[發明專利]一種基于單片機的主從式變頻控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410340230.2
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104090514A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 鄒益民;顧海珍;張利民;陳建榮
• 申請（專利權）人: 南京鐵道職業技術學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種基于單片機的主從式變頻控制系統，其特征在于：包括單片機控制模塊、電機、旋轉編碼器、變頻器、轉速檢測模塊、電平轉換模塊、按鍵模塊、人機交互模塊、電源模塊；

其中單片機控制模塊分別與轉速檢測模塊、電平轉換模塊、按鍵模塊、人機交互模塊相連；

所述電機與變頻器相連；

所述旋轉編碼器與電機的轉軸相連；

所述旋轉編碼器通過轉速檢測模塊與單片機控制模塊相連；

所述變頻器通過電平轉換模塊與單片機控制模塊相連；

電源模塊分別為單片機控制模塊、電平轉換模塊、按鍵模塊、人機交互模塊等供電；

所述旋轉編碼器與電機軸同步轉動輸出轉速脈沖，單片機控制模塊通過轉速檢測模塊對旋轉編碼器輸出的脈沖個數進行相敏計數，從而測得電機的轉速及轉向信息；單片機控制模塊按預定的控制算法對所得的轉速信號進行分析處理后，電平轉換模塊將信號電平由TTL轉換為變頻器網絡通訊所需的RS485標準；單片機向變頻器發送控制信號，最終驅動變頻器進入預定的工作狀態及工作頻率；人機交互模塊則為系統提供狀態顯示、參數設定、系統操作及語音播報功能。

2.如權利要求1所述的一種基于單片機的主從式變頻控制系統，其特征在于：所述電平轉換模塊采用的芯片型號為MAX485。

3.如權利要求2所述的一種基于單片機的主從式變頻控制系統，其特征在于：所述的變頻器與單片機控制模塊通過RS485總線相連，并采用ModBus-RTU通訊協議。

4.如權利要求3所述的一種基于單片機的主從式變頻控制系統，其特征在于：所述人機交互模塊包括按鍵模塊、語音合成模塊、顯示模塊、音頻功放模塊、揚聲器，其中語音合成模塊、按鍵模塊、顯示模塊均與單片機控制模塊相連，語音合成模塊還依次連接音頻功放模塊、揚聲器。

5.一種基于單片機的主從式變頻控制系統的控制方法，適用于權利要求3所述的基于單片機的主從式變頻控制系統，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：所述單片機控制模塊周期性基于ModBus協議向主變頻器發送參數查詢請求包；

步驟二：單片機控制模塊檢測主變頻器響應信息的正確性；

步驟三：單片機控制模塊計算各從變頻器的設定狀態及頻率，并將相應的參數打包成數據包；

步驟四：單片機控制模塊向指定的從變頻器基于ModBus協議發出頻率及狀態更新指令。

6.根據權利要求5所述的一種基于單片機的主從式變頻控制系統的控制方法，其特征在于，所述步驟二包括如下步驟：

步驟2.1:?單片機控制模塊接收到主變頻器的響應包時，首先判斷響應包中的地址與指定從機地址是否一致,若不一致進入步驟2.2，若一致進入步驟2.3；

步驟2.2：進行CRC校驗，若校驗失敗，則將數據幀丟棄并在一定次數之內再次構造并發送查詢請求包；

步驟2.3：若響應包中的地址碼、CRC校驗均正確，則對返回的參數進行解析及判斷，以確定主變頻器的當前工作狀態、報警信息及輸出頻率。

7.一種基于單片機的主從式變頻控制系統的控制方法，適用于權利要求3所述的基于單片機的主從式變頻控制系統，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：所述旋轉編碼器隨主電機轉動輸出脈沖，?所述單片機控制模塊通過轉速檢測模塊對旋轉編碼器的輸出脈沖進行相敏計數，得到主電機的轉速及轉向；

步驟二：單片機控制模塊將所測得的主電機速度作為反饋值與其內部的標準值相比較，根據比較結果按預定控制算法計算各變頻器的頻率或轉速指令，并將相應的指令打包成數據包；

步驟三：單片機控制模塊向所有的變頻器基于ModBus協議以數據包的形式發出頻率及狀態更新指令，使各變頻器按預定規律同步修改各自的工作參數，從而構成以單片機為核心的主控模式。

8.根據權利要求5或6或7所述的一種基于單片機的主從式變頻控制系統的控制方法，其特征在于，還包括如下步驟：

單片機控制模塊讀取各變頻器的頻率、轉速、轉矩和電流參數，并與其內部設定的最大、最小或跳變閾值進行比較，若經判斷發現上述的參數超過設定的最大值、最小值或者跳變閾值，則單片機控制模塊將向各變頻器發出狀態及頻率修正指令，從而構成對所有變頻器的同步約束控制。