专利名称：半数字化交流定子调压调速系统的制作方法
技术领域：
本发明属于起重机交流定子调压调速技术领域。
背景技术：
目前，起重机所采用交流异歩电动机的调速方法主要有三种改变极对数P调速、改变 转差率S调速及改变频率f,调速。改变转差率S调速主要分为二种 一种是转子回路串电阻， 另一种是定子调压。变频调速主要改变电动机定子电压的频率，目前实际应用最多是定子调 压调速。其控制方式分为模拟量控制方式和数字量控制方式两种。现有定子调压调速通常是 采用模拟量控制，每个参数全部用电位器调节，存在着调节不方便、误差大、在起重机振动 较大的情况下长期使用，电位器参数容易发生变化。并且显示部分采用发光二极管，存在显 示不直观、不便于现场快速查找和处理故障的缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种半数字化交流定子调压调速系统。 本发明采用如下技术方案
一种半数字化交流定子调压调速系统，包括主控制器、速度给定装置、功率模块、电流 变换装置、电机、巻筒，其特征在于还包括
用于参数调节的处理器，用于参数调节，接收经过模数转换的多个输入信号，经过比较 处理判断后输出；
D/A转换模块，与所述处理器的输出端相连接，用于将所述处理器输出部分数字信号转换 为模拟控制信号并输出至主控制器，所述主控制器根据该模拟控制信号控制电机运转。
进一步地，还包括连接于所述处理器与电机之间的速度检测装置，用于检测电机速度并 反馈至所述处理器。
进一步地，还包括与处理器相连接的显示驱动模块和按键、与所述显示驱动模块连接的 显不器。
进一步地，所述处理器中设有预定的故障代码，所述处理器根据输入信号进行故障判断， 并输出故障代码至显示器。
进一步地，所述显示驱动模块为MAX7219，所述控制器为ATMEGA162芯片，所述显示器包
括四位的7段数码管。
进一步地，所述外部接口电路包括连接于所述D/A转换模块芯片与所述主控制器之间的 放大器，所述模拟控制信号经运算放大器调节至所述主控制器所需的电平后输入所述主控制器。
进一歩地，还包括依次连接的放大电路、电压频率转换器、光耦，所述光耦的输出端与
所述处理器相连接。
进一步地，还包括连接于所述处理器与主控制器之间的带隔离的模拟开关。
进一步地，所述处理器中设有防溜钩保护模块，所述处理器的防溜钩保护模块与巻筒之
间连接有制动装置，所述防溜钩保护模块以速度给定信号和电机电流反馈信号作为制动装置
的动作条件-
只有在速度给定信号和电机电流反馈信号同时存在时，制动装置打开； 当有速度给定信号而没有电机电流反馈信号，制动装置不动作。
进一步地，所述处理器中设有电机超速保护模块，所述电机超速保护模块中设有一大于 正常电机速度最大值额定值的阈值，当电动机转速大于该阈值时，输出控制信号至所述主控 制器。
本发明具有以下优点-
1、 与现有技术相比，现有技术依靠电位器调节模拟量参数，不但偏差大，而且每个数据 都需要调试才能确定，如电流限幅值、零速调节等。现场更换装置后每个参数需要重新调试， 给使用和维护带来很大的不便，而且电位器离散性大，长时间运行容易产生漂移，工作性能 不稳定。本发明通过增加处理器实现参数的设定和调节，具有调节精度高，工作性能稳定， 抗干扰能力强的优点。并且现场装置更换时，只需把原来装置参数输入新装置里即可。减少 了维护量，使安全生产有了更可靠的保障。
2、 现有技术的故障显示釆用发光二极管显示，不直观，现场査找故障困难，费时费力。 本发明采用故障代码直接显示故障点，不但直观，而且大大减少了维护量，提高了生产效率。
3、 现有的模拟量控制装置无超速保护功能，其超速保护是靠装在电动机轴头上的机械离 心开关来保护，控制精度底，安全性差。本发明新增了电子超速保护，使超速保护多一级， 增加了系统的安全性。
4、 现有技术由于设计缺陷，没有防溜钩保护。本发明新增了防溜钩保护措施，使起重机 工作更安全可靠。
图1为本发明半数字化交流定子调压调速系统实施例结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示， 一种半数字化交流定子调压调速系统，包括 主控制器，
速度给定装置，与所述主控制器相连接，用于接收所述主控制器的控制信号，并将该信 号转化为控制功率模块的信号；
功率模块，与所述速度给定装置相连接，用于根据所述速度给定装置输入的信号控制电 机运行；
电流变换装置，与所述主控制器和所述功率模块输出端的导线上的感应线圈相连接，为 所述主控制器提供反馈信号； 电机，用于驱动巻筒转动； 巻筒，
上述主控制器、速度给定装置、功率模块、电流变换装置、电机、巻筒为现有技术，在 此省略其具体控制和实现过程的描述。改进部分包括
用于参数调节的处理器，用于参数调节，接收经过模数转换的多个输入信号，经过比较 处理判断后输出；例如当设定值与实际值不一致时，处理器根据设定值与实际值的误差调节 参数实际值，使其误差控制的给定的范围。
D/A转换模块，与所述处理器的输出端相连接，用于将所述处理器输出部分数字信号转换 为模拟控制信号并输出至主控制器，所述主控制器根据该模拟控制信号控制电机运转。进一 步，还可包括一运算放大器(图中未示)，所述模拟控制信号经运算放大器调节至所述主控制 器所需要的电平后输入所述主控制器；
其中，还包括与处理器相连接的显示驱动模块和按键、与所述显示驱动模块连接的显示 器。所述处理器中设有预定的故障代码，所述处理器根据输入信号进行故障判断，并将故障 代码输出至显示器显示。这样可及时了解故障原因，使故障处理简单快捷，维护方便，有利 于设备的正常运行。其中，显示驱动模块可釆用MAX7219，所述控制器可采用ATMEGA162芯片 及外部接口电路组成。该单片机内部功能非常强大，集数据采集电路，时钟电路，显示及键 盘电路，无需外加EPROM器件，外部接口电路采用A/D转换器、D/A转换器、运算放大器组成 的比较电路及通过光耦采集的输入信号。所述显示器包括四位的7段数码管，以显示故障代
码。所述处理器、显示驱动模块和显示器可置于同一电路板上，其具有结构紧凑、可靠性高 的优点。
其中，还包括连接于所述处理器与电机之间的速度检测装置，用于检测电机速度并反馈 至所述处理器。
本实施例中，所述处理器接收的多个输入信号包括开关量输入部分S01 S19及显示信号 部分S20 S25。
其中，开关量输入部分S01 S19具体如下 S01设置方向A; S02设置方向B; S03实际方向A，方向检测； S04实际方向B，方向检测；
S05 S08为限位信号，分别对应限位A、限位B、停止限位A、停止限位B; S09抱闸提示；
S10停止信号； Sll零位信号； S13超载限制；
S14 S16为挡位指令，分别对应始定2档位、始定3档位、始定4档位； S17、 S18为转子电阻信号，分别对应转子电阻l、转子电阻2;
S19零速信号，该信号对应的是在停车时，当速度降至抱闸制动时对应的电机速度设定值 时产生，该信号为现有技术。
其中，指令信号SOl、 S02、 S14、 S15、 S16由外部操作指令产生。其余信号均通过检测 电机运行时的外部状态产生。上述开关量输入部分S01 S19经光耦隔离输入到处理器中。处 理器将信号的处理结果进行存储，并根据信号处理结果输出控制信号及需在显示器中显示的 信号。
其中，显示信号部分S20 S25具体如下
S20速度给定信号；
S21电机电流反馈信号a;
S22电机电流反馈信号b;
S23电动机转速；
S24控制板正电源；
S25控制板负电源。
其中，还包括依次连接的放大电路、电压频率转换器、光耦，所述光耦的输出端与所述 处理器相连接。信号S21、 S22是由所述主控制器产生的电流检测信号，S23是则是由所述速 度检测装置输出的反馈信号。信号S20 S25由经放大电路放大到需要的范围后，经电压/频 率(V/F)转换器转换成脉冲信号，再由光耦隔离后，输入处理器。然后由处理器对脉冲信号 变换成数字量信号，输出至显示驱动模块，由显示驱动模块输出至7段数码管进行显示。其 中，V/F转换器可采用AD654。
C01 C08为模拟信号输出，具体如下-
C01正向电位限幅设定；
C02反向电位限幅设定；
C03零速调节设定；
C04同步调节；
C05转子电阻切换2设定； C06微分设定； C07转差值保护设定； C08转差值时间设定。
处理器根据输入信号以及按键操作信号处理结果产生输出数字量的控制信号，输出信号 由光耦隔离后，送入D/A转换器产生模拟输出控制信号，再由运算放大器(图中未示)进行 调节至主控制器所需要的电平，由主控制器直接调节速度。其中D/A可采用转换器为MCP42050。
C11 C19为丌关量输出信号，具体如下
Cll斜坡时间设定；
C12抱闸时间设定；
C14速度调节器增益设定；
C15速度调节器积分反馈时间设定；
C16超同步设定；
C17电机额定转速粗调；
C18电机额定转速细调；
C19电机额定电流调节。
所述处理器根据信号处理结果，产生数字量输出控制信号，由带隔离的模拟开关(可采 用TLP598G)进行隔离后输出开关量控制信号到主控制器，然后由主控制器再进行信号处理，
直接控制转速。
其中，所述处理器中设有防溜钩保护模块，所述处理器的防溜钩保护模块与巻筒之间连 接有制动装置，所述制动装置接收所述处理器输出的控制信号A02以制动巻筒。在原模拟调 压调速装置中，由设计缺漏，没有防溜钩保护措施，这产生了一系列的安全隐患。本发明新 增加了防溜钩保护装置。所述防溜钩保护模块用于输出控制信号A02以控制制动装置的动作。
所述制动装置可以是抱闸继电器和抱闸，所述抱闸继电器控制抱闸的打开和抱合。
所述防溜钩保护模块以速度给定信号S20和电机电流反馈信号S21作为抱闸继电器动作 的条件。只有在速度给定信号S20和电机电流反馈信号S21 (即电机速度反馈信号)同时存在 时，抱闸控制继电器吸合，抱闸打开。当有速度给定信号S19而没有电机电流反馈信号S21 时，说明电机无转矩，抱闸不动作。当没有速度给定信号S20但存在电机电流反馈信号S21 时，说明电动机开始降速，并且检测到S19零速信号时，抱闸控制继电器打开，抱闸抱合。
其中，所述处理器中设有电机超速保护模块。为了防止吊物下降时发生超速，起重机通 常设有超速保护功能。传统控制方式是在电机端头或减速机侧加装离心开关，当电机失速时， 离心开关动作，装置停止，抱闸释放，防止事故发生。但是由于起重机震动较大，往往发生 离心开关误动作，影响设备的正常运行。本发明中的电机超速保护模块用于输出控制信号AOl 至主控制器，由主控制器根据该信号进行超速保护。其工作过程如下-
当吊物下降时，速度信号通过速度检测装置将电动机转速信号S23输入到所述控制器的 电机超速保护模块中，所述电机超速保护模块中设有一大于正常电机速度最大值额定值的阈 值。如该阈值为最大值额定值的120% 140%，当电动机转速信号S23的值大于该阈值时，输 出控制信号AOl，所述主控制器根据该信号进行超速保护。
权利要求
1、一种半数字化交流定子调压调速系统，包括主控制器、速度给定装置、功率模块、电流变换装置、电机、卷筒，其特征在于还包括用于参数调节的处理器，用于参数调节，接收经过模数转换的多个输入信号，经过比较处理判断后输出；D/A转换模块，与所述处理器的输出端相连接，用于将所述处理器输出部分数字信号转换为模拟控制信号并输出至主控制器，所述主控制器根据该模拟控制信号控制电机运转。
2、 根据权利要求l所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于还包括连接于 所述处理器与电机之间的速度检测装置，用于检测电机速度并反馈至所述处理器。
3、 根据权利要求1所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于还包括与处理 器相连接的显示驱动模块和按键、与所述显示驱动模块连接的显示器。
4、 根据权利要求3所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于所述处理器中 设有预定的故障代码，所述处理器根据输入信号进行故障判断，并输出故障代码至显示器。
5、 根据权利要求3所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于所述显示驱动模块为MAX7219，所述控制器为ATMEGA162芯片，所述显示器包括四位的7段数码管。
6、 根据权利要求4所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于所述外部接口 电路包括连接于所述D/A转换模块芯片与所述主控制器之间的放大器，所述模拟控制信号经 运算放大器调节至所述主控制器所需的电平后输入所述主控制器。
7、 根据权利要求1所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于还包括依次连 接的放大电路、电压频率转换器、光耦，所述光耦的输出端与所述处理器相连接。
8、 根据权利要求1所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于还包括连接于所述处理器与主控制器之间的带隔离的模拟开关。
9、 根据权利要求2所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于所述处理器中设有防溜钩保护模块，所述处理器的防溜钩保护模块与巻筒之间连接有制动装置，所述防溜钩保护模块以速度给定信号和电机电流反馈信号作为制动装置的动作条件只有在速度给定信号和电机电流反馈信号同时存在时，制动装置打开；当有速度给定信号而没有电机电流反馈信号，制动装置不动作。
10、 根据权利要求2所述的半数字化交流定子调压调速系统，其特征在于所述处理器中设有电机超速保护模块，所述电机超速保护模块中设有一大于正常电机速度最大值额定值 的阈值，当电动机转速大于该阈值时，输出控制信号至所述主控制器。
全文摘要
一种半数字化交流定子调压调速系统，包括主控制器、速度给定装置、功率模块、电流变换装置、电机、卷筒，用于参数调节的处理器，用于参数调节，接收经过模数转换的多个输入信号，经过比较处理判断后输出；D/A转换模块，与所述处理器的输出端相连接，用于将所述处理器输出部分数字信号转换为模拟控制信号并输出至主控制器，所述主控制器根据该模拟控制信号控制电机运转。本发明通过增加处理器实现参数的设定和调节，具有调节精度高，工作性能稳定，抗干扰能力强的优点。并且现场装置更换时，只需把原来装置参数输入新装置里即可。减少了维护量，使安全生产有了更可靠的保障。并且增加电子超速和防溜钩保护，增加了系统的安全性。
文档编号H02P25/02GK101388640SQ200810040470
公开日2009年3月18日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者刘成龙, 旭 张, 成 许, 鲍袖明 申请人:上海智大电子有限公司