带式运输机多电机同步控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带式运输机多电机同步控制系统，包括上位机、同步控制器、ＲＳ－４８５总线系统、变频器、电机，其中同步控制器包括电源模块、控制模块、ＵＳＢ接口模块、ＲＳ－４８５通信接口，同步控制器的ＵＳＢ接口与上位机相连，ＲＳ－４８５通信接口通过总线系统与各变频器的ＲＳ－４８５通信接口相连，变频器连接电机，同步控制器通过总线收集系统中各个电机的运行参数，通过对参数的分析并产生控制信号，调整各变频器的参数，控制电机的输出转速，使各运转电机的转速趋向一致，上位机可读写该同步控制器的相关参数，从而可对系统进行在线调试和实施全程监控，降低调试和运行的操作强度；总线系统使结构简化，降低安装费用和维护成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种带式运输机多电机同步控制系统。
技术介绍
连续运输系统是物料搬运机械的基本组成部分，而带式运输机是连续运输机中效 率最高、使用最普遍的一种机型。在20世纪80年代前，带式运输机的驱动装置多为一台电 动机，就能满足生产要求，到了 80年代，单驱动的动力已经无法满足大型带式运输机的动 力要求，驱动装置就开始有了多电动机驱动。随着大型带式运输机的使用，于是出现了系统 稳定性问题、能耗问题、安全等问题。对于大型普带运输机的传动电机的同步控制技术主要 包括并行控制，主从控制，交叉耦合控制，虚拟总轴控制，偏差耦合控制。其中交叉藕合控制 这种控制策略最初由Koren在1980年提出，交叉藕合控制策略最主要的特点就是将两台 电机的速度或者是位置信号进行比较，从而得到一个差值作为附加的反馈信号，再将这个 附加的反馈信号作为跟踪信号，系统能够反映出任何一台电机的负载变化，从而获得良好 的同步控制精度，但是这种控制策略不适合两个以上电动机的同步控制情况。而偏差藕合 控制的主要思想是将某一台电机的速度反馈同其它电机的速度反馈分别作差，然后将得到 的偏差相加作为该电机的速度补偿信号，增益Kr用来补偿各个电机之间的转动惯量的不 同。这种偏差藕合控制策略能够克服以上各种控制策略的缺点，实现很好的同步性能，但是 增益Kr的设定十分困难。当前的带式运输机控制系统大都以PLC控制系统为主，主要有如 下不足系统复杂，成本较高；PLC控制系统本身的结构原因，无法实现高级的控制算法，从 而多电机同步运动误差大、精度低、协调性差，特别是启停时，皮带系统震动较大，同步性更 差。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种通过变频器检测各电机运行参数， 并由同步控制器对各电机转速参数进行分析并修正的皮带运输多电机同步控制系统。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案实现的一种带式运输机多电 机同步控制系统，包括上位机、变频器、电机、同步控制器和RS-485总线系统，所述的同步 控制器包括为电源模块、控制模块、USB接口、以及RS-485通信接口，所述的电源模块分 别与控制模块、USB接口和RS-485通信接口连接，所述的控制模块再分别与USB接口和 RS-485通信接口连接，其中USB接口与上位机相连，RS-485通信接口通过总线系统与各变 频器的RS-485通信接口端相连，各变频器输出端分别连接到电机。作为优选，所述的控制模块选用微控制器STM32F103V8T6，作为同步控制器的信号 处理单元。作为优选，所述的电源模块选用低压差稳压器LD1086D2M33，为同步控制器提供工 作电源。一种带式运输机多电机同步控制方法，其步骤如下3A:同步控制器的USB接口连接上位机，其RS-485通信接口通过总线连接各变频器； B:上位机通过USB接口可设置同步控制器的相关参数，读取同步控制器相关信息，并 进行显示；C:运行过程中，同步控制器的控制模块通过总线以数字信号的形式获取各变频器采集 的电机转速等参数；D:同步控制器的控制模块对获取的电机转速等参数进行分析、判断并产生控制信号， 控制信号经总线调整各变频器的速度等参数，控制各电机的输出转速；E:上位机与同步控制器交互信息，验证同步控制器控制合理性，完成对控制系统的调试ο在步骤C中，所述的同步控制器的控制模块通过总线定时获取各变频器采集的电 机的转速等参数。在步骤D中，其他电机的转速先暂时跟随受干扰电机的转速变化，再同时以同步 的速度接近给定的转速。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是选用RS-485总线系统，使现场接线十分 简单，简化的系统结构，节省费用，数字信号传输方式提高了系统的工作可靠性；同步控制 器选用USB接口实现控制器与上位机信息交互以及同时可以从计算机的USB接口获取同步 控制器的工作电源，进一步简化了结构；方便查询各电机的运行状态，便于早期分析、排除 故障，缩短了维护停工时间；整个系统的调试运行都在上位机上进行，无需到现场，减轻了 系统调试、运行的劳动强度；方便的编程，克服了 PLC控制系统无法实现高级控制算法的缺 点；同时该同步控制器能充分发挥变频器的性能，系统运转稳态精度和动态精度高，使各电 机以稳定的转速同步运转。附图说明图1为带式运输机多电机同步控制系统连接框图2为带式运输机多电机同步控制系统电机同步控制框图； 图3为带式运输机多电机同步控制系统控制程序流程框图； 图4为同步控制器中断程序流程框图； 图5为同步控制器连接示意框图。具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1和图5中所示，带式运输机多电机同步控制系统包括上位机、同步控制器、 变频器、电机和RS-485总线系统，所述的同步控制器包括电源模块、控制模块、USB接口以 及RS-485通信接口，电源模块分别与控制模块、USB接口和RS-485通信接口连接，所述的 控制模块再分别与USB接口和RS-485通信接口连接，其中电源模块可以通过同步控制器的USB接口从主机中获取同步控制器工作电源，也可以从独立的电源中获取同步控制器工作 电源，电源模块将获取的电源电压转换为适合同步控制器的工作电源电压，保障电源供给； 同步控制器的USB接口与上位机连接，USB连接有利于提高了上位机与同步控制器之间的 数据传输速率，同步控制器的RS-485通信接口通过总线系统与各变频器的RS-485通信接 口端相连，各变频器输出端分别再连接电机，每一台变频器分别与一台电机相连，控制的电 机数目根据不同的带式运输机有所不同，不限于图中所示的电机数，所述的上位机、同步控 制器、变频器、电机和总线系统共同构成带式运输机多电机同步控制系统。如图3中所示，作为同步控制器核心部件的控制模块的程序存储器中预先存有以 偏差藕合控制与模糊控制算法相结合的控制程序，首先初始化系统，设置USB、串口和定时 器等寄存器，通过上位机对同步控制器参数进行设置并保存在控制模块的Flash内存中， 上位机向同步控制器发送指令，通过同步控制器的控制模块解析后再经由RS-485总线系 统向各变频器发送运行参数和开机指令，变频器启动电机运行，并周期性的采集各电机运 行参数信号包括电机的转速参数信号，同步控制器的控制模块通过RS-485总线系统接收 各变频器采集的电机运行参数信息，并对收集的运行参数信息进行分析、处理、并产生控制 信号，通过RS-485总线系统向各变频器发送控制信号，通过各变频器分别控制各电机输出 速度，使各电机的转速先趋向于一致，再同步向给定的转速靠近，同步控制器调整各变频器 的参数时，控制模块通过USB接口向上位机上传同步控制器的控制模块产生的控制信号和 各电机的运行参数信号，并显示于上位机。其中，同步控制器的控制模块工作在无操作系统 的单任务实时状态，其采样周期由定时器中断确定。如图2和图4中所示，同步控制器的控制模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种带式运输机多电机同步控制系统，包括上位机、变频器和电机，其特征在于还包括同步控制器和RS 485总线系统，所述的同步控制器包括电源模块、控制模块、USB接口、RS 485通信接口，所述的电源模块分别与控制模、USB接口和RS 485通信接口连接，所述的控制模块再分别与USB接口和RS 485通信接口连接，其中USB接口与上位机相连， RS 485通信接口通过总线与各变频器的RS 485通信接口连接，各变频器输出端分别连接有电机。2.根据权利要求1所述的一种带式运输机多电机同步控制系统，其特征在于所述的 控制模块选用微控制器STM32F103V8T6，作为同步控制器的信号处理单元。3.根据权利要求1所述的一种带式运输机多电机同步控制系统，其特征在于所述的 电源模块选用低压差稳压器LD1086D2M33，为同步控制器提供工作电源。4.一种带式运输机多电机同步控制方法，其步骤如下A:同步控制器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志，刘勇，张强，
申请(专利权)人：四川省安普瑞自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：51