一种集成MODBUS协议的交交变频控制板制造技术

本发明专利技术一种集成MODBUS协议的交交变频控制板，涉及交交变频控制领域；包括DSP+FPGA协同处理器，MODBUS接口，同步电压接口，脉冲驱动接口，A/D转换模块和电机转速位置采样模块。DSP+FPGA协同处理器通过MODBUS接口和MODBUS主站通信，接收同步电压接口产生的同步电压，A/D转换模块产生的电流电压信号，以及电机速度和位置信号，通过速度调节，直流电流调节，矢量控制，弱磁控制，交流电流调节，交流电压前馈补偿环节，交流电流断续补偿环节，无环流换向逻辑以及移相触发环节任务后产生控制脉冲，控制脉冲通过脉冲驱动接口，被转换成合适的电平信号去驱动交交变频功率电路。本发明专利技术采用DSP和FPGA协同工作作为核心处理器，解决了现有存在的结构复杂，效率低，成本高等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交交变频控制领域，具体是一种集成MODBUS协议的交交变频控制板。
技术介绍
随着数字控制和电力电子技术的发展，在目前的调速领域，交流传动逐渐取代直流传动的地位成为主流，而在大功率交流传动领域，交交变频器是目前应用最广泛的交流调速方案。交交变频器的控制系统非常复杂，传统的交交变频器控制系统由多个模拟系统组成，由于模拟器件本身存在的温漂、零漂和老化问题，系统成本高，构成复杂，调试和使用不便。随着数字控制技术的发展，近年来国外公司采用了多处理器系统来完成交交变频器的矢量控制任务。随着工业自动化的迅速发展，信息交换的范围正迅速覆盖从工厂的管理、控制到现场设备层的各个层次，并逐步形成了全分布式网络集成自动化系统和以此为基础的企业信息系统，传统的串口通讯方式渐渐被现场总线标准所取代。MODBUS总线由于其开发成本低，简单易用等特点目前己经广泛应用于工业现场，通过MODBUS总线，我们可以很方便地将不同厂商生产的控制设备连成工业网络，进行集中监控；所以研制和开发一种集成MODBUS协议的交交变频控制板，具有重要现实意义。
技术实现思路
本专利技术针对采用多处理器系统来完成交交变频器的矢量控制任务时，控制器的结构复杂效率低等问题，提供了一种集成MODBUS协议的交交变频控制板；具体包括：DSP+FPGA协同处理器，MODBUS接口，同步电压接口，脉冲驱动接口，A/D转换模块，供电电源模块，电压电流采样模块和电机转速位置采样模块。各个模块之间的连接关系如下：DSP+FPGA协同处理器通过MODBUS接口接入MODBUS现场总线，实现MODBUS主站与DSP+FPGA协同处理器之间的通信；同时，DSP+FPGA协同处理器还连接供电电源模块，A/D转换模块，电机转速位置采样模块，同步电压接口和脉冲驱动接口；A/D转换模块连接电压电流采样模块；电压电流采样模块连接外供的电压电流传感器；同步电压接口连接外供的同步变压器；脉冲驱动接口连接外供的主功率电路；DSP+FPGA协同处理器通过MODBUS接口和MODBUS主站通信，接收同步电压接口产生的同步电压，A/D转换模块产生的电流电压信号，以及电机转速位置采样模块产生的电机速度和位置信号，根据以上的检测信号，通过速度调节，直流电流调节，矢量控制，弱磁控制，交流电流调节，交流电压前馈补偿环节，交流电流断续补偿环节，无环流换向逻辑以及移相触发环节任务后产生控制脉冲，控制脉冲通过脉冲驱动接口，被转换成合适的电平信号去驱动交交变频功率电路。DSP+FPGA协同处理器中，DSP采用TMS320F28335芯片，FPGA采用EPF10K30A芯片，DSP芯片通过数据总线、地址总线和控制信号线和FPGA芯片互联，从而实现DSP主板和FPGA接口板的信息交换，具体是TMS320LF28335芯片的19根地址线、16根数据线以及读写控制线均和EPF10K30A芯片的相应管脚相连；其中，TMS320F28335芯片的16根数据线具体连接为：TMS320F28335芯片的XD0到XD3管脚分别和EPF10K30A芯片的IO38到IO41管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XD4到XD7管脚分别和EPF10K30A芯片的IO44到IO47管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XD8到XD13管脚分别和EPF10K30A芯片的IO53到IO58管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XD14到XD15管脚分别和EPF10K30A芯片的IO60到IO61管脚一一连接；TMS320F28335芯片的19根地址线具体连接为：TMS320F28335芯片的XA0到XA2管脚分别和EPF10K30A芯片的IO7到IO9管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA3到XA7管脚分别和EPF10K30A芯片的IO11到IO15管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA8到XA9管脚分别和EPF10K30A芯片的IO17到IO18管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA10到XA17管脚分别和EPF10K30A芯片的IO24到IO31管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA18管脚和EPF10K30A芯片的IO36管脚一一连接；TMS320F28335芯片的控制线XR/W管脚和EPF10K30A芯片的IO63管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XRD管脚和EPF10K30A芯片的IO64管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XWE0管脚和EPF10K30A芯片的IO65管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XZCS7管脚和EPF10K30A芯片的IO67管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XZCS6管脚和EPF10K30A芯片的IO68管脚连接。MODBUS接口电路采用ADM4587芯片，DSP+FPGA协同处理器与MODBUS接口的管脚连接为：TMS320F28335芯片的GPIO12管脚和ADM4587芯片的DE管脚相连，TMS320F28335芯片的SCIRXB管脚和ADM4587芯片的R管脚相连，TMS320F28335芯片的SCITXB管脚和ADM4587芯片的D管脚相连。DSP+FPGA协同处理器与电机转速位置采样模块的管脚连接为：电机转速位置采样模块通过增量式码盘对电机的速度和位置进行采样，将采集的电机速度检测信号A+,A-,B+,B-,Z+,Z-，通过光耦器件TLP114A隔离后，分别接入TMS320F28335芯片的QEP1A，QEP1B和QEP1I管脚上。同步电压接口包括：功放器件OPA2277隔和光耦器件TLP114A；DSP+FPGA协同处理器与同步电压接口的管脚连接为：同步变压器的电压信号输入经功放器件OPA2277进行放大、整形，光耦器件TLP114A隔离后接到FPGA的GPIO74管脚上。DSP+FPGA协同处理器与A/D转换模块的管脚连接为：A/D转换模块采用ADS8365芯片，电压电流采样模块采集不同的电流电压检测信号，分别经不同的功放器件INA159进行放大和整形后，输入到ADS8365芯片的CHA0+管脚，CHA0-管脚，CHB0+管脚，CHB0-管脚，CHC0+管脚，CHC0-管脚，CHA1+管脚，CHA1-管脚，CHB1+管脚，CHB1-管脚，CHC1+管脚，CHC1-管脚上，经过模数转换成并行信号，通过数据线上传给FPGA；ADS8365芯片的数据线AXD0管脚与EPF10K30A芯片的IO167管脚连接；ADS8365芯片AXD1管脚与EPF10K30A芯片的IO163管脚连接；ADS8365芯片AXD2管脚与EPF10K30A芯片的IO160管脚连接；ADS8365芯片AXD3管脚与EPF10K30A芯片的IO150管脚连接；ADS8365芯片AXD4管脚与EPF10K30A芯片的IO149管脚连接；ADS8365芯片AXD5管脚与EPF10K30A芯片的IO148管脚连接；ADS8365芯片AXD6管脚与EPF10K30A芯片的IO147管脚连接；ADS8365芯片AXD7管脚到AXD12管脚分别与EPF10K30A芯片的IO144管脚到IO139管脚一一连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成MODBUS协议的交交变频控制板，其特征在于，具体包括：DSP+FPGA协同处理器，MODBUS接口，同步电压接口，脉冲驱动接口，A/D转换模块，电压电流采样模块和电机转速位置采样模块；DSP+FPGA协同处理器同时连接MODBUS接口，A/D转换模块，电机转速位置采样模块，同步电压接口和脉冲驱动接口；A/D转换模块连接电压电流采样模块；电压电流采样模块连接外供的电压电流传感器；同步电压接口连接外供的同步变压器；脉冲驱动接口连接外供的主功率电路；DSP+FPGA协同处理器通过MODBUS接口和MODBUS主站通信，接收同步电压接口产生的同步电压，A/D转换模块产生的电流电压信号，以及电机转速位置采样模块产生的电机速度和位置信号，根据以上的检测信号，通过速度调节，直流电流调节，矢量控制，弱磁控制，交流电流调节，交流电压前馈补偿环节，交流电流断续补偿环节，无环流换向逻辑以及移相触发环节任务后产生控制脉冲，控制脉冲通过脉冲驱动接口，被转换成合适的电平信号去驱动交交变频功率电路。

【技术特征摘要】
1.一种集成MODBUS协议的交交变频控制板，其特征在于，具体包括：DSP+FPGA协同处理器，MODBUS接口，同步电压接口，脉冲驱动接口，A/D转换模块，电压电流采样模块和电机转速位置采样模块；DSP+FPGA协同处理器同时连接MODBUS接口，A/D转换模块，电机转速位置采样模块，同步电压接口和脉冲驱动接口；A/D转换模块连接电压电流采样模块；电压电流采样模块连接外供的电压电流传感器；同步电压接口连接外供的同步变压器；脉冲驱动接口连接外供的主功率电路；DSP+FPGA协同处理器通过MODBUS接口和MODBUS主站通信，接收同步电压接口产生的同步电压，A/D转换模块产生的电流电压信号，以及电机转速位置采样模块产生的电机速度和位置信号，根据以上的检测信号，通过速度调节，直流电流调节，矢量控制，弱磁控制，交流电流调节，交流电压前馈补偿环节，交流电流断续补偿环节，无环流换向逻辑以及移相触发环节任务后产生控制脉冲，控制脉冲通过脉冲驱动接口，被转换成合适的电平信号去驱动交交变频功率电路。2.如权利要求1所述的一种集成MODBUS协议的交交变频控制板，其特征在于，所述的DSP+FPGA协同处理器中，DSP采用TMS320F28335芯片，FPGA采用EPF10K30A芯片，DSP芯片通过数据总线、地址总线和控制信号线和FPGA芯片互联，从而实现DSP主板和FPGA接口板的信息交换，具体是TMS320LF28335芯片的19根地址线、16根数据线以及读写控制线均和EPF10K30A芯片的相应管脚相连；TMS320F28335芯片的16根数据线具体连接为：TMS320F28335芯片的XD0到XD3管脚分别和EPF10K30A芯片的IO38到IO41管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XD4到XD7管脚分别和EPF10K30A芯片的IO44到IO47管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XD8到XD13管脚分别和EPF10K30A芯片的IO53到IO58管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XD14到XD15管脚分别和EPF10K30A芯片的IO60到IO61管脚一一连接；TMS320F28335芯片的19根地址线具体连接为：TMS320F28335芯片的XA0到XA2管脚分别和EPF10K30A芯片的IO7到IO9管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA3到XA7管脚分别和EPF10K30A芯片的IO11到IO15管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA8到XA9管脚分别和EPF10K30A芯片的IO17到IO18管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA10到XA17管脚分别和EPF10K30A芯片的IO24到IO31管脚一一连接；TMS320F28335芯片的XA18管脚和EPF10K30A芯片的IO36管脚一一连接；TMS320F28335芯片的控制线XR/W管脚和EPF10K30A芯片的IO63管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XRD管脚和EPF10K30A芯片的IO64管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XWE0管脚和EPF10K30A芯片的IO65管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XZCS7管脚和EPF10K30A芯片的IO67管脚连接；TMS320F28335芯片的控制线XZCS6管脚和EPF10K30A芯片的IO68管脚连接。3.如权利要求1所述的一种集成MODBUS协议的交交变频控制板，其特征在于，所述的MODBUS接口电路采用ADM4587芯片，DSP+FPGA协同处理器与MODBUS接口的管脚连接为：TMS320F28335芯片的GPIO12管脚和ADM4587芯片的DE管脚相连，TMS320F283...

【专利技术属性】
技术研发人员：段巍，王成胜，李凡，蒋珺，兰志明，杨琼涛，刘澍，唐磊，赵悦，苑莉，
申请(专利权)人：北京金自天正智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11