一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，包括依次連通的高壓變頻器、數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備；所述數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊由光纖通訊模塊、DI/O接口、數(shù)字信號處理模塊、主控芯片和電源模塊組成，其中主控芯片通過光纖通訊模塊和光纖連接變頻器控制機(jī)，外部設(shè)備的DI/O接口通過數(shù)字量傳輸線連接數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DI/O接口，并通過數(shù)字信號處理模塊連接主控芯片，電源模塊分別連接光纖通訊模塊、DI/O接口、數(shù)字信號處理模塊和主控芯片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：1)解決變頻器數(shù)字量接口問題，降低了設(shè)備成本；2)采用光纖通訊，高效穩(wěn)定；3)主控芯片可根據(jù)實際需要對接收到的信號進(jìn)行濾波、延時等處理。
【專利說明】 —種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種外部設(shè)備接口擴(kuò)展裝置，尤其涉及一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著變頻器在電機(jī)控制中的廣泛應(yīng)用，變頻器與外部設(shè)備連接問題不斷顯現(xiàn)，其中，數(shù)字口數(shù)量和數(shù)字量傳輸質(zhì)量問題尤為突出。過多的外部設(shè)備，過多種類和數(shù)量的數(shù)字量導(dǎo)致變頻器本身無法接收控制，而且與外部設(shè)備之間的距離也使得數(shù)字量信號變?nèi)?，受到干擾的幾率增加，最終導(dǎo)致變頻器運(yùn)行不穩(wěn)定。為了解決以上問題而增加PLC的傳統(tǒng)做法雖然取得了理想的效果，但會使設(shè)備成本大大增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提供了一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，通過數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊接收外部設(shè)備的數(shù)字量信號，通過主控芯片處理后再傳輸給變頻器，同時把變頻器的數(shù)字量輸出信號經(jīng)處理后傳輸給外部設(shè)備，成本低、效率高。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，包括依次連通的高壓變頻器、數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備；其特征在于，所述數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊由光纖通訊模塊、DI/0接口、數(shù)字信號處理模塊、主控芯片和電源模塊組成，其中主控芯片通過光纖通訊模塊和光纖連接變頻器控制機(jī)，外部設(shè)備的DI/0接口通過數(shù)字量傳輸線連接數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DI/0接口，并通過數(shù)字信號處理模塊連接主控芯片，電源模塊分別連接光纖通訊模塊、DI/0接口、數(shù)字信號處理模塊和主控芯片。
[0006]所述主控芯片是CPLD、FPGA, DSP或單片機(jī)中的一種或多種。
[0007]所述外部設(shè)備為I個或多個。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0009]I)不用增加PLC即可解決變頻器數(shù)字量接口不足的問題，極大的降低了設(shè)備成本；
[0010]2)采用光纖通訊，高效穩(wěn)定，可有效增加數(shù)字量的傳輸距離；
[0011]3)主控芯片可根據(jù)實際需要對接收到的信號進(jìn)行濾波、延時等處理，既降低變頻器CPU的運(yùn)算壓力，提高變頻器運(yùn)行質(zhì)量，減少故障率，拓寬變頻器本體的算法升級空間，又能減少變頻器因增加數(shù)字量進(jìn)行的編程更改，提高變頻器的產(chǎn)品獨立性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型所述數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實用新型的連接關(guān)系示意圖。
[0014]圖3是本實用新型數(shù)字信號傳輸示意圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
[0016]見圖1，是本實用新型所述數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊結(jié)構(gòu)示意圖。見圖2，是本實用新型的連接關(guān)系示意圖。本實用新型一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，包括依次連通的高壓變頻器、數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備；其特征在于，所述數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊由光纖通訊模塊、DI/0接口、數(shù)字信號處理模塊、主控芯片和電源模塊組成，其中主控芯片通過光纖通訊模塊和光纖連接變頻器控制機(jī)，外部設(shè)備的DI/0接口通過數(shù)字量傳輸線連接數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DI/0接口，并通過數(shù)字信號處理模塊連接主控芯片，電源模塊分別連接光纖通訊模塊、DI/0接口、數(shù)字信號處理模塊和主控芯片。
[0017]所述主控芯片是CPLD、FPGA, DSP或單片機(jī)中的一種或多種。
[0018]所述外部設(shè)備為I個或多個。
[0019]見圖3，是本實用新型數(shù)字信號傳輸示意圖。本實用新型一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置的工作原理是:以變頻器、外部設(shè)備為傳輸目標(biāo)，以光纖，數(shù)字量傳輸線為傳輸媒介，以數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊為信號中轉(zhuǎn)。數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊中的主控芯片與變頻器控制機(jī)的光纖通訊有同步信號傳輸。變頻器把自身數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過高速光纖通訊傳給數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊，通過主控芯片進(jìn)行處理，然后進(jìn)行隔離、濾波、增強(qiáng)處理，轉(zhuǎn)換成適應(yīng)外部設(shè)備的電壓或電流數(shù)字量信號，傳送給外部設(shè)備；外部設(shè)備也把自身的數(shù)字量信號傳給數(shù)字信號采集模塊，然后由主控芯片進(jìn)行濾波和簡單判斷計算處理，再由高速光纖通訊傳給變頻器。數(shù)字信號沿著變頻器控制機(jī)-數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊-外部設(shè)備這條路徑雙向傳輸。
[0020]所述外部設(shè)備可以為I個或多個，主要用于接收變頻器的數(shù)字信號和給變頻器提供必要的數(shù)字信號
[0021]所述的變頻器主要指變頻器控制機(jī)部分，包括主控板、發(fā)波板、電源板和背板。主控板處理核心控制算法；發(fā)波板是變頻器與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口 ；變頻器的發(fā)波板本身具有光纖通訊，這樣可以用板卡的冗余接口做與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的通訊擴(kuò)展口，以節(jié)約成本；電源板用于提供各個板卡需要的電源，背板用于各板卡之間的電和數(shù)據(jù)傳輸。
[0022]光纖通訊模塊用于主控芯片和變頻器進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。DI/0接口用于數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)字信號處理模塊用于把外部設(shè)備的數(shù)字量進(jìn)行隔離、濾波及增強(qiáng)處理。主控芯片用于編寫邏輯算法，把采樣值歸納整理后向變頻器或外部設(shè)備傳送。電源模塊用于給數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊中的需要電源的器件提供其必須的電源。
[0023]以下實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。
[0024]【實施例1】
[0025]見圖3，是本實用新型的一個實施例的連接關(guān)系示意圖。本實施例包括依次連通的高壓變頻器、數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備1、外部設(shè)備2 ;本實施例中，數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊包括光纖通訊模塊、DI/0接口、數(shù)字信號處理模塊、DSP芯片和電源模塊，變頻器控制機(jī)的發(fā)波板通過光纖與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的光纖通訊模塊連接，然后接入DSP芯片。外部設(shè)備I的DOl接口通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)線與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DIl接口連接，通過數(shù)字信號處理模塊接入DSP芯片；外部設(shè)備I的DIl接口通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)線與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DOl接口連接，通過數(shù)字信號處理模塊接入DSP芯片；外部設(shè)備2的D02接口通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)線與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DI2接口連接，通過數(shù)字信號處理模塊接入DSP芯片；外部設(shè)備2的DI2接口通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)線與數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的D02接口連接，通過數(shù)字信號處理模塊接入DSP芯片。
[0026]光纖通訊模塊用于DSP芯片和變頻器進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，采用串行通信進(jìn)行傳輸。DI/0接口用于數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)字信號處理模塊用于把外部設(shè)備的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定可靠的數(shù)字信號傳送給DSP芯片。DSP芯片用于編寫邏輯算法，把采樣值歸納整理后向變頻器或外部設(shè)備傳送。電源模塊用于給數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊中的需要要電源的器件提供其必須的電源。
[0027]本實施例所述的高速光纖通訊，是以光纖為介質(zhì)進(jìn)行的串行數(shù)據(jù)通訊，在實際應(yīng)用中，也可采用其他通訊協(xié)議，包括并行數(shù)據(jù)通訊，無線數(shù)據(jù)通訊以及電纜為介質(zhì)的串行通τΗ ο
[0028]變頻器把自身的各類控制及狀態(tài)數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過高速光纖通訊傳給數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊，通過數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊上DSP芯片進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成適應(yīng)外部設(shè)備的電壓或電流數(shù)字量信號，傳送給外部設(shè)備，這樣外部設(shè)備就可以得到變頻器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀測，處理和分析；外部設(shè)備也把自身的數(shù)字量信號(如升速、降速等控制命令)傳給數(shù)字信號采集模塊，進(jìn)行數(shù)字信號處理，然后由DSP芯片進(jìn)行濾波和簡單判斷計算處理，再由高速光纖通訊傳給變頻器，對變頻器進(jìn)行控制。
[0029]由于光纖通訊距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的擺放位置取決于現(xiàn)場外部設(shè)備的位置:如果是單臺外部設(shè)備，可以把數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊擺放在靠近外部設(shè)備的位置；如果現(xiàn)場有多臺外部設(shè)備，要兼顧各個外部設(shè)備，擺放位置應(yīng)距所有外部設(shè)備都較近。
[0030]數(shù)字信號米集擴(kuò)展模塊的DSP芯片在傳輸處理傳輸信號的同時,還要傳給變頻器控制機(jī)一個時鐘同步信號，用于保持信號的信號上傳的時序，防止傳輸錯誤。
【權(quán)利要求】
1.一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，包括依次連通的高壓變頻器、數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊和外部設(shè)備；其特征在于，所述數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊由光纖通訊模塊、DI/O接口、數(shù)字信號處理模塊、主控芯片和電源模塊組成，其中主控芯片通過光纖通訊模塊和光纖連接變頻器控制機(jī)，外部設(shè)備的DI/0接口通過數(shù)字量傳輸線連接數(shù)字信號采集擴(kuò)展模塊的DI/0接口，并通過數(shù)字信號處理模塊連接主控芯片，電源模塊分別連接光纖通訊模塊、DI/0接口、數(shù)字信號處理模塊和主控芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，其特征在于，所述主控芯片是CPLD、FPGA, DSP或單片機(jī)中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高壓變頻器的數(shù)字接口擴(kuò)展裝置，其特征在于，所述外部設(shè)備為I個或多個。
【文檔編號】G05B19/042GK204116865SQ201420492682
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】孫錫星, 曹鵬, 李太峰, 劉洋, 伍鵬, 于吉帥, 劉相鶴, 郝爽 申請人:遼寧榮信電氣傳動技術(shù)有限責(zé)任公司