一种基于高压变频器的数字接口扩展装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，包括依次连通的高压变频器、数字信号采集扩展模块和外部设备；所述数字信号采集扩展模块由光纤通讯模块、DI/O接口、数字信号处理模块、主控芯片和电源模块组成，其中主控芯片通过光纤通讯模块和光纤连接变频器控制机，外部设备的DI/O接口通过数字量传输线连接数字信号采集扩展模块的DI/O接口，并通过数字信号处理模块连接主控芯片，电源模块分别连接光纤通讯模块、DI/O接口、数字信号处理模块和主控芯片。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1)解决变频器数字量接口问题，降低了设备成本；2)采用光纤通讯，高效稳定；3)主控芯片可根据实际需要对接收到的信号进行滤波、延时等处理。
【专利说明】 —种基于高压变频器的数字接口扩展装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种外部设备接口扩展装置，尤其涉及一种基于高压变频器的数字接口扩展装置。
【背景技术】
[0002]随着变频器在电机控制中的广泛应用，变频器与外部设备连接问题不断显现，其中，数字口数量和数字量传输质量问题尤为突出。过多的外部设备，过多种类和数量的数字量导致变频器本身无法接收控制，而且与外部设备之间的距离也使得数字量信号变弱，受到干扰的几率增加，最终导致变频器运行不稳定。为了解决以上问题而增加PLC的传统做法虽然取得了理想的效果，但会使设备成本大大增加。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，通过数字信号采集扩展模块接收外部设备的数字量信号，通过主控芯片处理后再传输给变频器，同时把变频器的数字量输出信号经处理后传输给外部设备，成本低、效率高。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现:
[0005]一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，包括依次连通的高压变频器、数字信号采集扩展模块和外部设备；其特征在于，所述数字信号采集扩展模块由光纤通讯模块、DI/0接口、数字信号处理模块、主控芯片和电源模块组成，其中主控芯片通过光纤通讯模块和光纤连接变频器控制机，外部设备的DI/0接口通过数字量传输线连接数字信号采集扩展模块的DI/0接口，并通过数字信号处理模块连接主控芯片，电源模块分别连接光纤通讯模块、DI/0接口、数字信号处理模块和主控芯片。
[0006]所述主控芯片是CPLD、FPGA, DSP或单片机中的一种或多种。
[0007]所述外部设备为I个或多个。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0009]I)不用增加PLC即可解决变频器数字量接口不足的问题，极大的降低了设备成本；
[0010]2)采用光纤通讯，高效稳定，可有效增加数字量的传输距离；
[0011]3)主控芯片可根据实际需要对接收到的信号进行滤波、延时等处理，既降低变频器CPU的运算压力，提高变频器运行质量，减少故障率，拓宽变频器本体的算法升级空间，又能减少变频器因增加数字量进行的编程更改，提高变频器的产品独立性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型所述数字信号采集扩展模块结构示意图。
[0013]图2是本实用新型的连接关系示意图。
[0014]图3是本实用新型数字信号传输示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:
[0016]见图1，是本实用新型所述数字信号采集扩展模块结构示意图。见图2，是本实用新型的连接关系示意图。本实用新型一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，包括依次连通的高压变频器、数字信号采集扩展模块和外部设备；其特征在于，所述数字信号采集扩展模块由光纤通讯模块、DI/0接口、数字信号处理模块、主控芯片和电源模块组成，其中主控芯片通过光纤通讯模块和光纤连接变频器控制机，外部设备的DI/0接口通过数字量传输线连接数字信号采集扩展模块的DI/0接口，并通过数字信号处理模块连接主控芯片，电源模块分别连接光纤通讯模块、DI/0接口、数字信号处理模块和主控芯片。
[0017]所述主控芯片是CPLD、FPGA, DSP或单片机中的一种或多种。
[0018]所述外部设备为I个或多个。
[0019]见图3，是本实用新型数字信号传输示意图。本实用新型一种基于高压变频器的数字接口扩展装置的工作原理是:以变频器、外部设备为传输目标，以光纤，数字量传输线为传输媒介，以数字信号采集扩展模块为信号中转。数字信号采集扩展模块中的主控芯片与变频器控制机的光纤通讯有同步信号传输。变频器把自身数字量信号转换成数字信号，通过高速光纤通讯传给数字信号采集扩展模块，通过主控芯片进行处理，然后进行隔离、滤波、增强处理，转换成适应外部设备的电压或电流数字量信号，传送给外部设备；外部设备也把自身的数字量信号传给数字信号采集模块，然后由主控芯片进行滤波和简单判断计算处理，再由高速光纤通讯传给变频器。数字信号沿着变频器控制机-数字信号采集扩展模块-外部设备这条路径双向传输。
[0020]所述外部设备可以为I个或多个，主要用于接收变频器的数字信号和给变频器提供必要的数字信号
[0021]所述的变频器主要指变频器控制机部分，包括主控板、发波板、电源板和背板。主控板处理核心控制算法；发波板是变频器与数字信号采集扩展模块进行数据交换的接口 ；变频器的发波板本身具有光纤通讯，这样可以用板卡的冗余接口做与数字信号采集扩展模块的通讯扩展口，以节约成本；电源板用于提供各个板卡需要的电源，背板用于各板卡之间的电和数据传输。
[0022]光纤通讯模块用于主控芯片和变频器进行高速数据传输。DI/0接口用于数字信号采集扩展模块和外部设备进行数据交换。数字信号处理模块用于把外部设备的数字量进行隔离、滤波及增强处理。主控芯片用于编写逻辑算法，把采样值归纳整理后向变频器或外部设备传送。电源模块用于给数字信号采集扩展模块中的需要电源的器件提供其必须的电源。
[0023]以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
[0024]【实施例1】
[0025]见图3，是本实用新型的一个实施例的连接关系示意图。本实施例包括依次连通的高压变频器、数字信号采集扩展模块和外部设备1、外部设备2 ;本实施例中，数字信号采集扩展模块包括光纤通讯模块、DI/0接口、数字信号处理模块、DSP芯片和电源模块，变频器控制机的发波板通过光纤与数字信号采集扩展模块的光纤通讯模块连接，然后接入DSP芯片。外部设备I的DOl接口通过数字数据线与数字信号采集扩展模块的DIl接口连接，通过数字信号处理模块接入DSP芯片；外部设备I的DIl接口通过数字数据线与数字信号采集扩展模块的DOl接口连接，通过数字信号处理模块接入DSP芯片；外部设备2的D02接口通过数字数据线与数字信号采集扩展模块的DI2接口连接，通过数字信号处理模块接入DSP芯片；外部设备2的DI2接口通过数字数据线与数字信号采集扩展模块的D02接口连接，通过数字信号处理模块接入DSP芯片。
[0026]光纤通讯模块用于DSP芯片和变频器进行高速数据传输，采用串行通信进行传输。DI/0接口用于数字信号采集扩展模块和外部设备进行数据交换。数字信号处理模块用于把外部设备的数字量转换为稳定可靠的数字信号传送给DSP芯片。DSP芯片用于编写逻辑算法，把采样值归纳整理后向变频器或外部设备传送。电源模块用于给数字信号采集扩展模块中的需要要电源的器件提供其必须的电源。
[0027]本实施例所述的高速光纤通讯，是以光纤为介质进行的串行数据通讯，在实际应用中，也可采用其他通讯协议，包括并行数据通讯，无线数据通讯以及电缆为介质的串行通τΗ ο
[0028]变频器把自身的各类控制及状态数字量信号转换成数字信号，通过高速光纤通讯传给数字信号采集扩展模块，通过数字信号采集扩展模块上DSP芯片进行处理，转换成适应外部设备的电压或电流数字量信号，传送给外部设备，这样外部设备就可以得到变频器的运行状态进行观测，处理和分析；外部设备也把自身的数字量信号(如升速、降速等控制命令)传给数字信号采集模块，进行数字信号处理，然后由DSP芯片进行滤波和简单判断计算处理，再由高速光纤通讯传给变频器，对变频器进行控制。
[0029]由于光纤通讯距离远，抗干扰能力强，数字信号采集扩展模块的摆放位置取决于现场外部设备的位置:如果是单台外部设备，可以把数字信号采集扩展模块摆放在靠近外部设备的位置；如果现场有多台外部设备，要兼顾各个外部设备，摆放位置应距所有外部设备都较近。
[0030]数字信号米集扩展模块的DSP芯片在传输处理传输信号的同时,还要传给变频器控制机一个时钟同步信号，用于保持信号的信号上传的时序，防止传输错误。
【权利要求】
1.一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，包括依次连通的高压变频器、数字信号采集扩展模块和外部设备；其特征在于，所述数字信号采集扩展模块由光纤通讯模块、DI/O接口、数字信号处理模块、主控芯片和电源模块组成，其中主控芯片通过光纤通讯模块和光纤连接变频器控制机，外部设备的DI/0接口通过数字量传输线连接数字信号采集扩展模块的DI/0接口，并通过数字信号处理模块连接主控芯片，电源模块分别连接光纤通讯模块、DI/0接口、数字信号处理模块和主控芯片。
2.根据权利要求1所述的一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，其特征在于，所述主控芯片是CPLD、FPGA, DSP或单片机中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于高压变频器的数字接口扩展装置，其特征在于，所述外部设备为I个或多个。
【文档编号】G05B19/042GK204116865SQ201420492682
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】孙锡星, 曹鹏, 李太峰, 刘洋, 伍鹏, 于吉帅, 刘相鹤, 郝爽 申请人:辽宁荣信电气传动技术有限责任公司