一種變頻器控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種變頻器控制器，應用于自動控制【技術領域】，變頻器控制器包括主控制器PCB；主控制器PCB進一步包括：中央處理器和以太網(wǎng)光纖通信單元；其中，中央處理器采用Express-ATC型處理器；以太網(wǎng)光纖單元包括順序連接的以太網(wǎng)協(xié)議芯片、以太網(wǎng)PHY芯片和以太網(wǎng)光收發(fā)器；以太網(wǎng)協(xié)議芯片與中央處理器通過PCIe總線相連接；以太網(wǎng)光收發(fā)器與變頻器的功率單元通過光纖相連接。本實用新型兼顧了高性能變頻控制要求以及實時多任務處理要求，并具有數(shù)據(jù)傳輸效率高、抗干擾性強等特點。
【專利說明】一種變頻器控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自動控制【技術領域】，具體地，涉及一種變頻器控制器。
【背景技術】
[0002]交流變頻傳動技術具有控制性能優(yōu)、使用范圍廣、驅(qū)動容量大、運行節(jié)能和維護成本低的眾多優(yōu)勢，近些年得到了突飛猛進的發(fā)展，國內(nèi)變頻器生產(chǎn)廠家有幾百家之多。但是，高性能變頻器的國際市場基本上被ABB、SIEMENS、TMEIC等外資公司產(chǎn)品所壟斷，國內(nèi)變頻器品牌的實力還遠不能與這些行業(yè)巨頭抗衡。雖然少數(shù)規(guī)模領先的本土企業(yè)在第三世界國家和發(fā)展中國家的品牌效應正在逐漸形成，但差距是明顯存在的，包括技術水平、資本實力、生產(chǎn)管理等方面。國內(nèi)變頻器控制器系統(tǒng)在實時多任務、網(wǎng)絡接口等方面性能不足，與國際上較先進的控制器系統(tǒng)架構(gòu)存在差距，目前國內(nèi)大部分廠家生產(chǎn)的變頻器僅用于風機水泵類通用性負載的領域。
[0003]國內(nèi)變頻器生產(chǎn)廠家最開始生產(chǎn)的變頻器主控制器主要是采用DSP處理器作為主芯片，利用DSP處理器中的已有電機控制的功能，設計好處理器外圍，作為變頻設備的控制器。但這種設計很難滿足控制器的實時要求，這種控制器基本只用于對變頻設備性能要求不高的場合。
[0004]目前國內(nèi)變頻器生產(chǎn)廠家采用的控制器架構(gòu)大部分采用DSP+FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，這種架構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)靈活，有較強的通用性，利用DSP芯片的一些集成的程序包算法，開發(fā)周期短等優(yōu)點，缺點是由于DSP處理器主頻有限(百兆級)，在實時任務處理，多任務處理方面性能存在不足。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型實施例的主要目的在于提供一種變頻器控制器，以解決變頻器控制器不能滿足較高變頻控制要求以及實時多任務處理要求的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型實施例提供一種變頻器控制器，所述變頻器控制器包括主控制器PCB ;所述主控制器PCB進一步包括:中央處理器和以太網(wǎng)光纖通信單元；其中，
[0007]所述中央處理器采用Express-ATC型處理器；
[0008]所述以太網(wǎng)光纖單元包括順序連接的以太網(wǎng)協(xié)議芯片、以太網(wǎng)PHY芯片和以太網(wǎng)光收發(fā)器；
[0009]所述以太網(wǎng)協(xié)議芯片與所述中央處理器通過PCIe總線相連接；
[0010]所述以太網(wǎng)光收發(fā)器與變頻器的功率單元通過光纖相連接。
[0011]借助于上述技術方案，本實用新型采用Express-ATC型處理器作為變頻器控制器的中央處理器，利用Express-ATC型處理器的高主頻特點，該變頻器控制器兼顧了高性能變頻控制要求以及實時多任務處理要求，并且，本實用新型基于成熟的以太網(wǎng)協(xié)議，采用光纖連接變頻器控制器和變頻器的功率單元，使得該變頻器控制器具備數(shù)據(jù)傳輸效率高、抗 干擾性強等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本實用新型提供的變頻器控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2是本實用新型提供的另一種變頻器控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖3是本實用新型提供的另一種變頻器控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖4是本實用新型提供的另一種變頻器控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]本實用新型提供一種變頻器控制器，如圖1所示，所述變頻器控制器包括主控制器PCBlO ;所述主控制器PCBlO進一步包括:中央處理器11和以太網(wǎng)光纖通信單元12。
[0019]所述中央處理器11采用Express-ATC型處理器；
[0020]所述以太網(wǎng)光纖通信單元12包括順序連接的以太網(wǎng)協(xié)議芯片13、以太網(wǎng)PHY芯片14和以太網(wǎng)光收發(fā)器15 ；
[0021]所述以太網(wǎng)協(xié)議芯片13與所述中央處理器11通過PCIe總線相連接；
[0022]所述以太網(wǎng)光收發(fā)器15與變頻器的功率單元通過光纖相連接。
[0023]本實用新型提供的變頻器控制器中，中央處理器采用Express-ATC型處理器，用于完成控制算法、參數(shù)存儲、數(shù)字量模擬量的輸入、輸出命令的發(fā)送等功能，該處理器主頻高達1.6GHz，完全能夠滿足高性能變頻器控制器的實時多任務處理要求；并且，該變頻器控制器通過以太網(wǎng)協(xié)議芯片、以太網(wǎng)PHY芯片和以太網(wǎng)光收發(fā)器組成的以太網(wǎng)光纖通信單元將中央處理器與變頻器的功率單元相連接，其優(yōu)點是利用成熟穩(wěn)定的以太網(wǎng)協(xié)議和光纖技術，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，增強了傳輸過程的抗干擾性。
[0024]具體實施時，以太網(wǎng)PHY芯片可以采用如IP113型芯片。
[0025]具體實施時，以太網(wǎng)光收發(fā)器可以采用如IDL300T型以太網(wǎng)光纖通信接口。
[0026]在一種較佳的實施例中，變頻器控制器如圖2所示，包括:主控制器PCB20、輸入輸出PCB21以及端子轉(zhuǎn)接板22 ;其中，
[0027]主控制器PCB20包括:Express-ATC型處理器23和雙口 RAM24，此二者通過PCI總線相連接；
[0028]輸入輸出PCB21包括:通用輸入輸出接口 25和PROFIBUS總線接口 26，此二者都通過SPI總線連接至雙口 RAM24 ;其中通用輸入輸出接口 25給外部設備提供了一個通用的信號接口，用于根據(jù)SPI總線協(xié)議對外部輸入的數(shù)據(jù)信號或模擬信號進行打包，然后通過SPI總線發(fā)送給雙口 RAM24，以及將雙口 RAM24輸出的基于SPI總線協(xié)議的數(shù)據(jù)信號或模擬信號輸出給外部設備；PROFIBUS總線接口 26給外部設備提供了一個基于PROFIBUS總線協(xié)議的接口，用于將雙口 RAM24輸出的基于SPI總線協(xié)議的數(shù)據(jù)信號或模擬信號轉(zhuǎn)換為基于PROFIBUS總線協(xié)議的數(shù)據(jù)信息，然后輸出給外部設備，以及將外部輸入的基于PROFIBUS總線協(xié)議的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為基于SPI總線協(xié)議的數(shù)據(jù)信號或模擬信號，然后再輸入給雙口RAM24。
[0029]端子轉(zhuǎn)接板22通過DB44電纜連接通用輸入輸出接口 25，端子轉(zhuǎn)接板22用于通過DB44針電纜將外部的輸入信號集中傳送給通用輸入輸出接口 25，端子轉(zhuǎn)接板22具有編碼器信號入口、高計信號輸入口、數(shù)字量和模擬量通用輸入輸出接口。
[0030]具體的，雙口 RAM可以采用FPGA設計，其優(yōu)點是開發(fā)周期短，開發(fā)費用低、集成度聞。
[0031]圖2所示的結(jié)構(gòu)通過采用雙口 RAM在變頻器控制器中擴展了兩路基于SPI總線協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸路徑，大大提高了變頻器控制器模擬量和數(shù)字量的采集速度，進而提高了變頻器控制器的響應速度。
[0032]在另一種較佳的實施例中，變頻器控制器如圖3所示，包括主控制器PCB30，主控制器PCB30進一步包括有:Express-ATC型處理器31、協(xié)議轉(zhuǎn)換器32、P0WERLINK接口 33 ;協(xié)議轉(zhuǎn)換器32通過PCI總線連接Express-ATC型處理器31 ;P0WERLINK接口 33通過Localbus總線連接所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器32。
[0033]具體的，圖3所示的變頻器控制器中，協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以采用FPGA設計，其優(yōu)點是開發(fā)周期短，開發(fā)費用低、集成度高。
[0034]在另一種較佳的實施例中，變頻器控制器如圖4所示，包括主控制器PCB40，且主控制器PCB40進一步包括有=Express-ATC型處理器41、協(xié)議轉(zhuǎn)換器42、Hilscher ComX接口 43 ;協(xié)議轉(zhuǎn)換器42通過PCI總線連接Express-ATC型處理器41 ；Hilscher ComX接口 43通過Localbus總線連接所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器42。
[0035]圖3和圖4所示的結(jié)構(gòu)采用協(xié)議轉(zhuǎn)換器分別連接PCI總線和Localbus總線，將基于PCI總線協(xié)議和Localbus總線協(xié)議的傳輸路徑結(jié)合在一起，擴展了該變頻器控制器基于Localbus總線協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸路徑，該傳輸路徑可以連接POWERLINK接口或HilscherComX接口，使得變頻器控制器的外圍連接更具靈活性。
[0036]本實用新型采用具有高主頻特點的Express-ATC型處理器作為中央處理器，兼顧了高性能變頻控制要求以及實時多任務處理要求；利用以太網(wǎng)光纖技術連接變頻器的功率單元，具有數(shù)據(jù)傳輸效率高、抗干擾性強等特點；通過采用雙口 RAM擴展了兩路基于SPI總線協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸路徑，大大提高了變頻器控制器模擬量和數(shù)字量的采集速度，進而提高了變頻器控制器的響應速度；采用協(xié)議轉(zhuǎn)換器分別連接PCI總線和Localbus總線，將基于PCI總線協(xié)議和Localbus總線協(xié)議的傳輸路徑結(jié)合在一起，擴展了該變頻器控制器基于Localbus總線協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸路徑，該傳輸路徑可以連接POWERLINK接口或HilscherComX接口，使得變頻器控制器的外圍連接更具靈活性，拓展了變頻器控制器的適用領域。
[0037]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0038]本領域技術人員還可以了解到本實用新型實施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件,或兩者的結(jié)合進行實現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrative components),單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應用和整個系統(tǒng)的設計要求。本領域技術人員可以對于每種特定的應用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應被理解為超出本實用新型實施例保護的范圍。
[0039]本實用新型實施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元，或裝置都可以通過通用處理器，數(shù)字信號處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設計來實現(xiàn)或操作所描述的功能。通用處理器可以為微處理器，可選地，該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可以通過計算裝置的組合來實現(xiàn)，例如數(shù)字信號處理器和微處理器，多個微處理器，一個或多個微處理器聯(lián)合一個數(shù)字信號處理器核，或任何其它類似的配置來實現(xiàn)。
[0040]本實用新型實施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結(jié)合。軟件模塊可以存儲于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、⑶-ROM或本領域中其它任意形式的存儲媒介中。示例性地，存儲媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲媒介中讀取信息，并可以向存儲媒介存寫信息?？蛇x地，存儲媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲媒介可以設置于ASIC中，ASIC可以設置于用戶終端中。可選地，處理器和存儲媒介也可以設置于用戶終端中的不同的部件中。
[0041]在一個或多個示例性的設計中，本實用新型實施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，這些功能可以存儲與電腦可讀的媒介上，或以一個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉(zhuǎn)移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可以是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPR0M、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任何可以用于承載或存儲以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。此外，任何連接都可以被適當?shù)囟x為電腦可讀媒介，例如，如果軟件是從一個網(wǎng)站站點、服務器或其它遠程資源通過一個同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或以例如紅外、無線和微波等無線方式傳輸?shù)囊脖话谒x的電腦可讀媒介中。所述的碟片(disk)和磁盤(disc)包括壓縮磁盤、鐳射盤、光盤、DVD、軟盤和藍光光盤，磁盤通常以磁性復制數(shù)據(jù)，而碟片通常以激光進行光學復制數(shù)據(jù)。上述的組合也可以包含在電腦可讀媒介中。
【權(quán)利要求】
1.一種變頻器控制器，其特征在于，所述變頻器控制器包括主控制器印刷電路板PCB ；所述主控制器PCB進一步包括:中央處理器和以太網(wǎng)光纖通信單元；其中， 所述中央處理器采用Express-ATC型處理器； 所述以太網(wǎng)光纖單元包括順序連接的以太網(wǎng)協(xié)議芯片、以太網(wǎng)PHY芯片和以太網(wǎng)光收發(fā)器； 所述以太網(wǎng)協(xié)議芯片與所述中央處理器通過PCIe總線相連接； 所述以太網(wǎng)光收發(fā)器與變頻器的功率單元通過光纖相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器控制器，其特征在于，所述以太網(wǎng)PHY芯片采用IP113型芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器控制器，其特征在于，所述以太網(wǎng)光收發(fā)器采用IDL300T型以太網(wǎng)光纖通信接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻器控制器，其特征在于，所述變頻器控制器還包括:輸入輸出PCB和端子轉(zhuǎn)接板；所述輸入輸出PCB進一步包括:通用輸入輸出接口和PROFIBUS總線接口 ；所述主控制器PCB還包括:雙口隨機存儲器RAM ;其中， 所述雙口 RAM通過PCI總線連接所述中央處理器； 所述通用輸入輸出接口通過同步串行外設接口 SPI總線連接所述雙口 RAM ； 所述PROFIBUS總線接口通過SPI總線連接所述雙口 RAM ； 所述端子轉(zhuǎn)接板通過DB44電纜連接所述通用輸入輸出接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻器控制器，其特征在于，所述主控制器PCB還包括:協(xié)議轉(zhuǎn)換器、實時以太網(wǎng)POWERLINK接口 ； 所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過PCI總線連接所述中央處理器； 所述POWERLINK接口通過Localbus總線連接所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻器控制器，其特征在于，所述主控制器PCB還包括:協(xié)議轉(zhuǎn)換器、Hilscher ComX 接口 ； 所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過PCI總線連接所述中央處理器； 所述Hilscher ComX接口通過Localbus總線連接所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】G05B19/04GK203643778SQ201320882079
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王俊成, 閆向峰, 于洋, 劉 東, 毛偉, 曹桂水, 岳淳 申請人:北京京誠瑞達電氣工程技術有限公司, 中冶京誠工程技術有限公司