CN107703924A - 一种电机控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电机控制装置，包括控制板卡，所述的控制板卡至少包括反接保护模块、宽兼容识别模块、远程通讯模块；云端服务器，所述的云端服务器通过所述远程通讯模块与所述控制板卡连接，所述云端服务器；远程终端，所述远程终端通过远程通讯模块与所述控制板卡连接，所述的远程终端用于收集所述控制板卡的工作状态信息，并上传至所述云端服务器；所述的反接保护模块的至少包括一个用于作为方向保护器件的P_MOS管；所述的宽兼容识别模块至少包括高速光耦以及肖特基二极管。本发明拥有使用安全、控制便捷、具有大数据管理功能和远程控制便捷的优点。

Description

一种电机控制装置

技术领域

本发明涉及电机控制装置技术领域，具体涉及一种电机控制装置。

背景技术

前市场上的电滚筒驱动控制卡，有以下几种技术缺陷类型：现场技术人员，由于不认真，在接线时，把输入电源正负极接反，通电导致驱动控制卡烧毁，造成非正常使用损坏；由于板卡使用为工业现场，技术人员调试或不规范操作操作，引起板卡输出或程序错误，或现场干扰引起，***死机产生，只能采用断电重启解决。使输送线暂停输送，导致输送效率低下；与PLC连接的控制方式分为2大系列，欧系采用PNP的控制方式，日系采用NPN的控制方式，板卡只适应欧系或日系，通用性较差；市面上的驱动控制板卡，在电滚筒输送线上使用，在立即启动、刹车后立即停止；但是由于惯性作用，停止后货物冲出输送滚筒，造成停止位置移位误差，影响输送分拣效果；市面上的驱动控制卡，只考虑滚筒电机是否能够按要求转速力矩转动起来，而没有考虑所消耗的电流功率，致使电机电流过大，部分电能消耗在电机线圈上，造成能源浪费；目前市面上的板卡，是有PLC、按键、电位器旋钮、传感器触发控制，有线连接的方式来控制电机驱动板卡，来驱动电机调速、正反转、启停控制。只能适应现场、在线的控制方式。而不能远距离、无线的方式对现场电机进行远距离、跨地域的监控电机运行状态以及远程进行操作控制；目前物流输送，分拣***中，无人化操控均采用PLC控制、或上位机采用工业计算机加I/O板卡控制电机驱动板卡方式，实现整个***的无人值守控制，一台PLC造价几千到几万不等，一台工业计算机加I/O板卡价格超过上万元，再加上PLC编程，以及工业计算机上位机软件的编写的人力成本等，一套***造价至少在几万甚至十几万元以上。不菲的成本，对行业的大规模应用形成制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机控制装置，本发明通过云端服务器与远程终端配合控制板卡实现远程控制和大数据智能控制。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电机控制装置，包括控制板卡，所述的控制板卡至少包括反接保护模块、宽兼容识别模块、远程通讯模块；云端服务器，所述的云端服务器通过所述远程通讯模块与所述控制板卡连接，所述云端服务器；远程终端，所述远程终端通过远程通讯模块与所述控制板卡连接，所述的远程终端用于收集所述控制板卡的工作状态信息，并上传至所述云端服务器；所述的反接保护模块的至少包括一个用于作为方向保护器件的P_MOS管；所述的宽兼容识别模块至少包括高速光耦以及肖特基二极管。

作为本发明的优选，所述的远程通讯模块为WIFI模块或蜂窝网络通讯模块。

作为本发明的优选，所述的控制板卡采用2线制总线方式进行级联。

作为本发明的优选，所述的控制板卡采用CAN总线作为复数所述控制板卡的级联方式。

作为本发明的优选，所述的控制板卡采用霍尔传感器对电机的转速进行采样。

作为本发明的优选，所述的控制板卡设置有复位按钮复位模块。

作为本发明的优选，所述的控制板卡还包括抗惯性保护模块，所述的抗惯性保护模块为启停时间调节器或电机正反转调节器。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

本发明拥有使用安全、控制便捷、具有大数据管理功能和远程控制便捷的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的***框图

图中：

1-控制板卡；2-远程终端；3-云端服务器；101-反接保护模块；102-宽兼容识别模块；103-远程通讯模块；104-抗惯性保护模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例包括：控制板卡1、远程终端2、云端服务器3，其中控制板卡1、远程终端2、均与云端服务器3连接，远程终端2为搭载有控制用APP的移动终端，如手机、平板电脑和专用手持机，远程终端2通过云端服务器3获取工作状态信息并对控制板卡1进行工作参数调整以使得电机在用户的需求参数范围内工作。控制板卡1用于直接控制电机的启停、正反转、转速、工作频率等，其至少包括反接保护模块101、宽兼容识别模块102、远程通讯模块103，控制板卡1采用霍尔传感器对电机的转速进行采样；云端服务器3通过远程通讯模块103与控制板卡1连接，云端服务器3用于接收并存储控制板卡1发送的工作状态信息，工作状态信息包括整个输送线或所有项目的电机启停时间、运行时长、当前PWM值、当前电流、当前转速以及其他关系到电机运行稳定性、安全性的信息，云端服务器3可通过电机的货物流量统计等大数据进行统计，为科学决策提供数据支撑，即是云端服务器3；远程终端2通过远程通讯模块103与控制板卡1连接，远程终端2远程终端2用于远距离对控制板卡1进行控制以到达远距离调试电机的目的，在实际生产线的组件过程中，生产线的自动化程度越高，所需要的电机也就越多，所需要的安装空间也就越多，这就导致调试人员进入到生产线内部进行实际的调试是十分不方便以及危险的，所以远程终端2可以有效提升调试效率、降低调试风险。远程终端2还用于收集控制板卡1的工作状态信息，即是被动或主动接收由远程通讯模块103传输的控制板卡1的工作状态信息，并上传至云端服务器3。

反接保护模块101的至少包括一个用于作为方向保护器件的P_MOS管，采用了P_MOS管做反向保护的电路，例如采用DMP4010SK3Q做反向保护的电路，DS=I*RDS(on)的电压。VDS表示场效应管的漏极和源极的电压，G表示栅极，I表示流过DS的电流，RDS(on)表示导通电阻，一般为9.9毫欧。MOSFET的管5A电流压降为0.05V。既对电路进行了保护，又不影响电路性能；

宽兼容识别模块102至少包括高速光耦以及肖特基二极管，宽兼容识别模块102用于解决板卡既适用欧洲系列的PLC，又适用日系的PLC的问题，增加了集成电路、高速光耦HCPL-0631以及肖特基二极管，对输入的高电平24V或是低电平0V,均能自动识别，经过电路转化，当输入为24V时，光耦输出二进制10，当输入为0V时，光耦输出二进制01，当无信号输入时，光耦输出二进制00；由此可判断是否有PLC控制信号输入。此电路应用在PLC控制的启停与正反转控制。

远程通讯模块103为WIFI模块或蜂窝网络通讯模块本设计研发优选为仅采用WIFI控制的方式，现场控制板卡1通过WIFI连接现场路由器，路由器连接外网Internet,数据通过路由器不仅实现局域网的控制板卡1与远程终端2之间通讯，还可以把数据通过云端服务器3实现，远程终端2与现场控制板卡1之间的数据通讯。移远程终端2通过APP软件，通过云端服务器3，对货物输送线的控制板卡1进行监控和控制。具体实现采用WIFI模块通过USART串口与板卡的MCU通讯，WIFI模块向MCU发送指令或从MCU读取数据，WIFI模块把得到当前的电机状态，即是启停、正反转、电机转速、货物通过数量等数据经过TCP/IP协议转换,通过Internet上传云端服务器3，客户管理层可通过云端服务器3实时查看整个输送线或所有项目的电机启停时间、运行时长，电机的运行状态、转速，通过电机的货物流量统计等大数据进行统计，为科学决策提供数据支撑；另外，可使用手机或ipad移动设备，打开流量或设备，无论在输送现场、家里、车上通过APP软件，Internet链接云端服务器3，通过绑定的IP地址或MAC地址，把控制指令发给现场控制的控制板卡1，控制输送线上的任意一台电机的启动、停止、方向或调节电机的转速；可实时查看反馈现场电机的运行状况，任意一台电机的状态，是否有异常情况等，为及时解决问题、发现问题提供物联网远程解决方案。

控制板卡1采用2线制总线方式进行级联。比较目前在其它行业设备联网有几种方式：

1、工业RS485通讯方式，差分信号抗干扰能力强，通讯距离远，最远可大10Km，弱点，每个节点设备不能超过32个，联网设备少，若再增加，需增加中继设备，另外，设备访问采用轮询的方式，控制设备周期长，实时性差。

2、工业以太网方式，需加网络交换机，增加成本，另外驱动控制卡本身采用低成本的控制方式，增加网络，须有PHY功能的MCU支持，还要增加网络驱动控制芯片，成本较高；虽然比PLC方式成本低很多，成本增加但对输送、分拣***来说不是最优控制方式。

控制板卡1针对目前输送线无人化值守控制采用PLC、工业计算机+I/O卡控制成本高，控制***复杂的特点，在保留PLC控制接口的情况下，不采用PLC方式实现驱动控制板卡1之间联网，实现相互控制，为用户提供一种低成本的控制方式，控制板卡1采用汽车电子普遍应用的CAN总线作为复数控制板卡1的级联方式，总线采用2线制，差分信号刚干扰能力强，最远可大10Km，根据设备优先级进行控制，网络中设备节点点数增加或减少不受控制，可以进行一发一收或多发多收等多种控制方式，在驱动控制板卡1添加TJA1050驱动芯片，成本人民币3元实现设备之间的联网。采用CAN总线联网通讯控制的方式，由控制板卡1设置的优先级决定控制板卡1启动电机的优先顺序，输送线CAN总线采用显性电平和隐性进行数据传输。在无货物传输时，所有控制板卡1都处于接收模式，当其中任意一个传感器探测到输送线上有板卡时，连接此传感器的板卡立即由接收状态变为发送状态，向总线上发送数据，通知输送线上所有控制板卡1启动电机，但是只有比自己优先级高的控制板卡1有启动电机的权利，优先级1为最高级，优先级低的控制板卡1不启动，输送线上的控制板卡1接收到信号后，立即根据自己的优先级顺序一个一个启动，该设置方式不仅错峰启动，减少瞬间电流对电源的冲击，也降低了无效传输的能源浪费。输送效率最高。

控制板卡1针对技术人员调试或不规范操作操作引起板卡输出或程序错误设置有复位按钮复位模块在不断电或任何修改的情况下，只要按下复位按钮，几毫秒完成***初始化，对板卡工作的影响降低到最小；另外现场干扰引起，***死机产生，增加了看门狗程序，在1秒钟内对看门狗执行喂狗操作，当***死机，超过一秒，喂狗程序中断，将引起***复位，唤醒***，使***正常运行。

控制板卡1还包括抗惯性保护模块104，抗惯性保护模块104为启停时间调节器或电机正反转调节器。针对市面上的控制板卡1，立即启动、刹车后立即停止，货物由于惯性冲出的现象，不能更好的适应输送线传输的需要；采取了两种措施：

A、增加了启动、停止时间调节，根据货物载重负荷的大小，设置不同的电机启动、停止时间，使设置的时间与载重相匹配，使电机启动和停止有一定的缓冲时间，平缓启动，平缓停止，而不至于惯性作用冲出，更好使用本行业应用。

B、针对另一种货物，在滚筒上停止摩擦力较小而由于惯性容易冲出去的情况，设置了滚筒电机停止后，立即反方向转动2秒；阻止货物惯性冲出。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种电机控制装置，其特征在于：包括：

控制板卡（1），所述的控制板卡（1）至少包括反接保护模块（101）、宽兼容识别模块（102）、远程通讯模块（103）；

云端服务器（3），所述的云端服务器（3）通过所述远程通讯模块（103）与所述控制板卡（1）连接，所述云端服务器（3）；

远程终端（2），所述远程终端（2）通过远程通讯模块（103）与所述控制板卡（1）连接，所述的远程终端（2）用于收集所述控制板卡（1）的工作状态信息，并上传至所述云端服务器（3）；

所述的反接保护模块（101）的至少包括一个用于作为方向保护器件的P_MOS管；

所述的宽兼容识别模块（102）至少包括高速光耦以及肖特基二极管。

2.根据权利要求1所述的一种电机控制装置，其特征在于：所述的远程通讯模块（103）为WIFI模块或蜂窝网络通讯模块。

3.根据权利要求1所述的一种电机控制装置，其特征在于：所述的控制板卡（1）采用2线制总线方式进行级联。

4.根据权利要求1或3所述的一种电机控制装置，其特征在于：所述的控制板卡（1）采用CAN总线作为复数所述控制板卡（1）的级联方式。

5.根据权利要求1所述的一种电机控制装置，其特征在于：所述的控制板卡（1）采用霍尔传感器对电机的转速进行采样。

6.根据权利要求1所述的一种电机控制装置，其特征在于：所述的控制板卡（1）设置有复位按钮复位模块。

7.根据权利要求1所述的一种电机控制装置，其特征在于：所述的控制板卡（1）还包括抗惯性保护模块（104），所述的抗惯性保护模块（104）为启停时间调节器或电机正反转调节器。