针织专用电器驱动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种针织专用电器驱动控制系统。本实用新型专利技术的目的是提供一种结构简单、体积小的针织专用电器驱动控制系统，降低运转中传动环节的能量损耗、提高安全系数，同时能快速起动，精确控制电机停车位置，在待机时不会发生电机空转。本实用新型专利技术的技术方案是：针织专用电器驱动控制系统，其特征在于该系统包括电源输入电路、电机驱动电路、主控制模块、伺服控制器部件、人机界面电路和过流制动电路。本实用新型专利技术适用于针织机械设备，尤其是高速包缝机、绷缝机直驱伺服控制系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种针织专用电器驱动控制系统，主要用于针织机械设备，尤其是高速包缝机、绷缝机直驱伺服控制系统。
技术介绍
我国是世界缝制设备生产大国，约有70%的缝制设备产自中国。我国服装行业的缝纫机使用保有量在1000万台以上。在这些设备中，约有40%是包缝机和绷缝机，90%以上的设备都是使用传统离合器电机的电力拖动方式。使用伺服控制系统，相比之下，可以节能50%-60%、功效提高30%以上。应用于特种缝制设备的伺服控制器，长期以来核心技术都是由发达国家所垄断，价格昂贵。企业要花大量的资金购买伺服控制系统和相关的产品，制约了我国缝制设备机电一体化的发展和综合实力提高。随着服装行业的发展，对生产设备的技术要求越来越高，特别是高档针织服装和休闲服装的生产，对高速、高效、节能的设备需求量越来越大；而包缝机和绷缝机是针织服装生产的关键设备。从目前市场应用情况看，除了有极少的进口设备外，国内生产基本处于空白。该项技术的研究与应用，对我国的传统行业的技术改造、技术进步与发展、自主技术的发展有重大的推进作用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述存在的问题提供一种结构简单、体积小的针织专用电器驱动控制系统，降低运转中传动环节的能量损耗、提高安全系数，同时能快速起动，精确控制电机停车位置，在待机时不会发生电机空转。本技术所采用的技术方案是针织专用电器驱动控制系统，其特征在于该系统包括电源输入电路、电机驱动电路、主控制模块、伺服控制器部件、人机界面电路和过流制动电路，并且电源输入电路，其输出端与电机驱动电路电连接，并向其提供300V的直流电压；电机驱动电路，由智能功率模块和高速光耦构成，其中智能功率模块分别与电源输入电路和伺服控制器部件连接，高速光耦与主控制模块连接；主控制模块，分别与电机驱动模块、伺服控制器部件、人机界面电路和过流制动电路连接，用于完成信号的接收、运算和指令的输出，且其内部集成有数字信号处理器和可编程逻辑阵列；伺服控制器部件，包括有直流伺服电机、光电编码器和同步器，其中光电编码器用于感应电机输出轴的位置和速度，并直接传输给数字信号处理器；同时，伺服控制器部件中的同步器用于感应上下针位，并传输给可编程逻辑阵列；人机界面电路，用于完成命令的输入、显示以及与主控制模块的通讯；过流制动电路，其内部集成有开关电源，用于比较从电机驱动电路输入的采样电压与开关电源内部的设定电压，并将比较结果传输至主控制模块，控制模块通过指令开启制动回路，进行制动放电。所述电源输入电路由一桥式整流电路，以及电连接于其输出端、且容量为330uF/450V的电容C1和C2组成。所述高速光耦共有六个，分别与数字信号处理器的六个PWM输出口连接，六个高速光耦的另一端分别与智能功率模块的六个输入口连接。所述光电编码器通过3个位置信号发生器产生Sa、Sb、Sc和一个速度信号发生器产生M-Speed，以得到直流伺服电机转动特性，并经数据输出口 Sa、Sb、Sc、A和B直接传输给数字信号处理器进行运算处理；所述同步器的两个针位信号输入口 SYN_UP和SYN_D0WN接收来自直流伺服电机的上下针位信号并传输给可编程逻辑阵列。所述用于感应3个位置信号和一个速度信号的光电编码器和用于感应上下针位信号的霍尔传感器安装在同一个线路板上，并装置于直流伺服电机的转轴上。所述人机界面电路包括RS485通讯模块、单片机以及键盘和显示器，单片机的一端与键盘和显示器相连，用于操作和显示，另一端经RS485通讯模块的RXD和TXD与可编程逻辑阵列进行通讯。所述过流制动电路包括比较器IC1和开关电源，该比较器的一个输入端IPMC经采样电阻Rt接智能功率模块的IC驱动芯片，另一个输入端IPMS接开关电源，其输出端连接至可编程逻辑阵列。所述直流伺服电机的转轴依次通过电机传动啮合机构和机头传动机构连接至缝纫机机头。所述电机传动啮合机构包括通过螺钉与直流伺服电机的转轴同轴连接的圆柱形过渡件，该过渡件的连接端面上以转轴为中心均匀布置三个与过渡件一体的插接块。所述机头传动机构与缝纫机转轴同轴布置，且其中一个端面上开设三个与插接块相配合的插接槽。本技术的有益效果是技术以数字信号处理器、智能功率模块、可编程逻辑阵列为平台，设计基于高速多任务调度的驱动系统和智能作业软件体系，通过对直驱式高速包缝机、绷缝机的样机测试，达到SOOOrpm运转速度、2度的位置精度，远远超过缝制设备直接驱动业界水平(6000rpm)，同时使振动从原来的350 m降低至260 m以下，并减少能量损耗15%以上，解决了特种缝制设备高速运转情况下速度闭环控制高实时性、低功耗、噪音控制、电磁干扰抑制、位置控制精度等关键技术；配置多种智能化功能，自动完成多项工序，提高缝制运转工效；缩小了安装尺寸，节省原材料，实现整体微型化内嵌式环保节能设计，真正实现降低工人劳动强度、改善生产环境、绿色环保的目的。本技术另外一个明显的有益效果在于将电机转轴和缝纫机转轴直接连接，相对于现有技术来说不仅省去了皮带传动等复杂的传动机构，更降低了运转中传动环节的能量损耗，减小了运转时产生的振动，提高了安全系数，而且由于电机与缝纫机头直接连接，使得缝纫机可以快速起动，精确控制电机停车位置，在待机时不会发生电机空转，节能省电。附图说明图I是本技术的系统电路框图。图2是本技术中直流伺服电机的主视图。图3是图2的俯视图。图4是图2的左视图。图5是本技术中缝纫机的侧面视图。图6是图5的A-A剖视图。具体实施方式如图I所示，本实施例控制系统由电源输入电路I、电机驱动电路2、主控制模块3、伺服控制器部件4、人机界面电路5和过流制动电路6所组成。本技术中直驱伺服电机由于采用了电机同轴驱动的模式，将能耗比提升的 同时存在启动冲击过大的问题，本例的电机为直流伺服电机，因此在交流输入后电源输入电路I中的桥式整流电路1-1将220V的交流电压转化为300V的直流电压，供智能功率模块2-1使用。对于冲击过大的问题，本例在桥式整流电路1-1的输出端连接了 2个容量为330uF/450V的大电容(；和C2，并配合继电器，作为软启动电路，减小启动时的冲击电流。所述电机驱动电路2用于驱动直流伺服电机4-1，电机驱动电路由一个智能功率模块2-1和六个高速光耦2-2构成。其中智能功率模块2-1型号为IRAMX16UP60A，内部由6个IGBT分别组成3个上桥和3个下桥的桥式电路和一个IC驱动芯片；该智能功率模块2-1的6个引脚H1N1、H1N2、H1N3、L1N1、L1N2、L1N3分别与六个高速光耦2-2连接，3个三相输出引脚U、V、W则直流伺服电机4-1。从数字信号处理器3-1输出的6个控制信号PWMf PWM6其中3个为3. 3V的高电平信号，3个为OV的低电平信号，该6个信号经过6个高速光耦2-2 (型号6N137)隔离后分别周期性的产生3个5V高电平信号和3个0. 2V的低电平信号，信号直接传输给智能功率模块2-1的6个引脚H1N1、H1N2、H1N3、L1N1、L1N2、L1N3,该6路信号经过智能功率模块2-1内的IC驱动芯片分别对6个IGBT产生门极驱动电压，来依次开通6个IGBT，使在I个相位内，不同路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针织专用电器驱动控制系统，其特征在于该系统包括电源输入电路（1）、电机驱动电路（2）、主控制模块（3）、伺服控制器部件（4）、人机界面电路（5）和过流制动电路（6），并且：电源输入电路（1），其输出端与电机驱动电路（2）电连接，并向其提供300V的直流电压；电机驱动电路（2），由智能功率模块（2？1）和高速光耦（2？2）构成，其中智能功率模块（2？1）分别与电源输入电路（1）和伺服控制器部件（4）连接，高速光耦（2？2）与主控制模块（3）连接；主控制模块（3），分别与电机驱动模块（2）、伺服控制器部件（4）、人机界面电路（5）和过流制动电路（6）连接，用于完成信号的接收、运算和指令的输出，且其内部集成有数字信号处理器（3？1）和可编程逻辑阵列（3？2）；伺服控制器部件（4），包括有直流伺服电机（4？1）、光电编码器（4？2）和同步器（4？3），其中光电编码器（4？2）用于感应电机输出轴的位置和速度，并直接传输给数字信号处理器（3？1）；同时，伺服控制器部件（4）中的同步器（4？3）用于感应上下针位，并传输给可编程逻辑阵列（3？2）；人机界面电路（5），用于完成命令的输入、显示以及与主控制模块（3）的通讯；过流制动电路（6），其内部集成有开关电源（6？1），用于比较从电机驱动电路（2）输入的采样电压与开关电源（6？1）内部的设定电压，并将比较结果传输至主控制模块（3），控制模块通过指令开启制动回路，进行制动放电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，杞晓航，
申请(专利权)人：杭州晖能自动化技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：