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泰州森兰伺服驱动器维修电话技术服务

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?? 我们拥有国内具规模的专业化变频器维修中心,配备了先进的维修设备,测试设备,拥有丰富的维修经验,能够在无图纸无资料的情况下,维修变频器,伺服,触摸屏,plc,软启动器,直流调速器,数控系统等。我们以精湛的技术,高效的维修速度,打动客户,最终成为最优质供应商。

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?? 步进电动机因具有转子惯量低、定位精度高、无累积误差等特点,非常适合用于开环位置控制系统中。直流电机是伺服控制中常用的电机。然而在实际系统中为满足不同的功能往往同时存在多个运动部件,常用的方法是一个独立的功能对应一个控制系统,这样虽然模块性很好,但是占用了大量的系统资源和空间,也在一定程度上降低了系统的可靠性。

?? 如在某系统中存在4 个运动部件,分别为两台三相反应式步进电动机,一台直流电机和一台四相步进电动机的控制。本着提高系统集成度的想法,在此只用一个控制芯片C8051F020 就完成了以上4 台电机的驱动控制,电路简单,可靠性高。

?? 1 总体设计

?? 基于Cygnal 公司的MCU 控制芯片C8051F020的多电机控制系统平台,能根据控制指令完成对四台电机的控制。组成框图如图1 所示。

?? 组成框图基于单片机C8051F020 的数字多电机控制平台的设计

?? 2 硬件设计

?? 2. 1 主控芯片选择

?? 美国Cygnal 公司生产的C8051F020 单片机使用CIP - 51 微控制器内核。与标准的8051 结构相比,它具有如下特点:

?? ( 1) 指令执行速度有较大的提高,峰值速度达到25 MIPS;

?? ( 2) 除了4 个标准的8051 的端口外,还具有4 个附加端口,共64 个通用I /O 端口;

?? ( 3) 所有I /O 端口均可配置为漏极开路或推挽输出,进一步向低功耗应用发展;

?? ( 4) 引入数字交叉开关,允许用户自行组合通用I /O 端口和所需的数字资源;

?? ( 5) 具有两个串行UART 接口,5 个16 位通用定时器,5个比较捕捉模块;

?? ( 6) 具有片内看门狗、片内温度传感器和片内VDD 监视器,使用时几乎无需外扩;

?? ( 7) 可通过JTAG 接口实现软件在线调试功能。

?? C8051F020 单片机以其在执行速度、系统资源等方面的明显优势,成为本多电机控制系统非常理想的选择。

?? 2. 2 通讯电路设计

?? 根据与上位机的通讯协议,通讯接口采用标准双向差分RS - 422 串口通讯,工作电压为5 V,波特率为38 400 bit /s.C8051F020 系列MCU 内部有两个增强型全双工UART,通讯协议为RS - 232,工作电压也为5 V.因此选用了MAX490 器件,MAX490芯片可以很方便地将上位机的RS422 差分信号转为单片机的串口信号。具体电路如图2 所示。

?? 具体电路

?? 2. 3 步进电动机驱动电路

?? 设计步进电动机的控制可采用串行控制,采用环形分配器来完成换相。也可以采用并行控制,由单片机完成步进电动机的换相,在系统资源够用的情况下,采用并行控制可以简化设计电路。本系统采用了并行控制,由软件控制单片机的I /O 端口输出按一定时序的PWM 波,来控制电机绕组通断电。

?? 电机属于感性负载,电机绕组中的电流不能突变,电机由A 相换到B 相之后,若没有保护电路,A相绕组中的电流将保持相当长的时间,这样电机运行很不平稳。为了使电机运行平稳,在系统加入了保护措施,使绕组线圈中的电流迅速泻放,以利保护电机。图3 为电机一相的控制电路。

?? 电机一相的控制电路

?? 为了消除步进电动机的串扰,所有单片机输出信号均经光耦隔离。单片机输出信号为3. 3 V TTL电平,这对电机来说驱动力不够,因此采用场效应管经功率放大电路后,用来驱动电机。本系统步进电动机的驱动采用了单电压驱动方式,这种驱动电路的优点是线路简单,成本低,低频时响应较好; 缺点是存在共振,高频带载能力下降。系统要求的电机运转速度较低,不考虑高频带载能力,为解决共振问题,采用PWM 波对电机供电,通过改变电机的共振点来达到减小振动的目的。

?? 2. 4 直流电机桥式驱动电路设计

?? 直流电机是可以直接采用电源直接驱动的,设计直流电机驱动电路的主要目的就是对电机的转速和转向进行控制。在本系统中采用了桥式电路。

?? 3)滑模观测器方法,这种方法的优点就是简单易行,但是缺点就是会在使用过程中出现抖振的现象,且不能完全消除。

?? 变频器电流传感器的故障诊断方法

?? 在变频调速过程中,电流信息与速度信息是必不可少的,需要它们两个的完善来支撑双闭环控制的环节。电流

?? 传感器在运行的过程中,会受到电流冲击等因素的干扰从而发生故障,导致系统崩溃。对于它的故障诊断方法主要有以下几种。

?? (1)基于模型诊断方法。这种诊断方法的基础是数学建模,也就是说数学模型在

?? 电动机上的应用。其中,必须要用到观测器。观测器所观测的信息与实际对电流传感器的测量信息做一个数据对比,从而判断故障。利用全阶自适应观测器来产生一个残差,根据残差和给定的阈值判断电流传感器故障。

?? (2)基于信号诊断方法。这种诊断方法是通过对信号的测量、对信号特征的辨别来诊断是否发生故障。如果电流传感器发生了故障,那么就会显示出不同的信号特征,对其予以记录,故障信号特征与正常系统的特征不同,那么根据之前的经验就可以准确地把握故障的定位,对其进行辨识,从而予以解决。在没有障碍顺利运行时,各相的故障定位变量都将趋近一个固定值。而在某相电流传感器故障后,这个值会与其他两相显着不同,从而定位故障。

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