электроники»

Модуль управления реверсивным коллекторным двигателем

AWD-10

Паспорт

МДТУ. 421826.002ПС

ТУ

г. Москва 2007.

1 Описание и работа модуля.

Модуль цифрового привода AWD-10 предназначен для управления реверсивными коллекторными двигателями с рабочим напряжением 12-200В и током до 10А. Модуль привода позволяет:

- стабилизировать скорость вращения двигателя без тахогенератора;

- управлять скоростью и направлением вращения двигателя: по интерфейсу RS-485 или с помощью логических сигналов «Старт/стоп», «Вперед/назад» и аналогового сигнала «Скорость вращения»;

- обрабатывать сигналы концевых выключателей для остановки вращения;

- задавать порог срабатывания защиты то превышению тока в цепи двигателя;

- ограничивать момент на валу двигателя;

- получать по интерфейсу RS-485 реальную скорость вращения двигателя и реальное положение вала;

- задавать коэффициенты цифрового ПИД - регулятора скорости вращения;

AWD-10

Напряжение питания двигателя, В

12 – 300

Ток двигателя, А

<10

Пределы регулирования скорости вращения с погрешностью до 2%

1:15

Пределы регулирования скорости вращения с погрешностью до 5%

1:100

Потребляемая мощность, Вт

1

Рабочий диапазон температур, °С

-40…+50

Габаритные размеры, мм

100*80*15

Модуль выпускается в виде отдельной платы с разъемами для подключения входных и выходных сигналов. Расположение разъемов показано на Рис. 1.

Рис. 1. Расположение разъемов.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

P1 – разъем для подключения питания.

Р2 – разъем для подключения двигателя.

P3 – разъем для подключения внешнего питания, для использования с двигателями на напряжение более 36В.

P4 – разъем интерфейса RS485.

P5 – разъем для подключения управляющих сигналов.

Назначение контактов.

Р1

Сигнал

1

Напряжение питания двигателя +12…36В или 36-200В

2

Общий

Р2

Сигнал

1

Выход на двигатель «+»

2

Выход на двигатель «-»

P3

Сигнал

1

Общий

2

Выход «+5В»

3

Питание «+12В»

Р4

Сигнал

1

Общий

2

Общий

3

RS-485 сигнал «А»

4

RS-485 сигнал «B»

Р5

Сигнал

1

«+» Аналоговый вход 0. Скорость вращения

2

«–» Аналоговый вход 0. Скорость вращения

3

«–» Аналоговый вход 1

4

«+» Аналоговый вход 1

5

+5В – включить движение «Вперед» со скоростью на аналоговом входе 0.

6

+5В – включить движение «Назад» со скоростью на аналоговом входе 0.

7

«0» – сработал концевой выключатель при движении «Вперед».

8

«0» – сработал концевой выключатель при движении «Назад».

9

+5 В

10

Общий

11

Общий для внешних сигналов

Основные элементы модуля и их назначение:

- микроконтроллер для приема управляющих сигналов и реализации алгоритмов управления двигателем

- интерфейс RS485 для связи с ЭВМ или контроллером верхнего уровня

- формирователь ШИМ сигнала управления двигателем

- силовые ключи на полевых транзисторах

- блок измерения тока двигателя

- аппаратный ограничитель тока двигателя

- ЦАП для задания ограничения максимального тока двигателя

- АЦП для измерения ЭДС двигателя

- АЦП для измерения внешних аналоговых управляющих сигналов

- цифровые входы для обработки управляющих сигналов и сигналов от концевых выключателей

- блок питания

- элементы защиты выходных и входных цепей.

Модуль позволяет управлять скоростью вращения двигателя либо командами по RS485, либо с помощью аналогового входного сигнала. Настройка ПИД-регулятора и порога срабатывания схемы защиты по току может быть произведена только по интерфейсу RS485.

Внешний вод модуля представлен на Рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид модуля AWD-10.

Модуль имеет защиту от короткого замыкания в нагрузке. При коротком замыкании модуль автоматически отключает нагрузку и через 1 секунду плавно включает двигатель.

При питании двигателя напряжением более 36В, необходимы изменения в схеме питания, для чего следует обратиться к изготовителю.

Эксплуатационные ограничения:

- запрещается соединять разъемы при включенном питании

- не допускать попадания на модуль посторонних предметов и жидкостей

- не допускаются механические повреждения

Модуль при установке может быть ориентирован любым образом.

Модули поставляются с сетевым адресом «5». При использовании нескольких модулей или при использовании совместно с другими устройствами на шине RS 485 следует запрограммировать нужный сетевой адрес.

2.3.1 Управление с помощью внешних сигналов.

Модуль может управляться с помощью внешних сигналов. Скорость вращения определяется напряжением на «Аналоговом входе 0». Вход дифференциальный, имеет прямой «+» и инверсный «-» вход (при использовании только прямого входа, инверсный следует подключить к общему проводу Р4.10). Вращение начинается при подаче +5 на контакт Р4.5 или Р4.6. Движение останавливается при размыкании концевых выключателей в соответствующим направлении, при этом движение возможно только в обратную сторону. При отсутствии концевых выключателей необходимо соответствующие входы замкнуть на +5В.

2.3.2 Управление с помощью интерфейса RS485.

Модуль может управляться с помощью интерфейса RS485. Скорость обмена 9600 Бод. 1 старт бит, 1 стоп бит. Протокол обмена описан в приложении 1.

Модуль не требует технического обслуживания.

Ремонт модуля производится только у производителя.

Модуль следует хранить в закрытых помещениях с естественной вентиляцией при температуре от минус 50 до плюс 50 ºС и влажности 80 % при температуре плюс 20 ºС. Наличие в воздухе паров кислот, щелочей и других агрессивных примесей не допускается.

Модуль может транспортироваться всеми видами закрытого транспорта в соответствии с правилами перевозок, действующими на каждом виде транспорта.

Утилизация производится в порядке, принятом на предприятии-потребителе. При утилизации вредного влияния на окружающую среду не оказывается.

электроники», г. Москва, Тетеринский пер., стр.1. тел/факс +7(495)7 тел +7(495)6787168.

www. *****.

Дата изготовления _____________

Дата проверки _____________

Число модулей в партии _____________

Приложение .

Протокол обмена данными по RS485 с модулем AWD-01

Обмен ведется по восемь бит в слове, один стоп-бит, без паритета. Скорость передачи 9600 бод.

Команды передаются блоками по 8 слов, в ответ привод AWD передает сообщение о результате выполнения команды. Формат команд и ответных сообщений приведен в таблице 1.

Таблица 1

Наименование слова

Описание

КС

Address

Сетевой адрес

+

CmdCode

Код выполняемой команды

+

Addr_hi

Старший байт адреса

+

Addr_lo

Младший байт адреса

+

Data_hi

Старший байт данных

+

Data_lo

Младший байт данных

+

CRC16_hi

Старший байт контрольной суммы

0

CRC16_lo

Младший байт контрольной суммы

Результат

Ответное сообщение содержит в CmdCode код выполненной команды, и совпадает с кодом, переданным в команде в случае успешного выполнения. В случае если во время выполнения команды произошла ошибка, то в CmdCode ответного сообщения содержится код ошибки.

Значение контрольной суммы вычисляется как дополнение до нуля суммы всех полей сообщения отмеченных знаком «+» в колонке «КС» таблицы 1. Старший байт контрольной суммы не участвует в расчетах и всегда равен НУЛЮ. Младший байт контрольной суммы – это младший байт от суммы полей, указанных в таблице 1. Пример команды «05, 87, 0F, 00, 00, 00, 00, 65».

Коды ошибок

Таблица 2

Код ошибки

Описание ошибки

0xE1

Ошибка CRC

0xD2

Команда не поддерживается

0xC3

Неправильный параметр команды

0xB4

Ошибка выполнения команды

Команда ECHO предназначена для проверки связи с платой привода.

Формат команды ECHO

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0xF0

Addr_hi

0

Addr_lo

0

Data_hi

0

Data_lo

0

Формат ответного сообщения

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0xF0

Addr_hi

0

Addr_lo

0

Data_hi

0

Data_lo

0

Команда CMDGETPARAM предназначена для считывания настраиваемых параметров. Номера параметров приведены в таблице 3.

Формат команды CMDGETPARAM

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0x87

Addr_hi

Номер параметра

Addr_lo

0

Data_hi

0

Data_lo

0

В случае удачного завершения передается ответное сообщение, содержащее значение параметра.

Формат ответного сообщения

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0x87

Addr_hi

Номер параметра

Addr_lo

0

Data_hi

Старший байт параметра

Data_lo

Младший байт параметра

Команда CMDSETPARAM предназначена для установки настраиваемых параметров. Как правило, значения параметров также записываются во Flash память платы, во время выполнения команды. Номера параметров и диапазон значений приведены в таблице 3.

Формат команды CMDSETPARAM

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0x78

Addr_hi

Номер параметра

Addr_lo

0

Data_hi

Старший байт параметра

Data_lo

Младший байт параметра

В случае удачного завершения передается ответное сообщение, формат и содержание которого полностью совпадает с командой.

Команда CMDGETRESULT предназначена для считывания текущих результатов обработки данных. Номера результатов приведены в таблице 4.

Формат команды CMDGETRESULT

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0x3C

Addr_hi

Номер результата

Addr_lo

0

Data_hi

0

Data_lo

0

В случае удачного завершения передается ответное сообщение, содержащее значение результата.

Формат ответного сообщения

Поле команды

Значение поля

CmdCode

0x3C

Addr_hi

Номер результата

Addr_lo

0

Data_hi

Старший байт результата

Data_lo

Младший байт результата

Номера параметров для команд CMDGETPARAM и CMDSETPARAM.

Таблица 3

Название параметра

Значение

Диапазон значений

Начальные значения

Сетевой адрес

0x00

0x00 – 0xFF

0x05

Смещение нуля внешнего аналогового входа 0

0x01

0x00 – 0x3FF

0x10

Смещение нуля внешнего аналогового входа 1

0x02

0x00 – 0x3FF

0x10

Ограничение минимального значения ШИМ

0x0d

0x00 – 0x3FF

0х05

Ограничение максимального значения ШИМ

0x0e

0x00 – 0x3FF

0х3DF

Пропорциональный коэффициент ПИД регулятора

Кп

0x0F

0x00 – 0xFFFF

0x300

Интегральный коэффициент ПИД регулятора

Ки

0x10

0x00 – 0xFFFF

0x0A0

Дифференциальный коэффициент ПИД регулятора

Кд

0x11

0x00 – 0xFFFF

0x000

Ограничение пропорциональной части ПИД регулятора

0x15

0x00 – 0xFFFF

0x3FF

Ограничение интегральной части ПИД регулятора

0x16

0x00 – 0xFFFF

0x300

Ограничение дифференциальной части ПИД регулятора

0x17

0x00 – 0xFFFF

0x3FF

Коэффициент периода вычисления ПИД регулятора.

Период вычисляется по формуле: 200 мкс * Тк

Тк

0x18

0x00 – 0x0FFF

0x0A0

Коэффициент времени задержки перед измерением ЭДС двигателя.

Задержка вычисляется по формуле: 200 мкс * Тз

Тз

0x19

0x00 – 0x0F

0x05

Количество измерений ЭДС двигателя

0x1a

1, 2, 4, 8, 0x10

0x10

Ограничение максимального тока двигателя

0x1b

0x00 – 0x0F

0x0F

Номера параметров для команды CMDGETRESULT.

Таблица 4

Название параметра

Значение

Диапазон значений

Значение АЦП внешнего аналогового канала 0

0x00

0x00 – 0x3FF

Значение АЦП внешнего аналогового канала 1

0x01

0x00 – 0x3FF

Работа ПИД регулятора

Расчет управляющего воздействия на двигатель (ШИМ) выполняется по следующей формуле:

,

где:

- текущая ошибка управления;

- предыдущая ошибка управления;

- пропорциональный коэффициент регулятора;

- интегральный коэффициент регулятора;

- дифференциальный коэффициент регулятора;