变频器模拟装置论文和设计-黎青

全文摘要

本实用新型涉及一种变频器模拟装置，包括微控制器、第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路、数据存储电路、数字量输入电路和拨码开关电路，所述第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路和数据存储电路分别与所述微控制器双向通信连接，所述数字量输入电路的输出端接入所述微控制器，所述拨码开关电路的输出端接入所述微控制器。本实用新型用于在实验室环境下替代真实的变频器与电气控制系统通过RS485总线通讯连接，电气控制系统可以向本实用新型发送控制指令和从本实用新型接收变频器状态信息，因此可以简便地实现对电气控制系统的调试。

设计方案

1.一种变频器模拟装置，其特征在于：包括微控制器、第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路、数据存储电路和数字量输入电路，所述第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路和数据存储电路分别与所述微控制器双向通信连接，所述数字量输入电路的输出端接入所述微控制器。

2.如权利要求1所述的变频器模拟装置，其特征在于：还包括拨码开关电路，所述拨码开关电路的输出端接入所述微控制器。

3.如权利要求1所述的变频器模拟装置，其特征在于：还包括指示灯电路，所述指示灯电路的输入端连接所述微控制器。

4.如权利要求2所述的变频器模拟装置，其特征在于：还包括指示灯电路，所述指示灯电路的输入端连接所述微控制器。

5.如权利要求1、2、3或4所述的变频器模拟装置，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路分别为其他所有电路供电。

6.如权利要求5所述的变频器模拟装置，其特征在于：所述微控制器采用微控制器最小系统，包括单片机和与单片机相应管脚连接的振荡电路和复位电路。

7.如权利要求6所述的变频器模拟装置，其特征在于：还包括外壳，各电路均安装在所述外壳内。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种针对电气控制系统进行调试时用于替代真实变频器的模拟装置，属于变频器技术领域。

背景技术

在工业控制领域，往往需要搭建硬件平台进行电气控制系统(嵌入式系统或者PLC系统)与变频器的联合调试，才能测试电气控制系统对变频器的控制功能。电气控制系统通常通过总线通迅控制变频器，例如采煤机电气控制系统采用RS485或者CAN总线发送控制指令到变频器，并接收变频器发送的状态数据。然而，由于变频器相对于电气控制系统而言往往体积较大，在实验室条件下通常不便于带电机运行。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种变频器模拟装置，用于在实验室环境下替代真实的变频器与电气控制系统连接，可简便地实现对电气控制系统的调试。

本实用新型的主要技术方案有：

一种变频器模拟装置，包括微控制器、第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路、数据存储电路和数字量输入电路，所述第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路和数据存储电路分别与所述微控制器双向通信连接，所述数字量输入电路的输出端接入所述微控制器。

所述变频器模拟装置还可以包括拨码开关电路，所述拨码开关电路的输出端接入所述微控制器。

所述变频器模拟装置还可以包括指示灯电路，所述指示灯电路的输入端连接所述微控制器。

所述变频器模拟装置还包括电源电路，所述电源电路分别为其他所有电路供电。电气连接

所述微控制器可以采用微控制器最小系统，包括单片机和与单片机相应管脚连接的振荡电路和复位电路。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以与电气控制系统建立实时的通迅。电气控制系统可以正常操作变频器模拟装置，例如启动、加速、减速、反转、停止等，且变频器模拟装置的状态信息和状态字实时变化，与真实变频器运行时数据的相似度能够达到90％。

由于实验室条件下的电气控制系统调试通常不关心变频器的性能，仅需要变频器能为电气控制系统提供输出数据。因此采用本实用新型的变频器模拟装置代替真实的变频器，使电气控制系统驱动变频器模拟装置运行，既解决了带电机运行的不便，又使得电气控制系统调试变得更简便、有效、经济。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的硬件结构框图；

图2是利用本实用新型对采煤机电气控制系统进行调试时的系统原理图。

附图标记：1、微控制器；2、第一RS485通讯电路；3、第二RS485通迅电路；4、拨码开关电路；5、数据存储电路；6、指示灯电路；7、数字量输入电路；8、电源电路；9、外壳；11、电气控制系统；12、变频器模拟装置；13、RS485通讯电路；14、RS485通讯电路；15、控制字、控制指令；16、状态字、状态信息。

具体实施方式

本实用新型公开了一种变频器模拟装置，如图1所示，包括微控制器1、第一RS485通讯电路2、第二RS485通讯电路3、数据存储电路5和数字量输入电路7，所述第一RS485通讯电路、第二RS485通讯电路和数据存储电路分别与所述微控制器双向通信连接，所述数字量输入电路的输出端接入所述微控制器。

所述微控制器1是该装置的核心，控制与其通信的其他所有电路协同工作。变频器的各工作方式、状态的模拟主要通过软件实现。作为软件的载体，所述变频器模拟装置通过RS485总线与电气控制系统通迅，电气控制系统向变频器模拟装置发送控制指令、从变频器模拟装置接收实时状态信息均通过RS485总线通迅完成。所谓实时状态信息包括实时状态、状态字和工作状态，均由软件完成。

两路RS485通讯电路均支持Modbus协议，均设置为从站。其中第一RS485通讯电路2用于与电气控制系统(嵌入式系统或者PLC系统)连接，作为所述变频器模拟装置的通讯口，电气控制系统通过第一RS485通讯电路2向微控制器发送控制指令和从微控制器接收实时状态信息。第二RS485通讯电路3用于配置变频器的参数，例如加速时间、减速时间等。

数据存储电路5用于存储用户配置参数信息，例如变频器加速时间、减速时间等。数字量输入电路7可用于输入来自电气控制系统的松闸确认信号，用于模拟机械抱闸控制时序。

所述变频器模拟装置还可以包括拨码开关电路4，所述拨码开关电路的输出端接入所述微控制器。拨码开关电路4用于手动设置变频器状态信息，例如将该虚拟变频器配置为主变频器还是从变频器，主要为用户提供快速切换变频器主从机配置的接口，通过变换接口地址，便于上位机将该虚拟变频器识别为主机或是从机。

所述变频器模拟装置还可以包括指示灯电路6，所述指示灯电路的输入端连接所述微控制器。指示灯电路6用于指示RS485通信状态、系统运行状态等。

所述变频器模拟装置还包括电源电路8，所述电源电路与其他所有电路保持电气连接，为其他所有电路提供电源。

所述微控制器可以采用微控制器最小系统，即至少包括单片机和与单片机相应管脚连接的振荡电路和复位电路等。

所述变频器模拟装置设有外壳9，各电路均安装在所述外壳内。

图2所示为在实验室条件下利用本实用新型对采煤机电气控制系统11进行调试时的系统原理。采煤机电气控制系统11与变频器模拟装置12通过RS485通讯电路13和14建立连接。RS485通讯电路14即相当于图1中的2。电气控制系统11发送控制字、控制指令15，并接收变频器模拟装置12发送的状态字、状态信息16。

所述变频器模拟装置通过软件模拟变频器的工作方式。软件设计上采用状态机工作原理，至少设计五个基本工作状态，包括：停止状态、启动未准备状态、故障状态、启动禁止状态和运行状态，较优的是还设计有准备启动状态、准备运行状态、运行使能状态、输出允许状态、加速允许状态五种工作状态，使变频器模拟装置更接近真实变频器。所述变频器模拟装置通过软件模拟的信号参数包括电机速度、频率、电流、转矩、输出功率、输出电压、中间直流电压和温度等；模拟的状态字包括控制字、状态字、故障字和警告字等。

电气控制系统可以向变频器模拟装置的故障模拟状态字预置故障字，此时变频器模拟装置进入故障状态，复位后进入启动禁止状态。准备启动状态是在启动禁止状态时，电气控制系统写入启动控制字后，由启动禁止状态进入。

运行状态下开始根据预置的电机功率信息，默认变频器输出，包括电机转速、输出频率、电机电流、电机转矩、直流电压、输出电压输出功率和环境温度。其中，电机转速、输出频率、电机电流、电机转矩和输出电压根据电气控制系统给定转速经斜率转换后给出，并实时叠加一个合适的随机数。直流电压和环境温度只叠加一个合适的随机数即可。其斜坡上升时间和下降时间可以设置，参数设置通过调试口进行，参数实时改变。

表1示出了所述变频器模拟装置的相关参数的优选设置，经试验，该变频器模拟装置能够较好地模拟真实的变频器。

表1：本发明的变频器模拟装置采用的一组相关参数

注：REF为给定速度，由电气控制系统发送到变频器模拟装置；RAND为随机数；T为设定的启动时的加速时间Tacc或设定的停止时的减速时间Tdec，t是从变频器收到启动或停止指令时开始计时到当前时刻所经历的时间，该值来自定时器定时时间，取值范围是0-T。

由于采用状态机工作原理，更加简化了变频器模拟仿真编写的结构。本实用新型可与电气控制系统进行实时的通讯，模拟环境与真实变频器的各状态字、参数数据的实时相似度可达到90％。

设计图

变频器模拟装置论文和设计

变频器模拟装置论文和设计-黎青

全文摘要

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢