印花单元专用变频器总体设计方案设计的印花单元专用变频器采用DIP-IPM，再配以DSP控制板和相应的软件，构成了一套较完备的印花单元专用变频器。平网印花机刮印单元专用变频器方案简图。之所以称其为专用变频器有两个含义：其一，与通用变频器相比功能较少；其二，具有通用变频器没有的一些特殊要求。其中主控制器采用TI公司生产的DSP运动控制芯片TMS320LF2407A，系统主要由控制面板、CAN总线、逆变部分、主控制单元、反馈接口电路等组成。
控制面板接口电路的设计通过对平网印花机印花工艺要求的分析，确定用14个按键完成印花单元参数的确定，4位LED显示印花工艺参数。控制面板以单片机89C52为核心进行控制。按键输入和LED显示控制是由Intel公司的专用可编程接口器件实现。系统所用通讯作者：李鹏飞（1962-），男，江苏省靖江市人，西安工程科技学院副教授。E-mail：li208@163.com按键通过89C52处理，不但可以设定初始刮印速度、刮印行程、刮印次数等参数，而且可以在线改变这些参数，如速度、次数以及刮印行程等。通过面板可以设定印花单元是单机运行还是联机运行，还可以单独起停变频器。所有这些功能极大的方便了现场工人的操作使用。
控制面板和主控制板通过RS232C标准串行口进行通信。TMS320LF2407A内部具有串行通信的模块，此模块可以工作在半双工和全双工模式，可以通过一个16位的可编程的寄存器设置65000种速度。
系统采用的是全双工通讯，串行通讯的速率9600B/s.采用此种方式的通信使控制面板和主控制板的接线更加简单、方便。
CAN总线的设计平网印花机系统最多有18台印花单元，每个印花单元负责一种颜色的刮印。由中央控制单元PLC统一指挥。因此，每个印花单元都必须将其工作状态及刮印参数如刮刀刮印的次数、速度、行程等信号传递到上位机；同时每个印花单元能接受来自上位机的控制信号，执行刮印命令；还可以通过上位机修改印花单元上的参数。这些信息的传递通过现场总线完成。TMS320LF2407A中集成的CAN控制器使印花单元具有了现场总线通信功能，不用增加任何硬件就可以使多套印花单元和中央控制PLC一起构成现场总线控制网络。这样的设计可以非常方便完成印花机内部的数字化通信网络，并且使印花单元与主机PLC的通信速率由以前的4.8kB/s提高到1MB/s，以完成现场状态检测和控制。现场总线技术的使用不仅提高了通信能力和印花机的运行可靠性，而且能节省系统安装时的布线费用和硬件费用，更加容易对印花机进行管理和维护。
逆变器的控制设计方案，软件设计TMS320LF2407A中的事件管理器（EV）是专为电动机控制而设计的专用模块。它能够产生可调死区的各种PWM波，可通过增量式光电编码器接口测量电动机转速、转向和角位移，通过捕捉功能测量脉宽。TMS320LF2407ADSP有两个事件管理器EVA和EVB，每个事件管理器都有2个定时器，3个比较单元，3个捕捉单元，1个增量式光电编码器接口。两个事件管理器的功能和使用方法完全相同。使用其两组PWM输出中的一组（EVA），事件管理器模块的硬件电路最大限度的简化了对称空间矢量（SVPWM）波形的产生。为了获得SVPWM波形输出，在软件上只需做以下工作（1）配置全比较动作控制寄存器（ACTR）定义会比较输出引脚的极性。
（2）配置比较控制寄存器（COMCON）比较操作和空间矢量模式，使空间矢量PWM模式自动设置所有的全比较输出引脚为PWM输出，并设置会比较动作控制寄存器（ACTR）的重载条件为下溢。
（3）通用定时器（GPT1）设置为连续加/减计数模式并可进行启动操作。
驱动电路设计TMS320LF2407A的事件管理模块（EVA）不经过光电隔离可以直接驱动逆变器模块，从而可以省略6套光电隔离电路。由于现场使用的电机是1.5kW的交流异步电机，所以采用三菱公司的第五代智能功率模块（PS21865）作为印花单元的逆变部分。此模块具有短路保护和控制电源欠电压保护功能，它的故障输出FO直接送到DSP的功率驱动保护中断端PDPINT，使其六路PWM输出变成高阻态。逆变模块的六路驱动输入口内部接有2.5kΨ的下拉电阻。采用高有效驱动逻辑，DSP的六路输出高电平时逆变模块相应的开关导通；输出低电平或者高阻态时，逆变模块相应的开关关断。此种设计使印花单元比传统逆变部分的硬件更加简化，而且响应的速度快，模块内部的保护硬件使逆变部分的可靠性大大提高。
速度控制刮印单元专用变频器可以驱动1.5kW的异步电机，采用普通的V/F控制模式，载波频率达5kHz.系统工作频率从15Hz到80Hz.来自光电编码器的输入直接送到TMS320LF2407的QEP1/2引脚，提供所需要的速度反馈和位置反馈信号。刮印刮刀行程采用光电编码器计量。由于印花单元刮刀有着特殊工艺要求，刮刀在刮印的时，每次从操作侧到非操作侧或从非操作侧到操作侧都要经过一次刮刀换向。为了保证顺利的完成刮刀换向，在设计时必须保证刮刀在每次换向前保持恒定的低速。换向完毕后，刮刀应迅速以面板设定的速度匀速刮印，故要求刮刀的速度有很好的可控性。由于设计的系统是用TMS320LF2407A直接控制逆变模块，其响应时间比传统的印花单元大大提高，从而可以提高调速的快速性，保证刮刀以恒定的速度换向、印花。
定位控制与实验衡量印花单元的优劣，定位的准确性是其最主要的指标之一。为提高定位控制精度，在位置控制采用闭环控制，采用光电编码器进行位置检测，每转发出200个脉冲。通过控制面板确定好刮刀在操作侧和非操作侧的停止位置后，并将它们保存。当刮刀开始刮印后，将刮刀当前的位置值和刮刀的定位值在线比较，当差值小于某个数时，电机开始减速，直到刮刀停止在设定值。针对不同的刮印速度，电机开始减速的位置不同，所以电机开始减速的位置值应该通过试验来确定。经过在实验室多次的试验，刮刀的定位完全达到了印花的要求。实验室使用证明，刮印单元专用变频器运行可靠，控制自如。
本文关键字：专用变频器 应用案例，变频技术 - 应用案例
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