基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱的制作方法

本实用新型涉及电气控制领域，尤其涉及一种基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱。

背景技术：
：

传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点；桥式起重机在冶金企业及其它行业有着广泛的应用,其作用主要用来实现物体的升降和转运，桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重；它能否正常工作直接影响到生产效率提高和工作任务的完成，甚至关系到人身、设备的安全；传统的起重机驱动方案一般采用：(1)直接起动电动机；(2)改变电动机极对数调速；(3)转子串电阻调速；(4)涡流制动器调速；(5)可控硅串级调速；(6)直流调速；前四种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速；起动电流大，对电网冲击大；常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重；功率因数低，在空载或轻载时低于0.2-0.4，即使满载也低于0.75，线路损耗大。

技术实现要素：
：

本实用新型的目的是提供一种桥式起重机用控制保护箱。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，其组成包括：箱体，所述的箱体内具有控制电路板，所述的控制电路板上具有基于FPGA的现场可编程门阵列模块和基于DSP的数字信号处理模块，所述的现场可编程门阵列模块和数字信号处理模块通过导线互连，所述的数字信号处理模块通过USB总线连接PC机，所述的数字信号处理模块分别连接JTAG控制电路二、Flash电路和SRAM电路，所述的数字信号处理模块又分别通过晶振时钟电路、输入电路、输出电路和电源模块连接于现场可编程门阵列模块，所述的现场可编程门阵列模块分别连接JTAG控制电路一、码盘电路和电机控制装置。

所述的基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，所述的电机控制装置分别连接主勾变频器、付勾变频器、大车变频器和小车变频器，所述的主勾变频器分别连接主起升电机和编码器A，所述的付勾变频器分别连接付起升电机和编码器B，所述的大车变频器分别连接大车电机一、大车电机二、编码器C和编码器D，所述的小车变频器分别连接小车电机、编码器E和制动器。

所述的基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，所述的编码器A和所述的编码器B和所述的编码器C和所述的编码器D和所述的编码器E被共同整合在触摸屏的控制系统中并体现在触摸屏显示界面上。

所述的基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，所述的基于FPGA的现场可编程门阵列模块采用的是EP2C8QC208模块，所述的基于DSP的数字信号处理模块采用的是TMS320C6713B模块。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的控制保护箱，采用DSP+FPGA的方案，控制系统由DSP和FPGA构成，DSP完成采样及控制计算，FPGA负责完成PWM波形的产生，DSP在完成控制计算后，定时刷新各相上IGBT的触发脉冲宽度，并送到FPGA，FPGA存储DSP最新刷新的脉冲宽度，发出PWM波形，使其工作不受DSP影响；本控制系统利用FPGA以全数字方式实现脉冲发生器的所有功能，使系统不但结构紧凑，具有较高的控制精度和稳定性，FPGA可以独立于主处理器DSP运行，不但减轻了DSP的工作负担，也同时提高了可靠性。

本实用新型的控制保护箱，采用FPGA 控制变频系统与常规电气控制方案相比可以将电动机转子侧的大功率电阻、加速接触器和电动机正反转交流接触器。

本实用新型的控制保护箱，采用FPGA 控制电机的加速时间，使电机加速时间可以调整，或实现系统的软启动，软停止，速度变化平滑，运行平稳，低速性能稳定。

本实用新型的控制保护箱，采用FPGA 控制，能满足器升机构对调速硬度、低频转矩特性的要求，可以长时期低速运行，能有效防止重载空中溜钩现象。

本实用新型的控制保护箱，采用FPGA 控制，可以不用选用复杂、价格昂贵、维修麻烦的直流电动机，而采用方便、节能、经济的交流电动机。

附图说明：

附图1是本实用新型的控制箱的硬件结构示意图。

附图2是本实用新型的控制箱的电气控制系统图。

附图3是本实用新型的控制箱内电路板的硬件结构示意图。

附图4是本实用新型的控制箱的信号放大电路图。

附图5是本实用新型的控制箱的跟随隔离电路图。

附图6是本实用新型的控制箱的放大偏置电路图。

图中：1 — Flash电路；2 —触摸屏；3 —输入电路；4 —输出电路；5 —电机；6 — FPGA；7 —晶振时钟；8 —码盘；9 — JTAG电路二；10 —电源模块；11 —导线；12 — JTAG电路一；13 — PC机；14 — USB总线；15 — DSP；16 — SRAM电路；17 —主勾变频器；18 —编码器A；19 —付勾变频器；20 —编码器B；21 —大车变频器；22 —大车电机一；23 —小车变频器；24 —编码器E；25 —小车电机；26 —制动器；27 —编码器D；28 —大车电机二；29 —编码器C；30 —付起升电机；31 —主起升电机；32 —箱体；

具体实施方式：

实施例1：

一种基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，其组成包括：箱体，所述的箱体32内具有控制电路板，所述的控制电路板上具有基于FPGA的现场可编程门阵列模块6和基于DSP的数字信号处理模块15，所述的现场可编程门阵列模块和数字信号处理模块通过导线11互连，所述的数字信号处理模块通过USB总线14连接PC机13，所述的数字信号处理模块分别连接JTAG控制电路二 12、Flash电路1和SRAM电路16，所述的数字信号处理模块又分别通过晶振时钟电路7、输入电路3、输出电路4和电源模块10连接于现场可编程门阵列模块，所述的现场可编程门阵列模块分别连接JTAG控制电路一9、码盘电路8和电机控制装置5。

实施例2：

根据实施例1所述的基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，所述的电机控制装置分别连接主勾变频器17、付勾变频器19、大车变频器21和小车变频器23，所述的主勾变频器分别连接主起升电机31和编码器A 18，所述的付勾变频器分别连接付起升电机30和编码器B20，所述的大车变频器分别连接大车电机一 22、大车电机二28、编码器C29和编码器D27，所述的小车变频器分别连接小车电机25、编码器E24和制动器26。

实施例3：

根据实施例2所述的基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，所述的编码器A和所述的编码器B和所述的编码器C和所述的编码器D和所述的编码器E被共同整合在触摸屏2的控制系统中并体现在触摸屏显示界面上。

实施例4：

根据实施例2所述的基于FPGA的桥式起重机用控制保护箱，所述的基于FPGA的现场可编程门阵列模块采用的是EP2C8QC208模块，所述的基于DSP的数字信号处理模块采用的是TMS320C6713B模块。