BLDC驱动器485通讯的接线方法及配置

2018-12-29 18:59

BLDC驱动器485通讯的接线方法及配置

1.1 485通讯的接法和配置

1.1.1 485通讯控制

此用法通过485通讯实现对电机的控制操作。485通讯控制的接法如图 0.1所示。485主站(主站可以是PLC、单片机或PC机等)的485两信号线按照A-A、B-B的方式与驱动器的485接口相连。485主站通过Modbus-RTU通讯协议操作驱动器的相关寄存器对电机进行调速、方向控制、位置控制等操作。在485通讯控制方式下,驱动器支持占空比调速、速度闭环控制和位置闭环控制。

主站可为:PLC、单片机、PC机等485主站HWCOMVOIN1IN2IN3COM485-A485-B正转限位开关SQ1SQ2反转限位开关12345678AQMD3605BLS5VOHUHVABSQ1SQ2COMGNDHWHVHU+5VWVUM 电源9V-36VW保险丝保险丝图 0.1 485通讯控制的接法

使用RS485与驱动器通讯时,通讯参数及设备地址应与驱动器一致。通讯参数包括波特率、奇偶效验方式和停止位。驱动器默认的通讯参数为,波特率9600bps,偶校验,1停

1

UV+V-V

止位。驱动器的波特率可通过0x0090和0x0091寄存器进行配置,驱动器支持的波特率范围为1200~115200bps;校验方式和停止位通过0x0092寄存器进行配置,驱动器支持偶校验+1停止位、奇校验+1停止位和无校验+2停止位。通讯参数相关寄存器详见错误!未找到引用源。小节系统参数配置寄存器。驱动器的Modbus从站设备地址通过拨码开关第1~7位配置,从站地址译码表见错误!未找到引用源。;第8位为控制方式位,使用485通讯控制时第8位应拨到ON;拨码开关的配置如图 0.2所示。

第1-7位为从站地址第8位拨到ONON12345678

图 0.2 485通讯方式拨码开关的配置

在使用电机前,应首先对电机的额定电流和工作电流进行配置。可通过0x006a和0x006b寄存器(详见6.3.4小节)配置电机的额定电流和最大负载电流,配置的电机额定电流应与电机实际额定电流一致或略高,最大负载电流可用来配置电机的最大负载/堵转力矩,如无要求,通常与额定电流配置相同,制动电流通过与电机额定电流配置一致。电机额定电流可从电机的铭牌标示或数据手册上获得。如果无法确定电机额定电流,可用电机额定功率除以额定电压再除以电机效率估算,对于12V电机,效率可取50%,对于24V及以上电压电机,效率可取70%。对于初次使用的电机,或电机相线或霍号信号线接线顺序调换,应先进行电机学习。如何对电机进行学习详见错误!未找到引用源。小节。

占空比调速方式下PWM的上升、下降缓冲时间及速度闭环和位置闭环方式下的加减速加速度可通过0x0050~0x0053寄存器(详见6.3.3小节速度控制存器的描述) 临时单独改变;而上电时默认的占空比调速方式下PWM的上升、下降缓冲时间及速度闭环和位置闭环方式下的加减速加速度,以及最大加减速加速度和最大换向频率通过0x0060~0x0067寄存器(详见6.3.4小节电机控制参数配置寄存器的描述)进行配置。

通过写0x0042寄存器设定输出占空比进行占空比调速;通过写0x0043寄存器设定电机转动的换向频率(对应转速)进行闭环调速;通过0x0044设定位置控制的换向频率(对应转速),0x0045寄存器设定位置控制方式为绝对位置还是相对位置,0x0046和0x0047两个寄存器写入四字节整型的目标位置数值来进行位置闭环控制;通过0x0040寄存器对电机进行制动操作。占空比调速、闭环调速、位置控制三种调速方式间可直接切换,写各调速方式对应的输出量寄存器(如0x0042、0x0043、0x0047寄存器等)即可切换为相应的调速方式。对于位置控制调速方式,可以只操作0x0046和0x0047寄存器或在对0x0046寄存器单次写0后只操作0x0047寄存器来进行位置控制。0x0040~0x0047寄存器的描述详见6.3.3小节。

闭环调速的算法可通过0x0070寄存器配置为速度闭环控制或时间-位置闭环控制。前者具有超调量小及在高速时调速平稳的特点,但在低速时调速可能不均匀;后者可实现多驱动器对多个电机转动角度的同步控制,以及在低速时调速也平稳,可满足极低速控制的要求,但在调速过程中有一定超调。

当闭环调速算法为速度闭环控制时,通过0x00c0~0x00c5寄存器配置闭环调速的PID参数;当闭环调速算法为时间-位置闭环控制时,通过0x00c6~0x00cb寄存器配置闭环调速电机转动时的PID参数,通过0x00ba~0x00bf寄存器配置闭环调速电机自锁时的PID参数;当为位置闭环控制,也通过0x00c6~0x00cb 寄存器配置位置闭环控制电机转动时的PID参数,0x00ba~0x00bf配置电机自锁时的PID参数。PID各参数配置过大,可能导致调速或位置控制超调严重甚至出现震荡,PID各参数配置过小可能导致调节缓慢,跟随性差,应合理

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配置PID参数以使调节效果最佳。PID参数配置相关寄存器详见的6.3.8介绍。

通过0x0080~0x0099寄存器(详见6.3.5小节系统参数配置寄存器的描述)可配置485通讯控制方式下限位开关触发极性、通讯参数、通讯中断保护时间和堵转停止时间等。我们通过0x0095寄存器设置通讯中断保护时间,当在设置的时间内没有对驱动器进行通讯访问时,驱动器便会进行制动操作,这样可解决机械装置运动过程中,通讯线路出现故障导致机械装置不受主站控制问题,我们可以将实时状态寄存器(详见错误!未找到引用源。小节)作为周期性查询访问的寄存器。我们通过0x008e寄存器设置堵转停止时间,当电机堵转时电流达到配置的最大负载电流且电机转速为0,当这种状态持续时间达到配置的堵转停止时间后,驱动器将进行制动,堵转停止的状态可通过0x0032寄存器读取,我们可以通过制动或反转操作清除堵转停止标志。

通过0x0020~0x0034寄存器(详见错误!未找到引用源。小节实时状态寄存器的描述)我们可读取输出PWM值、电机换向频率、电机相电流、电机转动位置、电机转速等电机相关实时状态值以及各输入信号的实时数值。通过0x0020寄存器读取PWM输出值,PWM输出值可反映驱动器输出加在电机相线上的电压,相电压约等于电源电压乘以占空比。通过0x0022寄存器读取电机换向频率,电机换向频率为电机转动时霍尔传感器输出的霍尔信号改变的频率,单位为Hz。电机相电流为电机U、V、W三相线中电流的平均值,单位为A。通过0x0024和0x0025寄存器读取电机转动位置为电机朝着某一方向转动的换向次数(或霍尔脉冲数),电机位置控制的预计完成时间可通过0x0026和0x0027寄存器读取,完成状态通过0x0023寄存器读取。电机转速通过0x0034寄存器读取,电机转速为测量的电机实时转速,单位为RPM,要使读取的电机实时转速与电机真实转速一致,那么应先通过0x0073和0x0074寄存器配置电机极个数和减速比。

485通讯控制方式主要相关寄存器如错误!未找到引用源。所示。

表 0.1 预设速度单键控制方式相关寄存器的配置

寄存器地址 0x0040 0x0042 0x0043 0x0044 0x0045 0x0046-0x0047 0x0050 寄存器作用 电机制动控制 设定占空比 设定速度闭环控制目标速度 设定位置闭环控制行走速度 设定位置闭环控制类型 设定位置闭环控制目标位置 临时设定占空比调速加速缓冲时间 0x0051 临时设定占空比调速减速缓冲时间 0x0052 临时设定速度闭环控制、位置闭环控制加速加速

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0~66635 数值乘以0.1为换向频率增大速度,单位为Hz/s 0~255 数值乘以0.1为输出占比空由100. 0%减小到0所需时间 -21474836482147483647 0~255 数值乘以0.1为输出占比空由0增加到100.0%所需时间 ~ 0,1 0:绝对位置 1:相对位置 -32768~32767 数值乘以0.1为目标换向频率,单位为Hz 0, 1, 2 -1000~1000 -32768~32767 值 描述 0:正常停止 1:紧急制动 2:自由停止 数值乘以0.1%为目标占空比 数值乘以0.1为目标换向频率,单位为Hz

度 0x0053 临时设定速度闭环控制、位置闭环控制减速加速度 0x006a 0x006b 0x006c 0x0070 0x0071 0x0072 配置电机额定电流 配置电机最大负载电流 配置电机最大制动电流 配置速度闭环控制算法 配置位置闭环控制允许误差 配置位置闭环控制超调后是否修正 0x0073 0x0074 0x0020 0x0021 0x0022 配置电机极个数 配置电机减速比 PWM输出值 实时电机相电流 实时电机换向频率 0~65535 0~65535 0~1000 0~700 -32768~32767 设定电机极个数,电机极个数通常为3的倍数 数值乘以0.1%为占空比 数值乘以0.01为电流值,单位为A。 数值乘以0.1为换向频率,单位为Hz;换向频率除以电机极个数再乘以30为电机转速,单位RPM。 0x0023 0x0024-0x0025 0x0026-0x0027 0x0032 位置控制完成状态 电机实时位置 位置控制预计剩余完成时间 电机堵转状态 0, 1, 2 0:未堵转 1:正转堵转停止 2:反转堵转停止 0x0033 错误状态 0, 1, 2, 3, 4 0:无错误 1:尚未学习 2:堵转停止 3:霍尔错误 4:无法达到目标速度 0x0034 电机实时转速 0~65535 单位为RPM。 注:需先通过0x0073和0x0074寄存器配置正确的电机极个数和减速比,读取的转速才正确。

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-21474836482147483647 0~4294967295 单位为ms ~0, 1 0:未完成 1:完成 0, 1 0:不进行修正 1:进行修正 0~65535 0, 1 0:速度闭环控制 1:时间-位置闭环控制 0~300 数值乘以0.01为电流值,单位为A。 0~700 数值乘以0.01为电流值,单位为A。 0~700 数值乘以0.01为电流值,单位为A。 0~66635 数值乘以0.1为换向频率减小速度,单位为Hz/s

更多寄存器的描述详见错误!未找到引用源。小节。

1.1.2 485多站点通讯控制

此用法使用一个485主站(主站可以是PLC、单片机或PC机等)通过485通讯方式操作多台驱动器,从而实现对多个电机的分别控制。拓扑图如图 0.3所示。485多站点通讯的接法见错误!未找到引用源。小节。

单片机.PLC或PC机等(485主站)485总线电机驱动器1(从站1)电机驱动器2(从站2)电机驱动器3(从站3)电机驱动器4(从站4)电机驱动器5(从站5)电机驱动器n(从站n)MMMMMM电机1电机2电机3电机4电机5电机6

图 0.3 485多站点通讯控制拓扑图

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