一种用于高压变频器模块化设计的主控制器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于高压变频器模块化设计的主控制器装置，包括安装于机箱（１）内的母线板，还包括电源插件ＭＰＳＵ（２）、主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）、模拟量采集插件ＤＣＡＩ（３）、模拟量输出插件ＡＯ（４）、数字量输入插件ＤＩ（６）、数字量输出插件ＤＯ（５）和人机界面ＨＭＩ；所述的主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）由Ｃｏｌｄｆｉｒｅ５２７５?ＣＰＵ板件及ＣＰＵ扩展板件插接而成。本装置在高压变频器的应用中配置灵活、响应速度快、运行稳定可靠，完全替代了进口的ＰＬＣ系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于高压变频器的主控制器装置，具体地说是一 种采用模块化设计的用于高压变频器的主控制器装置。
技术介绍
目前，国内高压变频器控制部分主要采用国外的PLC系统，PLC的优点 是稳定可靠、组态灵活、扩展方便、应用简单；但它的缺点也是很明显的，由于没有自主知 识产权，对于它的应用也只能限定在业已规定的范围之内，对应用厂家灵活多变的生成工 艺和特殊要求，受到极大的限制，已不能满足越来越高的自动化控制的要求，另外它的使 用、维护成本较高，更新换代慢，而且无法满足系统对于特殊功能扩充的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种用于高压变频器 模块化设计的主控制器装置，提升系统的技术水平和运行可靠性、灵活性，提高设备运行效 率，降低维修费用。本技术的技术方案如下一种用于高压变频器模块化设计的主控制器装置，包括安装于机箱内的母线板， 还包括电源插件MPSU、主处理器插件HVF-MCU、模拟量采集插件DCAI、模拟量输出插件AO、 数字量输入插件DI、数字量输出插件DO和人机界面HMI ；其特征在于所述的电源插件 MPSU、主处理器插件HVF-MCU、模拟量采集插件DCAI、模拟量输出插件AO、数字量输入插件 DI、数字量输出插件DO前端连接信号线，后端分别通过插接件与母线板连接；模拟量采集 插件DCAI、模拟量输出插件AO、数字量输入插件DI、数字量输出插件D0通过母线板上的 三总线与主处理器插件HVF-M⑶信号连接；所述的人机界面HMI通过接口与主处理器插件 HVF-MCU 连接。所述的主处理器插件HVF-MCU采用CF卡存储数据和录波。本技术的积极效果在于(1)、本技术采用模块化的设计思想，按照功能在硬件上对主控制器进行划 分，把系统要求的基本功能(或固定功能)，包括通讯接口、数据存储管理、控制算法、逻辑 算法、时间管理、软件程序等做成一种基本MCU插件，其它可变数量的1/0量按照不同功能 兼顾信号量配置要求，做成不同功能的标准插件，每种插件按照“插件类型+地址”的识别 模式，通过母线板上的电源及三总线(地址线、数据线、控制线)与主处理器插件HVF-MCU 相连。利于系统根据工程要求随意组合，满足不同工程现场的要求。完全替代国外进口的 PLC系统。(2)、当系统某一部分有故障或者需要升级时，可以准确定位，只需更换相应功能 插件即可，不需全部更换整个主控制器，使用户的利益最大化。(3)、标准的总线定义将使系统扩充变得容易、经济。当需要增加新的功能时，只需 按照总线定义标准，做成新的功能插件，插入母线板加入驱动软件，系统就可自动识别，便 于系统新加功能的扩充。(4)、系统EMC指标可以完全按照工业A级标准进行设计，在稳定可靠性方面得到 提升。本装置具有超强的电磁兼容抗干扰性能，在国家电控配电设备质量监督检验中心的 测试中，国家变频器行业标准要求为3级。(5)、主处理器插件HVF-MCU采用CF卡存储数据和录波，存储的数据可以文件方式 保存还能以图形方式显示。附图说明图1为主控制器的系统原理图。图2为技术的外观结构图。图3为Coldfire5275CPU板件的框架电路图。图4为Coldfire5275CPU板件的电源电路原理图。图5-1为Coldfire5275CPU板件的以太网电路原理图(一)。图5-2为Coldfire5275CPU板件的以太网电路原理图(二)。图6-1为Coldfire5275CPU板件的内存电路原理图(一)。图6-2为Coldfire5275CPU板件的内存电路原理图(二)。图 7-1 为 Coldfire5275CPU 板件的 CPU 电路原理图(一)。图 7-2 为 Coldfire5275CPU 板件的 CPU 电路原理图(二)。图8为Coldfire5275CPU板件的时钟电路原理图。图9为CPU的扩展板件的串口电路原理图。图10-1为CPU的扩展板件的CPU电路原理图(一)。图10-2为CPU的扩展板件的CPU电路原理图(二)。图11-1为模拟量输出插件AO的电路原理图(一)。图11-2为模拟量输出插件AO的电路原理图(二)。图12-1为模拟量采集插件DCAI的电路原理图(一)。图12-2为模拟量采集插件DCAI的电路原理图(二)。图12-3为模拟量采集插件DCAI的电路原理图(三)。图13-1为数字量输入插件DI的电路原理图(一)。图13-2为数字量输入插件DI的电路原理图(二)。图14-1为数字量输出插件DO的电路原理图(一)。图14-2为数字量输出插件DO的电路原理图(二)。图15-1为母线板的电路原理图(一)。图15-2为母线板的电路原理图(二)。图15-3为母线板的电路原理图(三)。图16为电源插件MPSU的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步描述。如图1、2所示，本装置采用总线式插槽结构，插件按功能模块化结构设计，包括安 装于机箱1内的母线板，母线板上插接电源插件MPSU 2、主处理器插件HVF-MCU 7、模拟量 采集插件DCAI 3、模拟量输出插件AO 4、数字量输入插件DI 6、数字量输出插件DO 5，其 它插件视系统需要再进行定义。其中除了电源插件MPSU 2、主处理器插件HVF-MCU 7占有 固定插槽外，其它插件位置不需固定。系统内插件数量根据现场信号量的种类和数量灵活 配置。所有插件都采用前出线，后母线的形式。前端为现场信号线(所谓的强电)，后端为 系统内的控制线(所谓的弱电)，如数据线、地址线、控制线、电源等。这样从物理结构上就 对系统进行了隔离，使系统具有良好的EMC能力。人机界面HMI通过接口与主处理器插件 HVF-MCU 7连接。虚线框内是包含在高压变频器系统的其它子系统DCS、上位机等.通过接口或以太网与主处理器插件HVF-MCU 7 通讯。各个插件功能描述如下主处理器插件HVF-MCU 7由两块板件插接而成，其中一块是Coldf ire5275CPU板件，如图3-8所示，该板上集成32位MCU、程序存储芯片、数据存储介质、时钟管理芯片、看 门狗、通讯接口芯片、总线驱动和管理芯片、插件驱动管理逻辑、电源变换芯片、系统所有软 件等。另一块为CPU的扩展板件，如图9-图10-2所示，其主要完成译码逻辑、数据/地址 控制线驱动、接口驱动等功能。主处理器插件HVF-MCU 7还包含4个串口，两个IOOM工业 以太网，采用EEPROM、CF卡等存储设备。主要完成整个系统的控制、逻辑处理、通讯接口管 理、时钟管理、任务调度、数据记录查询等功能。如图13-1-图13-2所示，数字量输入插件DI 6 板上集成了总线驱动和接口 芯片、输入信号滤波器件、光电隔离器件、电阻、电容、压敏电阻保护器件等。电压等级为 24V (如果高于24V可外接光隔转换端子)，每块16路。主要完成现场开关信号的采集输入。如图14-1-图14-2所示，数字量输出插件DO 5 板上集成了总线驱动和接口芯 片、输出信号驱动器件、继电器等主要完成开关量信号的输出，所有节点为独立式常开节 点，可以按照脉冲(时间可设)或电平方式输出。每块8路。如图12-1-图12-3所示，模拟量采集插件DCAI 3 板上主要有电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压变频器模块化设计的主控制器装置，包括安装于机箱（１）内的母线板，还包括电源插件ＭＰＳＵ（２）、主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）、模拟量采集插件ＤＣＡＩ（３）、模拟量输出插件ＡＯ（４）、数字量输入插件ＤＩ（６）、数字量输出插件ＤＯ（５）和人机界面ＨＭＩ；其特征在于：所述的电源插件ＭＰＳＵ（２）、主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）、模拟量采集插件ＤＣＡＩ（３）、模拟量输出插件ＡＯ（４）、数字量输入插件ＤＩ（６）、数字量输出插件ＤＯ（５）前端连接信号线，后端分别通过插接件与母线板连接；模拟量采集插件ＤＣＡＩ（３）、模拟量输出插件ＡＯ（４）、数字量输入插件ＤＩ（６）、数字量输出插件ＤＯ（５）通过母线板上的三总线与主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）信号连接；所述的人机界面ＨＭＩ通过接口与主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）连接，所述的主处理器插件ＨＶＦ－ＭＣＵ（７）由Ｃｏｌｄｆｉｒｅ５２７５ＣＰＵ板件及ＣＰＵ扩展板件插接而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施明贤，毕明新，任志远，于国先，杜刚强，朱卫东，郑永志，宋卫东，田洪平，栾晓亮，于广，李艳萍，赵建伟，
申请(专利权)人：东方电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]