基于fpga的三相异步电动机正反转控制装置的制造方法

文档序号:54848
专利名称:基于fpga的三相异步电动机正反转控制装置的制造方法
【专利摘要】一种基于FPGA的三相异步电动机正反转控制装置,对整个装置进行控制的FPGA电路;通信电路,该电路的输出端接FPGA电路;三相异步电动机控制电路,该电路的输入端接FPGA电路。本实用新型采用FPGA电路控制三相异步电动机正反转,有4个三相异步电动机控制通道,扩展能力强,而且有4个接口与外围设备通信,组网方便,本实用新型具有电路简单所需元器件少、成本低、操作简单等优点。
【专利说明】
基于FPGA的三相异步电动机正反转控制装置
技术领域
[0001]本实用新型属于自动控制技术领域,具体涉及到三相异步电动机正反转的控制装置。
【背景技术】
[0002]三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。三相异步电动机在社会是随处可见,使用非常广泛。应用于化工、纺织、冶金、建筑、农机、矿山、轻工等行业,用于驱动各种通用机械,像如压缩机、水栗、破碎机、切削机床、运输机械等。目前,三相异步电动机正反转主要由可编程逻辑控制器控制来实现的,这种三相异步电动机正反转控制装置存在以下不足:成本高、控制不灵活、对外通信接口少。

【发明内容】

[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有三相异步电动机正反装控制装置的不足,提供一种电路简单、操作方便、扩展能力强、组网方便的基于FPGA的三相异步电动机正反转控制装置。
[0004]解决上述技术问题所采用的技术方案是它具有:对整个装置进行控制的FPGA电路;通信电路,该电路的输出端接FPGA电路;三相异步电动机控制电路,该电路的输入端接FPGA电路。
[0005]本实用新型的FPGA电路为:集成电路U13的E15脚接集成电路U12的I脚、E16脚接集成电路Ul 2的2脚、M16脚接集成电路U12的3脚、A9脚接集成电路Ul 2的4脚、B8脚接集成电路U9的I脚、T9脚接集成电路U9的2脚、T8脚接集成电路U9的4脚、R8脚接集成电路U9的4脚、C9脚接集成电路UlO的I脚、BlO脚接集成电路UlO的2脚、F9脚接集成电路UlO的3脚、A15脚接集成电路Ul O的4脚、Al I脚接集成电路U11的I脚、B12脚接集成电路U11的2脚、E13脚接集成电路Ul I的3脚、El I脚接集成电路Ul I的4脚、A7脚接晶体振荡器Yl的4脚,集成电路U13的F4脚、H5 脚、H14 脚、Hl 脚、J3 脚、G12 脚、Hl 脚、J3 脚、G12 脚、H12 脚、H13 脚、J5 脚、H3 脚、J4 脚、H4 脚接插座J5的2?13脚,集成电路Ul 3的E3脚、G3脚、K3脚、M3脚、P4脚、P7脚、TI脚、P1脚、P13脚、T16脚、K14脚、M14脚、E14脚、G14脚、A16脚、ClO脚、C13脚、Al脚、C4脚、C7脚接3V电源,集成电路U13的L5脚、L12脚、F12脚、F5脚接2.5V电源,集成电路U13的D4脚、D13脚、N13脚、N4脚、J12脚、]?11脚、]/19脚、1(10脚、1(9脚、1^6脚、1(11脚、1(7脚、16脚、!111脚、!16脚、610脚、69脚、68脚、67脚、G6脚、Fll脚、F7脚接1.2V电源,集成电路U13的C12脚、D7脚、DlO脚、E4脚、E13脚、G4脚、G13 脚、K4 脚、K13 脚、M4 脚、M13 脚、N7 脚、NlO 脚、P5 脚、P12 脚、R2 脚、R15 脚、E2 脚、H16 脚、H15脚、C5 脚、B15 脚、B2 脚、611脚、]/15脚412脚45脚、]/112脚、1(6脚、1^9脚、1^10脚、1^11脚、1(12脚接地,集成电路Ul 3的G5脚接集成电路Ul的5脚、C2脚接集成电路Ul的2脚、Cl脚接集成电路Ul的3脚、D2脚接集成电路U3的5脚、DI脚接集成电路U3的2脚、H2脚接集成电路U3的3脚、GI脚接集成电路U5的5脚、BI脚接集成电路U5的2脚、J2脚接集成电路U5的3脚、K2脚接集成电路U7的5脚、KI脚接集成电路U7的2脚、LI脚接集成电路U7的3脚、NI脚接集成电路U2的5脚、N2脚接集成电路U2的2脚、L4脚接集成电路U2的3脚、P2脚接集成电路U4的5脚、PI脚接集成电路U4的2脚、T2脚接集成电路U4的3脚、R4脚接集成电路U6的5脚、N3脚接集成电路U6的2脚、T4脚接集成电路U6的3脚、N6脚接集成电路U8的5脚、M6脚接集成电路U2的2脚、P6脚接集成电路U8的3脚,晶体振荡器Yl的I脚接3V电源、3脚接地,插座J5的I脚接地,集成电路Ul3的型号为EP4CE22F17C6,集成电路Ul?U8的型号为CJX2-09。
[0006]本实用新型采用FPGA电路控制三相异步电动机正反转,有4个三相异步电动机控制通道,扩展能力强,而且有4个接口与外围设备通信,组网方便,本实用新型具有电路简单所需元器件少、成本低、操作简单等优点。
【附图说明】
基于fpga的三相异步电动机正反转控制装置的制造方法附图
[0007]图1是本实用新型的电气原理方框图。
[0008]图2是图1中FPGA电路的电子线路原理图。
[0009 ]图3是图1中通信电路和三相异步电动机控制电路的电子线路原理图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明,但本实用新型不限于下述的实施方式。
[0011]在图1、2、3中,本实施例的基于FPGA的三相异步电动机正反转控制装置由通信电路、FPGA电路、三相异步电动机控制电路连接构成,通信电路的输出端接FPGA电路,三相异步电动机控制电路的输入端接FPGA电路。
[0012]本实施例的通信电路由集成电路U9?U12、插座Jl?J4连接构成,集成电路U9?Ul 2的型号为MAX481。集成电路U9的6脚接插座JI的I脚、7脚接插座Jl的2脚、8脚接5V电源、I脚和2脚以及3脚和4脚接FPGA电路,集成电路UlO的6脚接插座J2的I脚、7脚接插座J2的2脚、8脚接5V电源、I脚和2脚以及3脚和4脚接FPGA电路,集成电路Ul I的6脚接插座J3的I脚、7脚接插座J3的2脚、8脚接5V电源、I脚和2脚以及3脚和4脚接FPGA电路,集成电路U12的6脚接插座J4的I脚、7脚接插座J4的2脚、8脚接5V电源、I脚和2脚以及3脚和4脚接FPGA电路。
[0013]本实施例的FPGA电路由集成电路U13、晶体振荡器Yl、插座J5连接构成,集成电路U13的型号为EP4CE22F17C6。集成电路U13的E15脚接集成电路U12的I脚、E16脚接集成电路U12的2脚、M16脚接集成电路U12的3脚、A9脚接集成电路U12的4脚、B8脚接集成电路U9的I脚、T9脚接集成电路U9的2脚、T8脚接集成电路U9的4脚、R8脚接集成电路U9的4脚、C9脚接集成电路Ul O的I脚、BI O脚接集成电路Ul O的2脚、F9脚接集成电路Ul O的3脚、Al 5脚接集成电路UlO的4脚、All脚接集成电路Ull的I脚、B12脚接集成电路Ull的2脚、E13脚接集成电路Ull的3脚、E11脚接集成电路U11的4脚、A7脚接晶体振荡器YI的4脚,集成电路U13的F4脚、H5脚、H14脚、Hl脚、J3脚、Gl 2脚、Hl脚、J3脚、Gl 2脚、Hl 2脚、Hl 3脚、J5脚、H3脚、J4脚、H4脚接插座J5的2?13脚,集成电路Ul 3的E3脚、G3脚、K3脚、M3脚、P4脚、P7脚、TI脚、P1脚、P13脚、T16脚、K14脚、M14脚、E14脚、G14脚、A16脚、ClO脚、C13脚、Al脚、C4脚、C7脚接3V电源,集成电路U13的L5脚、L12脚、F12脚、F5脚接2.5V电源,集成电路U13的D4脚、D13脚、N13脚、N4脚、J12脚、Mll 脚、M9 脚、KlO 脚、K9 脚、L6 脚、Kll 脚、K7 脚、J6 脚、!111脚、册脚、610脚、69脚、68脚、67脚、66脚、Fll脚、F7脚接1.2V电源,集成电路U13的C12脚、D7脚、DlO脚、E4脚、E13脚、G4脚、G13脚、K4 脚、K13 脚、M4 脚、M13 脚、N7 脚、NlO 脚、P5 脚、P12 脚、R2 脚、R15 脚、E2 脚、H16 脚、H15 脚、C5 脚、B15脚、B2脚、611脚、]/15脚412脚45脚、]/112脚、1(6脚、1^9脚、1^10脚、1^11脚、1(12脚接地,集成电路U13的G5脚、C2脚、Cl脚、D2脚、Dl脚、H2脚、Gl脚、BI脚、J2脚、K2脚、Kl脚、LI脚、NI脚、N2脚、L4脚、P2脚、PI脚、T2脚、R4脚、N3脚、T4脚、N6脚、M6脚、P6脚接三相异步电动机控制电路,晶体振荡器Π的I脚接3V电源、3脚接地,插座J5的I脚接地。
[0014]本实施例的三相异步电动机控制电路由集成电路Ul?U8、继电器KMl?KM8、熔断器Fl?F12连接构成,集成电路Ul?U8的型号为CJX2-09。集成电路Ul的5脚接集成电路U13的G5脚、2脚接集成电路Ul 3的C2脚、3脚接集成电路U13的CI脚、4脚接继电器KMl的8端、I脚和6脚接IlOV交流电,继电器KMl的I端接继电器KM3的3端并通过熔断器Fl接高压三相电的U端、2端接电动机Ml的I脚和继电器KM3的2端、3端接继电器KM3的I端并通过熔断器F3接高压三相电的V端、4端接继电器KM3的4端和电动机Ml的2端、5端接继电器KM3的5端并通过熔断器F5接高压三相电的W端、6端接电动机Ml的3端和继电器KM3的6端、7端接继电器KM3的7端并接地,继电器KM3的8端接集成电路U3的4脚,集成电路U3的5脚接集成电路Ul 3的D2脚、2脚接集成电路Ul3的DI脚、3脚接集成电路Ul3的H2脚、I脚和6脚接11OV交流电,集成电路U2的5脚接集成电路U13的P2脚、2脚接集成电路U13的Pl脚、3脚接集成电路U13的N3脚、4脚接继电器KM3的8端、I脚和6脚接IlOV交流电,继电器KM2的I端接继电器KM4的3端并通过熔断器F2接高压三相电的U端、2端接电动机M2的I脚和继电器KM4的2端、3端接继电器KM4的I端并通过熔断器F4接高压三相电的V端、4端接继电器KM4的4端和电动机M2的2端、5端接继电器KM4的5端并通过熔断器F6接高压三相电的W端、6端接电动机M2的3端和继电器KM3的6端、7端接继电器KM4的7端并接地,继电器KM4的8端接集成电路U4的4脚,集成电路U4的5脚接集成电路Ul 3的NI脚、2脚接集成电路Ul 3的N2脚、3脚接集成电路Ul 3的L4脚、I脚和6脚接11OV交流电,集成电路U5的5脚接集成电路Ul 3的GI脚、2脚接集成电路Ul 3的BI脚、3脚接集成电路Ul 3的J2脚、4脚接继电器KM5的8端、I脚和6脚接11OV交流电,继电器KM5的I端接继电器KM7的3端并通过熔断器F7接高压三相电的U端、2端接电动机M3的I脚和继电器KM7的2端、3端接继电器KM7的I端并通过熔断器F9接高压三相电的V端、4端接继电器KM7的4端和电动机M3的2端、5端接继电器KM7的5端并通过熔断器Fll接高压三相电的W端、6端接电动机M3的3端和继电器KM7的6端、7端接继电器KM7的7端并接地,继电器KM7的8端接集成电路U7的4脚,集成电路U7的5脚接集成电路U13的K2脚、2脚接集成电路U13的Kl脚、3脚接集成电路U13的LI脚、I脚和6脚接11OV交流电,集成电路U6的5脚接集成电路Ul 3的T2脚、2脚接集成电路Ul 3的R4脚、3脚接集成电路Ul 3的T4脚、4脚接继电器KM6的8端、I脚和6脚接11OV交流电,继电器KM6的I端接继电器KM8的3端并通过熔断器F8接高压三相电的U端、2端接电动机M4的I脚和继电器KM8的2端、3端接继电器KM8的I端并通过熔断器Fl O接高压三相电的V端、4端接继电器KM8的4端和电动机M4的2端、5端接继电器KM8的5端并通过熔断器F12接高压三相电的W端、6端接电动机M4的3端和继电器KM8的6端、7端接继电器KM8的7端并接地,继电器KM8的8端接集成电路U8的4脚,集成电路U8的5脚接集成电路Ul 3的N6脚、2脚接集成电路Ul 3的M6脚、3脚接集成电路Ul 3的P6脚、I脚和6脚接11OV交流电。
[0015]本实用新型的工作原理如下:
[0016]系统加电,集成电路U13开始初始化工作,首先,晶体振荡器Yl工作,从Yl的引脚4输出时钟信号。其次,进行电路配置工作:4路串口的控制逻辑,即集成电路U9?U12的控制逻辑,4路三相异步电动机正转的控制逻辑,即集成电路U1、集成电路U2、集成电路U5、集成电路U6的控制逻辑;4路三相异步电动机反转的控制逻辑,即集成电路U3、集成电路U4、集成电路U7、集成电路U8的控制逻辑。此后,电路开始正常工作。
[0017]插座J4的I脚、2脚接收到三相异步电动机动作命令数据时,信号经过集成电路U12电平变换,从集成电路Ul 2的I脚输出,输入到集成电路U13的E15脚,集成电路Ul 3检测到有数据输入,启动串口的控制逻辑,读取从外设发送的命令数据;然后,集成电路U13对命令数据处理。如果命令是三相异步电动机正转命令,集成电路U13启动三相异步电动机正转的控制逻辑,信号从集成电路U13的脚G5脚、C2脚、Cl脚输出,输入到集成电路Ul的5脚、2脚、3脚,从集成电路Ul的4脚输出,输入到继电器KMl的8脚,此时,三相异步电动机开始正转。如果命令是三相异步电动机反转命令,集成电路U13启动三相异步电动机反转的控制逻辑,信号从集成电路Ul3的D2脚、DI脚、H2脚输出,输入到集成电路U3的5脚、2脚、3脚,从集成电路U3的4脚输出,输入到继电器KM3的8脚,此时,三相异步电动机开始反转。
【主权项】
1.一种基于FPGA的三相异步电动机正反转控制装置,其特征在于它具有: 对整个装置进行控制的FPGA电路; 通信电路,该电路的输出端接FPGA电路; 三相异步电动机控制电路,该电路的输入端接FPGA电路。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的三相异步电动机正反转控制装置,其特征在于所述的FPGA电路为:集成电路U13的E15脚接集成电路U12的I脚、E16脚接集成电路U12的2脚、M16脚接集成电路Ul 2的3脚、A9脚接集成电路Ul 2的4脚、B8脚接集成电路U9的I脚、T9脚接集成电路U9的2脚、T8脚接集成电路U9的4脚、R8脚接集成电路U9的4脚、C9脚接集成电路Ul O的I脚、BlO脚接集成电路UlO的2脚、F9脚接集成电路UlO的3脚、A15脚接集成电路UlO的4脚、Al I脚接集成电路Ul I的I脚、BI 2脚接集成电路Ul I的2脚、E13脚接集成电路Ul I的3脚、E11脚接集成电路Ul I的4脚、A7脚接晶体振荡器Yl的4脚,集成电路U13的F4脚、H5脚、H14脚、Hl脚、J3脚、G12脚、Hl脚、J3脚、G12脚、Hl 2脚、Hl 3脚、J5脚、H3脚、J4脚、H4脚接插座J5的2?13脚,集成电路U13的E3脚、G3脚、K3脚、M3脚、P4脚、P7脚、Tl脚、PlO脚、P13脚、T16脚、K14脚、M14脚、E14脚、G14脚、A16脚、ClO脚、C13脚、Al脚、C4脚、C7脚接3V电源,集成电路U13的L5脚、L12脚、F12脚、F5脚接2.5V电源,集成电路U13的D4脚、D13脚、N13脚、N4脚、J12脚、Mll脚、M9脚、KlO 脚、K9 脚、L6 脚、Kll 脚、K7 脚、J6 脚、Hll 脚、H6 脚、GlO 脚、G9 脚、G8 脚、G7 脚、G6 脚、FlWP、F7脚接1.2V电源,集成电路U13的C12脚、D7脚、DlO脚、E4脚、E13脚、G4脚、G13脚、K4脚、K13脚、M4脚、M13脚、N7脚、NI O脚、P5脚、P12脚、R2脚、Rl 5脚、E2脚、Hl 6脚、Hl 5脚、C5脚、BI 5脚、B2脚、Gll脚、M5脚、E12脚、E5脚、M12脚、K6脚、L9脚、LlO脚、Lll脚、K12脚接地,集成电路U13的G5脚接集成电路UI的5脚、C2脚接集成电路UI的2脚、Cl脚接集成电路UI的3脚、D2脚接集成电路U3的5脚、DI脚接集成电路U3的2脚、H2脚接集成电路U3的3脚、GI脚接集成电路U5的5脚、BI脚接集成电路U5的2脚、J2脚接集成电路U5的3脚、K2脚接集成电路U7的5脚、Kl脚接集成电路U7的2脚、LI脚接集成电路U7的3脚、NI脚接集成电路U2的5脚、N2脚接集成电路U2的2脚、L4脚接集成电路U2的3脚、P2脚接集成电路1]4的5脚、Pl脚接集成电路U4的2脚、T2脚接集成电路U4的3脚、R4脚接集成电路U6的5脚、N3脚接集成电路U6的2脚、T4脚接集成电路U6的3脚、N6脚接集成电路U8的5脚、M6脚接集成电路U2的2脚、P6脚接集成电路U8的3脚,晶体振荡器Yl的I脚接3V电源、3脚接地,插座J5的I脚接地,集成电路U13的型号为EP4CE22F17C6,集成电路Ul?U8的型号为CJX2-09。
【文档编号】H02P1/40GK205725533SQ201620399186
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】赵鹏, 赵宣铭, 冯博
【申请人】榆林学院
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