[实用新型]大型储罐相控阵超声波检测电机驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型是大型储罐全自动超声波检测设备完成检测装置驱动和定位的大型储罐相控阵超声波检测电机驱动系统，涉及超声波的测量、为产生和保持设备的有效运行的一般措施、电动机的控制和管道系统技术领域。

背景技术

目前，我国大罐施工过程中，横、立焊缝需要经过严格的检测，现在使用的主要焊缝检测技术有：射线探伤和超声波探伤两大类。超声波探伤可分为手工探伤和自动探伤，目前在大罐建设中主要使用的手工超声探伤效率低，人为因素影响大；而射线探伤速度慢、费用高，对人体健康有严重的威胁，而且对线状缺陷易漏检。自动相控阵超声波探伤设备基本上可以弥补手工超声波探伤和射线探伤的不足，在许多方面还优于射线探伤，有很强的实用性，是目前探伤领域发展的趋势。

与手工超声探伤不同，全自动大罐焊缝检测装置是在电机驱动系统的控制下，沿横、立焊缝精密扫查，完成超声检测的，电机驱动系统要求控制平稳、定位精度高、电磁干扰小。

经查新，目前在大罐建设中横、立焊缝的超声检测均采用手工超声探伤，如采用先进的全自动相控阵超声波探伤技术，可以配合大罐自动焊接设备形成流水作业，保证大罐焊缝检测工作与整个工程的进程紧密结合，我国目前还没有此类产品，国外也没有查阅到相关产品报道。全自动超声检测设备在大型储罐横、立焊缝检测中的应用，可以节省大量的资金，提高生产效率，缩短工期，减轻工人劳动强度。电机驱动系统是大罐全自动超声检测设备的重要组成部分，可以保证超声探头精确定位、平稳运行，减少对整个检测系统的电磁干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种可实现对大罐全自动超声检测装置进行实时控制、平稳驱动和精确定位的大型储罐相控阵超声波检测电机驱动系统。

本实用新型的技术方案是在新开发的工控机控制平台上搭建的伺服驱动控制系统，其构成如图1所示，是由工控机、综合控制板、驱动器、直流伺服电机、编码器和直流电源组成，工控机与综合控制板有数据总线和地址总线连接，综合控制板有控制总线与驱动器连接，工控机由通讯线也与驱动器连接，连有编码器的驱动器与直流伺服电机连接，直流电源与工控机、综合控制板、驱动器、直流伺服电机、编码器连接，为其供电。

具体是工控机的ISA总线接口与综合控制板的I/O接口连接，综合控制板通过工控机的ISA总线接口接受程序软件传过来的控制字，综合控制板输出与受编码器控制的驱动器的控制端J5-20、J5-6、J5-17连接，工控机由RS232通讯线也与驱动器的J5-14、J5-29连接，电源与为各部分供电。

其中综合控制板是新开发的控制板，如图2、图3所示。该电路板由FPGA芯片通过I/O接口与工控机的ISA总线连接，FPGA芯片的87-92I/O接口接出PWR0-PWR3、PULSE、DIR及GNDINT分别接U31-U366个MOC5008的两IN端，而对应PWR0-PWR3输入的U31-U34的OUT端分别接U37 SN75174的1A-4A端，对应PULSE、DIR输入的U35、U36的OUT端分别接U38 SN75174的1A、2A端，U37、U38的1Y、1Z、2Y、2Z、3Y、3Z、4Y、4Z和U38的1Y、1Z、2Y、2Z均接至J31 DB15的各端。FPGA芯片接受控制指令，并把控制指令转换为伺服电机驱动器可识别的控制脉冲指令，通过MOC5008驱动芯片输出控制波形，控制输出主要有两个端子：端子PULS输出方波脉冲信号，用于控制电机行走的距离和速度，端子DIRECT输出高/低电平信号，用于控制伺服电机的方向。

本系统的电路连接为：工控机除了通过总线系统向综合控制板发送控制指令外，还通过RS-232通讯口与伺服电机驱动器进行通讯，在全自动超声检测设备工作前，通过软件对驱动器进行控制性能的匹配和优化设定，使得整个驱动系统能够按预定的参数平稳运行。综合控制板输出端子的输出J31-6、J31-7、J31-15经屏蔽线接驱动器的J5-20、J5-6、J5-17端，用于给驱动器提供脉冲和方向信号。

驱动器的信号与直流伺服电机、编码器、直流电源的连接如图4所示，驱动器1的输出端子J4-8、J4-1、J4-9、J4-2、J4-10、J4-3经屏蔽线分别接编码器3的A、/A、B、/B、X、/X端，驱动器1的输出端子J4-6、J4-4分别接编码器3的GND、+5V端子，驱动器1的输出端子J2-4、J2-3、J2-2经屏蔽线分别接直流伺服电机2的U、V、W端，驱动器1的输入端子J3-3和J3-2、J3-4分别接直流电源4的正极和负极。