接。本实用新型的一种基于CAN总线的一体化单锭电机驱动器与传统的细纱机相比，整个纺纱过程中每个纱锭可以单独监控，且结构大大简化、电机效率大于80%并无极调速，加速和制动时间短，可以进行曲线控制，提高了成纱质量，也使得产量增加，可大大提高劳动效率。
文档编号D01H1/244GK202558987SQ20122017385
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者黄舟 申请人:杭州宇扬科技股份有限公司