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系统简介:
BLDC电机运转老化测试系统用于多台BLDC电机长期运行的过程、状态的变化等,具有电机参数设置、电机运转控制、实测数据显示、数据库存储、数据搜索导出等等功能,非常方便的检测观测电机的运转变化。
系统由30套电机驱动器+1套数据采集器+1套软件系统(基于计算机硬件运行)组成。电机驱动器支持电压6-48V,功率500W以内的BLDC电机,采用六步方波方式控制、支持有无霍尔自动识别、开环/闭环/双闭环、多种调速方式、各种参数设置、多种故障报警、三相电流/母线电压/温度/实时速度等参数检测、等等功能,适用于电压和功率范围内的所有BLDC电机。驱动器与数据采集器之间通过485方式传输,支持长距离的设备安装。软件系统采集后台服务+前端WEB展示的方式实现,后台基于IDEA +MAVEN +MYSQL+MYBATIS+websocket+ RXTXcomm的技术构架, 通过串口连接至集线器,向驱动器发送命令获取数据并存入数据库,通过websocket推送至前端页面。前端采用vue+element-ui+websocket长连接技术,实现对底层电机数据实时展示,使用echarts可视化工具对数据进行汇总展示。
系统组成框架如下图所示:
驱动器型号为UBHD-BMD4810。该驱动器适合驱动电源电压在直流6-48V、电机功率在500W以内、电流小于10A的任何一款低压三相无刷直流电机(支持霍尔或无霍尔,可自动识别)。具有内部电位器调速或外部模拟电压调速或监控软件调速功能,具有正反转方向选择、自动往返功能选择、使能控制、额定转速设定、停车模式设置、极对数设置、软启动时间等参数的设置功能,还具有开环、闭环、双闭环等控制模式、控制参数设置功能、一对多的485通讯功能等等。
(1)驱动器接口定义:
名称 | 说明 |
DC+,DC- | 直流电源输入,6-48V。不能接反。 |
U,V,W | 无刷电机相线(霍尔时:务必与霍尔线同时正确接线;无霍尔时:随便接) |
HA,HB,HC | 霍尔信号线。无霍尔时,悬空。 |
H+,H- | 霍尔电源。无霍尔时,悬空。 |
VE | 外接调速信号输入(标准出货为:0 ~ 5V)。不用时,可悬空。 |
DR | 方向控制;悬空或高电平时为正转,低电平反转(与GND短接)。自动正反转(往返)模式时,此端口不用。 |
EN | 使能,悬空或高电平时为停止运行。低电平启动(与GND短接); |
PG | 速度反馈信号,频率=霍尔换相频率 |
ALM | 报警、故障信号输出。驱动器故障时,输出信号有效(低电平)。 |
GND | GND。不用可悬空。 |
5V | 5V。不用可悬空。 |
LED | 内部红色工作状态指示灯,正常时长亮;故障时闪烁(Err)。 |
A、B | 485通讯接口。 |
T1、GND | 外接温度传感器1。可随意安装到外部测温点位置。 |
T2、GND | 外接温度传感器2。可随意安装到外部测温点位置。 |
T3、GND | 外接温度传感器3。可随意安装到外部测温点位置。 |
(2)驱动器产品特点
1. 可应用监控系统设置参数(参数具有掉电保存功能)、启停电机、调速等功能。
2. 可提供通讯协议,方便二次开发。即通过其它单片机与该产品通讯,实现电机的启停、方向切换、调速等控制功能。
3. 采用PWM方波脉宽调制技术,实现速度电流的PID控制。
4. 具有软启动功能,启动时间可设。
5. 适用于直流无刷电机,支持120霍尔或无霍尔电机。
6. 额定转速、极对数等参数可设。
7. 启停、快速制动、正反转切换、自动往返等功能。
8. 延时启动功能。
9. 过流、过压、欠压、堵转、启动失败等故障保护。
10. 测速输出,异常报警输出等。
11. 多种调速方式:内部调速、外部调速、上位机调速。
12. 可选配速度显示板使用,以便显示实时速度或通过显示板控制。
13. 可485通讯,一对多同时监控。
(3)驱动器的故障保护
驱动器有良好的保护功能,当发生各种故障时,故障信号可能过上位机显示出来。故障代码定义如下:
E--1,自检不过,即功率模块故障
E--2,霍尔故障。(霍尔模式下时,此故障有效。)
E--3,启动异常
E--4,过流(超过设定值)
E--5,功率模块错误
E--6,过压【供电电压超过设定值】
E--7,电动机堵转 、
E--8,欠压
E--9,传感模式切换,请重新上电。
当发生故障时,如果配显示面板,则显示面板故障指示灯常灯,同时驱动器灯闪烁,故障输出有效。
二、电机老化系统配套之集线器
集线器采用JT485HUB-16集线器。
JT485HUB-16是一款自适应双向485集线器,即可作485共享器,也是分配器。集线器内部采用工业级超强抗干扰芯片和浪涌保护/静电保护电路。内置电路智能判别电路,自动感知数据流方向,并且自动切换控制电路,轻松解决RS485收发转换时延问题,是一款性能卓越,价格优良的数据接口转换产品。集线器使用简单,只需将集线器接入通信网络中,使用中不需要额外的控制数据流向,转换器自动控制数据的发送接收流向,整个通信传输过程是完全透明的。该产品按照工业控制标准的理念进行设计,具有抗干扰能力强、传输距离远、速率高、工作稳定等特点。
二、电机老化系统之监控软件
(1)老化系统软件功能
对于电机驱动器老化测试主要功能有:
1、系统可检测电机的温度、状态等参数。
2、系统可检测电机的输入电流、电压、速度、温度参数。
3、系统具有自动测试方式,全部过程可在系统上显示数据;数据存储,数据删除等功能。
4、系统可记录检测结果,电机检测数据可以表格和曲线的方式显示,可导出,方便二次分析。
(2)系统WEB页面主要结构
1. 主界面(首页)
主页面主要作为实时数据显示界面,参考如下:
首先,我们打开系统时需要将串口号进行配置,打开串口成功后系统才算正式开启检测、存储数据,可以在首页对系统进行下列操作。
1.)显示部分:可以显示30台电机的:
地址、工位号、最近一次上传时间、电压(V)、U相电流(mA)、V相电流(mA)、W相电流(mA)、速度(RPM)、温度1(℃)、温度2(℃)、温度3(℃)、自动往返周期、电机运行状态、方向、故障状态等。
2.)控制部分:
电机的速度:可以设置电机的转速,有两种形式的设定,一是直接设置转速为多少转(闭环),二是设置速度的占空比(开环)。转速自动显示。
启停电机:启动电机或停止电机的运转。
启停检测。启动检测电机参数或停止电机检测电机参数。当工号设备不用检测时,可停止检测,以节省数据库存储空间。
主界面显示如下图所示。
2. 实时曲线
实时曲线显示最近一天内的值,更直观的看到电机驱动器的参数变化。因为参数的数据范围不同,系统采用的三坐标轴,能更清晰的看见每个值的曲线变化情况。可根据自己需求选择要观测的参数类型,每种参数可以勾选,可以去掉或者保留查看。
选择设备地址(即工号),“确定”后更新曲线。
如下图所示:
2. 历史曲线
历史曲线可以显示一定时间段的参数变化。选择设备地址,按数据库名称或时间搜索,确认后,可显示历史曲线。
如下图所示。
2. 历史数据
历史数据做了查看、导出和删除数据等三个功能。可以将需要分析查看的数据做导出设置。
1)查看功能
查看数据首先要选择设备的地:,比如查看3号工位的电机运行情况,设备地址选3(地址默认范围:1-30)。
设备数据库表:如果一个工位下面存储了几张数据表就需要选择对应名字,不选默认搜索3号工位下的全部数据。
时间范围:选择要搜索的时间段。
2)导出功能
对搜索到的数据做导出,存入电脑方便分析。
3)删除功能
对搜索到的数据做删除,数据就会从数据库中删除,也可以对单条数据进行删除,点操作区域的删除按钮,即可删除单条数据。
2. 参数设置
参数设置包括三种设置,电机参数设置,数据采集速率设置、电流温度校准设置。数据采集速度是以分钟为单位。在参数设置页面直接输入时间值,确定即可。
参数设置是通过软件系统对驱动器内部电机运转相关参数进行设置。在参数设置页面还可以获取驱动器的本地参数。
电机控制基本参数:
可以获取电机的本地参数和设置电机控制基本参数如:
电机运转传感模式:自动识别、无霍尔模式、霍尔模式。
控制模式:开环、速度闭环、双闭环。
速度输入:内部条数、外部调速、上位机调速。
停车模式:自由停车、快速刹车。
过压报警值:根据电机的设置具体值。
电机极对数:根据电机的设置具体值。
额定最大转速:根据电机的设置具体值。
启动延时:根据需求设置。
过流报警值:根据电机的设置具体值。
欠压报警值:根据电机的设置具体值。