用于对变频一体机进行控制的控制装置及变频一体机系统的制作方法

1.本实用新型一般地涉及电机领域。更具体地，本实用新型涉及一种用于对变频一体机进行控制的控制装置及变频一体机系统。


背景技术：

2.变频一体机，是指将变频器部分与电机部分整合形成一个驱动单元的设备。变频一体机与以往的变频器与电机分离的结构相比具有结构简单、占用空间小以及维护方便等特点。
3.煤矿井下是变频一体机的广泛使用场合。通常情况下变频一体机需要一台小型人机控制器进行驱动等控制，具体是通过人机控制器的人机界面输入控制数据。目前，人机控制器的内部使用控制器区域网路(controller area network,“can”)open协议与变频一体机的变频器进行通讯，如读取变频器一体机的变频器输出的数据以及向变频器一体机的变频机发送控制数据，从而令变频器根据控制数据控制电机。
4.但是通常情况下，矿井开采条件多变，因此，需要根据矿井条件的变化采用多个厂家的多个控制设备协调配合来控制变频一体机。由于不同厂家的不同控制设备的类型，比如端口类型不同，并且人机控制器是放置在井下的，因此在更换不同的控制设备时，便需要下井对人机控制器进行编程。该种做法往往费时费力且具有安全风险。


技术实现要素：

5.至少针对上述背景技术中的缺陷，本实用新型实施例提供一种用于对变频一体机进行控制的控制装置以及变频一体机系统。由于本实用新型的控制电路具有能将外部控制设备的输入信号转换为适用于变频一体机内部的通信协议的信号，并将变频一体机输出的信号转换为适用外部控制设备的信号的转换功能，即可使用各种类型的外部控制设备对变频一体机进行控制，而且在使用不同类型的外部控制设备时也无需重新编程。因此，采用本实用新型实施例的控制装置作为外部控制设备和变频一体机的控制装置具有省时省力且节省成本以及对于井下等危险的作业环境来说安全性较高的优势。
6.第一方面，本实用新型提供一种用于对变频一体机进行控制的控制装置，包括：依次连接的i/o电路、控制电路和can通讯电路，其中所述i/o电路用于将从外部控制设备接收到的外部控制信号发送至所述控制电路，并且用于将所述控制电路的输出信号发送到所述外部控制设备，其中所述外部控制信号用于对所述变频一体机进行控制；所述控制电路用于将所述外部控制信号转换为can控制信号并发送至can通讯电路，并且用于将从所述can通讯电路接收到的can输出信号发送至所述i/o电路；以及所述can通讯电路用于将所述can控制信号发送至所述变频一体机，并且用于将从变频一体机接收到的can输出信号发送至所述控制电路。
7.在一个实施例中，所述控制电路还包括用于与外部控制设备通信的rs485通信接口，其用于从外部控制设备接收用于对变频一体机进行控制的串行控制信号，并且用于将
所述控制电路的输出信号发送到所述外部控制设备。
8.在一个实施例中，所述i/o电路包括用于与所述外部控制设备连接的多个控制接口，所述控制装置还包括模式选择电路，其配置成根据对模式的选择将所述i/o电路与所述控制电路之间的通路连接或将控制电路的所述rs485通信接口与所述外部控制设备的rs485通信接口接通。
9.在一个实施例中，所述模式选择电路包括拨码开关。
10.在一个实施例中，所述i/o电路包括光耦合器和继电器，所述光耦合器和所述继电器分别连接所述控制电路，所述光耦合器用于接收所述外部控制信号并将所述外部控制信号发送至所述控制电路，所述继电器用于接收所述输出信号并将所述输出信号发送至所述外部控制设备。
11.在一个实施例中，还包括电源电路，所述电源电路连接所述控制电路，用于为所述控制电路提供直流电源。
12.在一个实施例中，所述外部控制信号包括用于对所述变频一体机进行操作的启动信号、转向信号、复位信号或电压驱动信号，所述输出信号包括运行信号或故障信号。
13.第二方面，本实用新型还提供一种变频一体机系统，包括：外部控制设备；变频一体机；以及所述的用于对变频一体机进行控制的控制装置。
14.在一个实施例中，所述外部控制设备包括rs485通信接口，所述控制电路与所述外部控制设备的rs485通信接口连接。
15.在一个实施例中，所述外部控制设备包括多个i/o接口，所述i/o电路与所述i/o接口连接。
16.基于上述关于本实用新型方案的描述可知，由于控制电路具有能将外部控制设备的输入信号转换为适用于变频一体机内部的通信协议的信号，并将变频一体机输出的信号转换为适用外部控制设备的信号的转换功能。因此，本实用新型的控制装置对与其连接的外部控制设备的类型没有特殊的要求和限制。由此，本实用新型的方案支持各种类型的外部控制设备对变频一体机进行控制。另外，使用本实用新型实施例所述的控制装置，在更换不同类型的外部控制设备时也无需重新编程。因此，采用本实用新型实施例的控制装置作为外部控制设备和变频一体机的控制装置具有省时省力且节省成本的优势。进一步地，由于更换外部控制设备时无需重新编程，因此对于井下等危险的作业环境来说安全性较高。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：
18.图1是本实用新型一实施例提供的用于对变频一体机进行控制的控制装置的原理框图；
19.图2是本实用新型另一实施例提供的用于对变频一体机进行控制的控制装置的原理框图；
20.图3是本实用新型另一实施例提供的用于对变频一体机进行控制的控制装置的原理框图；
21.图4是本实用新型一实施例提供的变频一体机系统的原理框图；以及
22.图5是本实用新型另一实施例提供的变频一体机系统的原理框图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.图1是本实用新型一实施例提供的用于对变频一体机进行控制的控制装置2的原理框图。
25.如图1中所示，本实用新型的控制装置2可以包括：依次连接的i/o电路201、控制电路202和can通讯电路203。其中所述i/o电路201用于将从外部控制设备接收到的外部控制信号发送至所述控制电路202，并且用于将所述控制电路202的输出信号发送到所述外部控制设备。其中所述外部控制信号用于对所述变频一体机进行控制。所述控制电路202用于将所述外部控制信号转换为can控制信号并发送至can通讯电路203，并且用于将从所述can通讯电路203接收到的can输出信号发送至所述i/o电路201。所述can通讯电路203用于将所述can控制信号发送至所述变频一体机，并且用于将从变频一体机接收到的can输出信号发送至所述控制电路202。
26.在一个具体实施例中，所述控制电路202可以包括微控制单元(microcontroller unit，“mcu”)。mcu体积小，可实现多种功能，便于实现本实用新型中控制电路202的多种功能。而所述can通讯电路203可以包括can芯片。can芯片体积小，可减小can通讯电路203的体积，且便于can芯片可实现多种功能，因此使本实用新型中can通讯电路203也可以实现多种功能。当然，所述控制电路202和所述can通讯电路203也可以采用其他电子元件或集成电路，本实用新型对此不作限制。
27.本实用新型实施例在外部控制设备向变频一体机发送控制信号时，首先通过所述i/o电路201将从外部控制设备接收到的外部控制信号发送至所述控制电路202。其中所述外部控制信号用于对所述变频一体机进行控制。然后所述控制电路202将所述外部控制信号转换为can控制信号并发送至can通讯电路203。最后，所述can通讯电路203将所述can控制信号发送至所述变频一体机。而在变频一体机向外部控制设备发送输出信号时，首先所述can通讯电路203将从变频一体机接收到的can输出信号发送至所述控制电路202。然后控制电路202将can输出信号发送至所述i/o电路201(此处发送给i/o电路201的输出信号为控制电路202对can输出信号进行转换形成的i/o输出信号)。最后，所述i/o电路201将所述控制电路202的输出信号发送到所述外部控制设备。在一个具体实施场景中，所述外部控制信号可包括用于对所述变频一体机进行操作的启动信号、转向信号、复位信号或电压驱动信号，所述输出信号可包括运行信号或故障信号。当然，外部控制信号和输出信号还可为其他类型的信号，本实用新型对此不做限制。综上可见，本实用新型实施例可实现外部控制设备与变频一体机的i/o数据传输。
28.根据上述描述可知，由于本实用新型实施例中的控制电路202具有能将外部控制设备的输入信号转换为适用于变频一体机内部的通信协议的信号，并将变频一体机输出的
信号转换为适用外部控制设备的信号的转换功能。因此，本实用新型的控制装置2对与其连接的外部控制设备的类型没有特殊的要求和限制。由此，本实用新型的方案支持各种类型的外部控制设备对变频一体机进行控制。另外，使用本实用新型实施例所述的控制装置2，在更换不同类型的外部控制设备时也无需重新编程。因此，采用本实用新型实施例的控制装置2作为外部控制设备和变频一体机的控制装置2具有省时省力且节省成本的优势。进一步地，由于更换外部控制设备时无需重新编程，因此对于井下等危险的作业环境来说安全性较高。
29.在一个实施例中，可将本实用新型的控制装置2装于外部控制设备的箱体内，从而使外部控制设备更加集成化。
30.如图2中所示，所述控制电路202还包括用于与外部控制设备通信的rs485通信接口2021。所述控制电路202的rs485通信接口2021用于从外部控制设备接收用于对变频一体机进行控制的串行控制信号，并且用于将所述控制电路202的输出信号发送到所述外部控制设备(此处发送到控制设备的输出信号为控制电路202对can输出信号转换形成的串行输出信号)。由此可见，本实用新型实施例可以实现外部控制设备与变频一体机的串口数据传输。
31.上述实施例中的所述i/o电路201包括用于与所述外部控制设备连接的多个控制接口2022。所述控制装置2还包括模式选择电路，其配置成根据对模式的选择将所述i/o电路201与所述控制电路202之间的通路连接或将控制电路202的所述rs485通信接口2021与所述外部控制设备的rs485通信接口101(详见图5)接通。
32.在本实用新型实施例中，可预先通过模式选择电路选择将所述i/o电路201与所述控制电路202之间的通路连接，还是将控制电路202的所述rs485通信接口2021与所述外部控制设备的rs485通信接口101接通，从而来满足不同类型的外部控制设备的需求。使用模式选择电路选择外部控制设备和变频一体机之间的连接通路使得控制装置2的结构简单。在一个实施例中，所述模式选择电路可包括拨码开关，可通过拨码开关的开关位置选择连接的通路。拨码开关的结构简单，便于实现，且其可靠性高，可保证通路选择的可靠性，从而保证控制装置2的工作可靠性，同时简化控制装置2的结构，并且使通路的选择易于实现。当然，模式选择电路还可采用其他电子元件实现，本实用新型对此不做限制。
33.在一个具体实施场景中，所述i/o电路201包括光耦合器和继电器，所述光耦合器和所述继电器分别连接所述控制电路202。所述光耦合器用于接收所述外部控制信号并将所述外部控制信号发送至所述控制电路202。由于光耦合器隔离性好，因此能使i/o电路201的输入和输出之间进行较好的电隔离，从而提高信号输入的可靠性。所述继电器用于接收所述输出信号并将所述输出信号发送至所述外部控制设备。而由于继电器的可靠性高，因此用其作为i/o电路201的输出开关可提高信号输出的可靠性。
34.如图3中所示，所述控制装置2还包括电源电路204，所述电源电路204连接所述控制电路202，用于为所述控制电路202提供直流电源。所述直流电源的电压为与控制电路202适配的电压值。
35.上述实施例所述的控制装置2在工作前需要和变频一体机进行配置，以建立通讯连接。控制装置2和变频一体机进行配置时，首先根据模式选择电路的设置判断控制模式。然后控制电路202通过can通讯电路203向变频一体机发送电机类型查询指令，变频一体机
根据电机类型查询指令向控制电路202反馈电机型号id，其中电机型号id中包括电机型号。控制电路202根据电机型号获取电机类型，并判断电机类型是否为控制电路202支持的电机类型(控制电路202中可预先存储有各变频一体机的电机类型。若变频一体机的电机类型与控制电路202中预先存储的电机型号匹配，则认为是支持的)。若变频一体机的电机类型是控制电路202支持的电机类型，则将电机型号id保存在控制电路202中。
36.在上述保存电机型号id后，控制电路202可以准备与变频一体机进行通讯的sdo配置流。准备sdo配置流包括控制电路202向变频一体机发送服务数据对象(service data objects，“sdo”)数据、变频一体机进行数据反馈的方式以及数据发送采用的具体指令。其中sdo数据包括控制电路202需要的数据类型，数据反馈的方式可为包括数据流方式以及反馈速度，数据流方式可以为过程数据对象(process data object，“pdo”)流。根据不同的应用场景，数据发送采用的指令可以例如为通过某条pdo命令向变频一体机发送启动信号、转向信号和速度信号。
37.接着，控制电路202向变频一体机发送询问变频一体机是否在线的询问命令。如果变频一体机在线(如可以正常工作)，则其向控制电路202反馈指示其在线的反馈信号，此后控制电路202将准备好的sdo配置流发送到变频一体机。如果变频一体机掉线，则其可以向控制电路202反馈指示其不在线的反馈信号，例如故障信号。在上述sdo配置流发送完成后，控制装置2可以与变频一体机进行pdo数据流通讯。进行pdo数据流通讯具体可包括变频一体机收到sdo配置流数据后，将自身的相应参数打包至pdo中并按照控制电路202要求的反馈方式进行反馈。在一个场景中，变频一体机可以将当前电流、当前转速和母线电压信号例如以0.5s的间隔周期性地反馈给控制电路202。当以前述的方式完成控制装置2与变频一体机之间的配置操作后，控制装置2与变频一体机二者可以开始常规的操作。
38.图4是本实用新型一实施例提供的变频一体机系统的原理框图。
39.如图4中所示，本实用新型的变频一体机系统可以包括：外部控制设备1、变频一体机3和用于对变频一体机进行控制的控制装置2。
40.结合前文对控制装置2的描述，本领域技术人员可以理解其具有能将外部控制设备1的输入信号转换为适用于变频一体机3内部的通信协议的信号，并将变频一体机3输出的信号转换为适用外部控制设备1的信号的转换功能。因此，本实用新型的控制装置2对与其连接的外部控制设备1的类型没有特殊的要求和限制。由此，本实用新型的方案支持各种类型的外部控制设备1对变频一体机3的控制。另外，使用本实用新型实施例所述的控制装置2，在更换不同类型的外部控制设备1时也无需重新编程。因此，采用本实用新型实施例的控制装置2作为外部控制设备1和变频一体机3的控制装置2具有省时省力且节省成本的优势。进一步地，由于更换外部控制设备时无需重新编程，因此对于井下等危险的作业环境来说安全性较高。
41.对于上述的变频一体机系统，如图5中所示，所述外部控制设备1可包括rs485通信接口101，所述控制电路202与所述外部控制设备1的rs485通信接口101连接，用以向控制装置2发送串行控制信号或接收控制装置2发送的输出信号。所述外部控制设备1还可包括多个i/o接口102，所述i/o电路201与所述i/o接口102连接，用以向控制装置2发送i/o控制信号或接收控制装置2发送的输出信号。由此可见，本实用新型实施例的外部控制设备1可实现与变频一体机3的串口数据传输或i/o数据传输。
42.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
43.以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
44.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
45.应当理解，当本实用新型的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等时，其仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本实用新型的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
46.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本实用新型。如在本实用新型说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
47.以上各实施例仅用以说明本实用新型的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的实施例各实施例技术方案的范围。