本實(shí)用新型涉及電氣控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱。

背景技術(shù)：
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傳統(tǒng)的橋式起重控制系統(tǒng)主要采用繼電器接觸器進(jìn)行控制，采用交流繞線串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，這種控制系統(tǒng)存在可靠性差，故障率高，電能浪費(fèi)大，效率低等缺點(diǎn)；橋式起重機(jī)在冶金企業(yè)及其它行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,其作用主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的升降和轉(zhuǎn)運(yùn)，橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣，工作任務(wù)重；它能否正常工作直接影響到生產(chǎn)效率提高和工作任務(wù)的完成，甚至關(guān)系到人身、設(shè)備的安全；傳統(tǒng)的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方案一般采用：(1)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；(2)改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速；(3)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；(4)渦流制動(dòng)器調(diào)速；(5)可控硅串級(jí)調(diào)速；(6)直流調(diào)速；前四種方案均屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍小，無(wú)法高速運(yùn)行，只能在額定速度以下調(diào)速；起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大；常在額定速度下進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，對(duì)起重機(jī)的機(jī)構(gòu)沖擊大，制動(dòng)閘瓦磨損嚴(yán)重；功率因數(shù)低，在空載或輕載時(shí)低于0.2-0.4，即使?jié)M載也低于0.75，線路損耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的是提供一種橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱。

上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，其組成包括：箱體，所述的箱體內(nèi)具有控制電路板，所述的控制電路板上具有基于FPGA的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊和基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理模塊，所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊和數(shù)字信號(hào)處理模塊通過(guò)導(dǎo)線互連，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊通過(guò)USB總線連接PC機(jī)，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊分別連接JTAG控制電路二、Flash電路和SRAM電路，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊又分別通過(guò)晶振時(shí)鐘電路、輸入電路、輸出電路和電源模塊連接于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊，所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊分別連接JTAG控制電路一、碼盤電路和電機(jī)控制裝置。

所述的基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，所述的電機(jī)控制裝置分別連接主勾變頻器、付勾變頻器、大車變頻器和小車變頻器，所述的主勾變頻器分別連接主起升電機(jī)和編碼器A，所述的付勾變頻器分別連接付起升電機(jī)和編碼器B，所述的大車變頻器分別連接大車電機(jī)一、大車電機(jī)二、編碼器C和編碼器D，所述的小車變頻器分別連接小車電機(jī)、編碼器E和制動(dòng)器。

所述的基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，所述的編碼器A和所述的編碼器B和所述的編碼器C和所述的編碼器D和所述的編碼器E被共同整合在觸摸屏的控制系統(tǒng)中并體現(xiàn)在觸摸屏顯示界面上。

所述的基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，所述的基于FPGA的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊采用的是EP2C8QC208模塊，所述的基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理模塊采用的是TMS320C6713B模塊。

本實(shí)用新型的有益效果：

1.本實(shí)用新型的控制保護(hù)箱，采用DSP+FPGA的方案，控制系統(tǒng)由DSP和FPGA構(gòu)成，DSP完成采樣及控制計(jì)算，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)完成PWM波形的產(chǎn)生，DSP在完成控制計(jì)算后，定時(shí)刷新各相上IGBT的觸發(fā)脈沖寬度，并送到FPGA，F(xiàn)PGA存儲(chǔ)DSP最新刷新的脈沖寬度，發(fā)出PWM波形，使其工作不受DSP影響；本控制系統(tǒng)利用FPGA以全數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)脈沖發(fā)生器的所有功能，使系統(tǒng)不但結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高的控制精度和穩(wěn)定性，F(xiàn)PGA可以獨(dú)立于主處理器DSP運(yùn)行，不但減輕了DSP的工作負(fù)擔(dān)，也同時(shí)提高了可靠性。

本實(shí)用新型的控制保護(hù)箱，采用FPGA 控制變頻系統(tǒng)與常規(guī)電氣控制方案相比可以將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的大功率電阻、加速接觸器和電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)交流接觸器。

本實(shí)用新型的控制保護(hù)箱，采用FPGA 控制電機(jī)的加速時(shí)間，使電機(jī)加速時(shí)間可以調(diào)整，或?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)，軟停止，速度變化平滑，運(yùn)行平穩(wěn)，低速性能穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的控制保護(hù)箱，采用FPGA 控制，能滿足器升機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)速硬度、低頻轉(zhuǎn)矩特性的要求，可以長(zhǎng)時(shí)期低速運(yùn)行，能有效防止重載空中溜鉤現(xiàn)象。

本實(shí)用新型的控制保護(hù)箱，采用FPGA 控制，可以不用選用復(fù)雜、價(jià)格昂貴、維修麻煩的直流電動(dòng)機(jī)，而采用方便、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的交流電動(dòng)機(jī)。

附圖說(shuō)明：

附圖1是本實(shí)用新型的控制箱的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是本實(shí)用新型的控制箱的電氣控制系統(tǒng)圖。

附圖3是本實(shí)用新型的控制箱內(nèi)電路板的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4是本實(shí)用新型的控制箱的信號(hào)放大電路圖。

附圖5是本實(shí)用新型的控制箱的跟隨隔離電路圖。

附圖6是本實(shí)用新型的控制箱的放大偏置電路圖。

圖中：1 — Flash電路；2 —觸摸屏；3 —輸入電路；4 —輸出電路；5 —電機(jī)；6 — FPGA；7 —晶振時(shí)鐘；8 —碼盤；9 — JTAG電路二；10 —電源模塊；11 —導(dǎo)線；12 — JTAG電路一；13 — PC機(jī)；14 — USB總線；15 — DSP；16 — SRAM電路；17 —主勾變頻器；18 —編碼器A；19 —付勾變頻器；20 —編碼器B；21 —大車變頻器；22 —大車電機(jī)一；23 —小車變頻器；24 —編碼器E；25 —小車電機(jī)；26 —制動(dòng)器；27 —編碼器D；28 —大車電機(jī)二；29 —編碼器C；30 —付起升電機(jī)；31 —主起升電機(jī)；32 —箱體；

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，其組成包括：箱體，所述的箱體32內(nèi)具有控制電路板，所述的控制電路板上具有基于FPGA的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊6和基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理模塊15，所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊和數(shù)字信號(hào)處理模塊通過(guò)導(dǎo)線11互連，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊通過(guò)USB總線14連接PC機(jī)13，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊分別連接JTAG控制電路二 12、Flash電路1和SRAM電路16，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊又分別通過(guò)晶振時(shí)鐘電路7、輸入電路3、輸出電路4和電源模塊10連接于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊，所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊分別連接JTAG控制電路一9、碼盤電路8和電機(jī)控制裝置5。

實(shí)施例2：

根據(jù)實(shí)施例1所述的基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，所述的電機(jī)控制裝置分別連接主勾變頻器17、付勾變頻器19、大車變頻器21和小車變頻器23，所述的主勾變頻器分別連接主起升電機(jī)31和編碼器A 18，所述的付勾變頻器分別連接付起升電機(jī)30和編碼器B20，所述的大車變頻器分別連接大車電機(jī)一 22、大車電機(jī)二28、編碼器C29和編碼器D27，所述的小車變頻器分別連接小車電機(jī)25、編碼器E24和制動(dòng)器26。

實(shí)施例3：

根據(jù)實(shí)施例2所述的基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，所述的編碼器A和所述的編碼器B和所述的編碼器C和所述的編碼器D和所述的編碼器E被共同整合在觸摸屏2的控制系統(tǒng)中并體現(xiàn)在觸摸屏顯示界面上。

實(shí)施例4：

根據(jù)實(shí)施例2所述的基于FPGA的橋式起重機(jī)用控制保護(hù)箱，所述的基于FPGA的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列模塊采用的是EP2C8QC208模塊，所述的基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理模塊采用的是TMS320C6713B模塊。