[实用新型]运行状态监测的直流电机驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机驱动装置，尤其涉及一种可对直流电机的运行状态监测的装置。

背景技术

现有技术中，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电动机因其具有调节转速比较灵活、方法简单、易于大范围内平滑调速、控制性能好等特点，在传动领域占有一定地位。在数控机床，机器人等柔性传动系统中，经常需要可逆直流电机调速驱动。

现代设备一般是全数字化自动控制，控制核心一般是运行在工控机或PC机上的控制决策程序，程序需要及时了解电机当前运转情况，而为下一步决策提供依据，但是现有驱动系统没有相应的电路给出这些参数，从而使得上层控制无法获知指令的执行情况，基本上处于开环的控制状态。同时，一台设备上电机多而分散，现有技术没有一个统一的系统来控制、管理一台设备上所有的电机，而是多个电机多个控制系统，使得高层软件控制协调起来相当困难，甚至极易出现系统失控的情况；而且一个设备、系统中往往用到多个不同种类的直流电机，例如大功率的直流动力电机、有刷直流电机、无刷直流电机、步进电机、伺服电机等等不同的电机控制方法不同；由于应用场合的不同，电机系统需要通过特定的接口与工控机相连，很多电机驱动电路只有单一的接口电路例如232接口，其具有很大的局限性。

全数字化自动控制中，单片机驱动技术由单片机驱动与运动控制器组成电机驱动系统，整个系统通常由四部分组成：单片机进行软件编程及控制信号传递，通过I/O接口与控制处理器连接，控制处理模块可产生PWM脉冲控制；光码盘和位置反馈实现电机转角位移测试。这种驱动电路与本申请专利的区别在于控制器与单片机分离，通过I/O接口连接，使其数据传递的速度慢，而且信息通道少、无组网功能，存储器与总线扩展困难，不便于实现多轴电机驱动系统的联合控制。

伺服系统中电机控制和多电机间协调控制的好坏直接影响设备工作效率与可靠性，如何高效管理、方便应用、实时控制是多电机伺服系统亟待解决的首要问题。

实用新型内容

本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种运行状态监测的直流电机驱动系统，其具有在线监测功能、保护功能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括控制器、协议转换器、CAN总线、电机驱动器、直流电机，控制器与协议转换器通信，协议转换器通过CAN总线与电机驱动器连接，电机驱动器连接直流电机。

控制器采用PC机或工控机，其上运行系统控制决策程序，通过一定的协议规范与协议转换器通信，控制各电机运转和获取电机运转情况。控制器与协议转换器之间采用USB、以太网、无线以太网、RS232、RS485中的一种或多种结合的方式通信，其通信协议转换都集成在协议转换器中；直流电机至少设置一个，直流电机与电机驱动器一一对应；PC或工控机统一控制、管理多个不同种类的直流电动机，包括有刷电机、无刷电机、步进电机、伺服电机，实现电机的启停、变速、变相、步长控制等，并能实施监测电机的运转情况，包括正常、空转、过载、卡死、故障，并能粗略估计电机负荷，进而根据电机运转情况实施不同的控制保护策略。

协议转换器实现控制器与CAN总线的衔接；协议转换器通过不同接口将获得的控制器的指令转换为适合于CAN总线上传输的信号发送到CAN总线上，同时把从CAN总线上获得的直流电机运转状态信息和传感器信息转换为控制器所能接收的数据格式发送给控制器。

CAN总线内设有CAN收发器，CAN收发器采用MCP2551型号，其应符合CAN2.0B标准，一般为两根屏蔽或非屏蔽双绞线。

电机驱动器包括电气连接的主控器、驱动模块、PWM驱动电路；主控器采用PIC30F4011型号；驱动模块采用IR2136型号。主控器内集成了CAN总线控制器、PWM产生器、AD采样器，CAN总线控制器与CAN总线连接，PWM产生器与驱动模块连接，AD采样器与PWM驱动电路连接。PWM驱动电路包括四片或六片功率MOSFET管，其采用IRFP054N型号；PWM驱动电路连接霍尔电流传感器。