Интеллектуальная система управления серводвигателями
Руководство пользователя
-
-
-
-
-
-
г. Москва
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие сведения 3
1.1 Введение 3
1.2 Назначение 3
1.3 Описание устройства ИСУ СД 7
1.3.1 Модуль контроллера 7
1.3.2 Силовой модуль 11
1.4 Электрические характеристики 15
1.5 Габаритные размеры 17
2. Подключение 18
2.1 Описание разъемов ИСУ СД и схемы подключения 18
2.1.1 Расположение внешних разъемов 18
2.2.1 Описание выводов на разъемах 20
2.2.3 Схемы подключение дискретных входов/входов управления 22
2.2 Варианты подключения двигателей к ИСУ СД 23
2.3 Подключение питания 25
2.5 Подключение ИСУ СД к персональному компьютеру по CAN интерфейсу 26
3.Состав программных модулей контроллера ИСУ. Функциональные возможности модулей 27
3.1.Модуль организации различных структур управления двигателем. 27
3.2.Модуль реализации программных защит и аппаратных защит. 27
3.3.Светодиодная индикация состояния ИСУ СД 28
3.4.Драйвер CAN шины с поддержкой протокола CANopen 28
4.Настройка и эксплуатация ИСУ СД с использованием программы верхнего уровня UniCON 31
4.1.Описание управляющего интерфейса UniCON 31
4.1.1. О программе 31
4.1.2. Приемы работы 32
4.1.3. Настройка 36
4.2.Руководство по вводу в эксплуатацию контроллера ИСУ СД 40
5.Настройка и эксплуатация ИСУ СД с использованием внешних управляющих сигналов при работе с ШД 47
5.1.Подключение к ИСУ СД внешних сигналов управления 47
5.2.Настройка ИСУ СД от управляющего интерфейса UniCON для работы от внешних сигналов управления 47
5.3.Функции внешних сигналов управления: 48
1. Общие сведения
1.1 Введение
В настоящем документе описывается назначение, устройство и принцип действия интеллектуальной системы управления серводвигателями (ИСУ СД) для позиционного управления любыми типами синхронных, асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Система управления разработана на современной управляющей элементной базе – специализированных сигнальных микроконтроллерах фирмы Texas Instruments серии TMS320F28335 с производительностью до 300 млн. оп./с. и встроенным модулем поддержки операций с плавающей точкой, а также на самой передовой силовой элементной базе - интеллектуальных сдвоенных мостовых драйверах с прямым ШИМ-управлением DRV8402 той же фирмы. Такое сочетание позволяет достичь высоких параметров как по точности управления током двигателя, так и по функциональным возможностям контроллера (режимам работы).
Руководство пользователя содержит необходимые сведения для подключения ИСУ СД к испытуемому двигателю и внешнему оборудованию, инструкцию по настройке и подключения к персональному компьютеру, а также сведения для работы ИСУ СД с программой UniCON.
1.2 Назначение
ИСУ СД предназначена для использования в качестве высокопроизводительной системы позиционного управления трехфазными синхронными электродвигателями, асинхронными двигателями и двигателями постоянного тока.
Внешний вид устройства представлен на рис. 1.1
Рис. 1.1. Внешний вид контроллера управления трехфазным синхронным двигателем
В конструкции блока реализован принцип минимизации пользовательских интерфейсов: имеется только один разъем для ввода силового питания и один разъем для подключения исполнительного двигателя (видны на рис. 1.1). Все необходимые для работы блока уровни питания формируются с помощью соответствующих схем внутри устройства. Управление блоком обеспечивается по унифицированным сетевым интерфейсам CAN или MODBUS от персонального компьютера.
Вычислительное ядро ИСУ СД имеет высокую производительность – до 150 млн. операций в секунду при работе в режиме с фиксированной точкой и до 300 млн. оп. сек. при параллельной работе модулей с фиксированной и плавающей точкой, что достигается применением в качестве центрального процессора мощного специализированного сигнального микроконтроллера типа Motor Control TMS320F28335 фирмы Texas Instruments с уникальным набором встроенных периферийных устройств. Высокое быстродействие и стандартизация интерфейсов контроллера позволяют применять его в системах скалярного и векторного управления асинхронными, синхронными, шаговыми и вентильно-индукторными двигателями. Микроконтроллер обеспечивает оптимальный интерфейс с силовыми ключами, поддерживая режимы синусоидальной векторной широтно-импульсной модуляции для мостовых инверторов, а также прямой цифровой интерфейс с датчиками положения (с использованием плат расширения): инкрементальными и датчиками на элементах Холла.
Высокая производительность процессора допускает реализацию на базе ИСУ СД бездатчиковых систем управления вентильными двигателями, в том числе на базе синхронных двигателей с электромагнитной редукцией.
Благодаря наличию расширенных функций ИСУ СД способен решать задачи управления двигателем и задачи автоматизации, в качестве внешнего периферийного контроллера с функциями планировки движения.
Силовая часть ИСУ СД имеет инверторный модуль с четырьмя полумостами для непосредственного подключения к исполнительному двигателю. Никаких дополнительных элементов, типа дросселей, не требуется.
Несколько ИСУ СД могут быть объединены локальной промышленной сетью на базе гальванически развязанных интерфейсов CAN или RS-485 в распределенную систему автоматического управления технологическим оборудованием, что позволяет эффективно решать задачи комплексной автоматизации. Через эти интерфейсы обеспечивается оперативное управление, а также параметрирование блока.
ИСУ СД работает под управлением специальной программы, запускаемой на персональном компьютере, и обеспечивающей конфигурирование, параметрирование и оперативное управление блоком с помощью интерактивной графической среды UniCON. В комплект поставки входит также стандартный переходник USB/CAN для подключения к компьютеру.
При использовании ИСУ СД в качестве системы управления шаговых двигателей он может получать сигналы управления от стандартных задающих сигналов CLK, DIR, RUN/HOLD. Дополнительно предусмотрен разъем ввода дискретных сигналов, например, с датчиков конечного положения или «причаливания».
ИСУ СД предназначен для эксплуатации в диапазоне температур от 0 град. С до +70 град. С.
На рис. 1.2 (а) и (б) представлены функциональные блок-схемы межмодульных соединений для базовой версии ИСУ СД и версии с платой расширения.
Рис. 1.2(а). Функциональная блок-схема ИСУ СД без платы расширения (базовая версия)
Рис. 1.2(б). Функциональная блок-схема ИСУ СД с платой расширения
ИСУ СД состоит из следующих функциональных блоков:
- модуля питания, преобразовывающего входное напряжение постоянного тока в служебные уровни питания, необходимые для работы всех остальных блоков устройства. Модуль питания расположен на основной (материнской плате) модуля контроллера;
- собственно модуля контроллера, обеспечивающего выдачу ШИМ - сигналов для управления всеми ключами силового модуля (инвертора), прием сигналов аварий от силового модуля, прием сигналов от датчиков электрических переменных, в частности, датчиков токов фаз. Контроллер выполняет также функцию мониторинга уровней напряжения питания и функцию интерфейса с компьютером (CAN-интерфейс);
- силового модуля, обеспечивающего формирование токов в обмотках управления двигателя;
- модуля расширения, обеспечивающего расширение функциональных возможностей ИСУ СД: одновременное подключение до 2-х датчиков положения ротора (квадратурного датчика положения и датчика положения на элементах Холла), интерфейс RS-485, дополнительные 4-ре дискретных входа
Конструктивно модуль контроллера и модуль питания объединены в одну базовую плату, которую можно назвать «материнской». К материнской плате подключена через соответствующие разъемы плата силового модуля (установлена вертикально), а также может быть подключена плата расширения. Далее под модулем контроллера будет понимать «материнскую плату» ИСУ СД.
|
