6ra70全数字调速系统的分析

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1、6RA70全数字调速系统的分析师红吉摘要：文章概述了SIEMENS公司的6RA70直流调速装置的硬件及软件原理，对部分硬件电路进行了细致的分析。关键词：6RA70装置硬件原理软件原理直流调速原理1．概述自从20世纪80年代中后期，德国Siemens公司推出SIMOREGK6RA22以来，到现在又相继推出了6RA23、6RA24和6RA70。他们的共同特点是采用单片机开、闭环控制、逻辑运算、故障诊断、参数设置、状态故障显示。当在主机板上加上扩展模板时，则可实现与其他自动化系统的通讯能力，或完成特殊的控制能力。6RA24采用的是Intel的16位单

2、片机80C97,6RA23采用的是Intel的16位单片机80C196KC。由于单片机本身的性能没有太大的改进，6RA23与6RA24基本相同，如同步信号取自控制回路，因此要求控制回路相序与主回路相序要严格一致，这样在现场调试中就很不方便。另外，从严格意义上讲，6RA24和6RA23并不完全是全数字装置。因为6RA22的励磁电流控制环是模拟线路，而6RA23的励磁是不可控的，这主要是单片机性能的原因。6RA70采用的时Siemens公司自身开发的单片机80C166,它的性能要比Intel80C196KC高的多，因此，6RA70装置无论在性能和功

3、能方面都比6RA24、6RA23有了很大的提高。特别是在6RA70种，同步信号取自主回路，这样主回路相序与控制回路相序就没有关系了，随便怎么接都可以。6RA70采用的是C166家族的80C167和80C163，他的性能与6RA24基本一样，当功能更多些。由于工作的原因，作者对以上几种装置的软件和硬件都有深刻的了解，下面主要对6RA70装置作些分析。182．单片机系统线路8066是16位单片机，它是C166系列的一种，最高时钟为40MHZ，它执行指令采用4阶段管道方式（4-StagePipeline）。即每条指令的执行分4个阶段，每个阶段的执行时

4、间为一个指令周期，但同一时刻可以执行4条指令，这4条指令处于不同阶段。因此从表面看，每条指令的执行，仅需一个指令周期。在CPU的频率为20MHZ时，每个指令周期为100ns。80C166具有32个中断源，16级中断。另外，80C166集成有10路A/D转换，启动一次可以把10路A/D转换都执行完，并保存在指定的存储区内，期间几乎不需要CPU的干预，这主要得益于它的PEC（PeripheralEentController）。80C166还集成有16路捕获/比较单元，2个多功能的通用定时器，2个串口（USART）等等。P0口16根地址线，使80C1

5、66的最大寻址空间为256K。P5口除了作为A/D转换的模拟输入口以外，也可以作为普通的双向口，在本装置中，主要用于主回路的交流线电压、直流侧电压、电枢电流、测速机反馈和励磁回路线电压的模拟输入。P1口为双向口，作为开关量的输入输出。P2口为捕捉/比较单元的输入输出，在本装置中，用于主回路脉冲和励磁回路脉冲的输出。专用芯片主要处理码盘反馈，高精度A/D转换和开关量输入等。框图如图1。18图1单片机系统单线图3．软件功能概述6RA70软件不仅实现了调速装置的所有调节功能，而且有大量辅助功能、提供了极佳的用户界面、极强的自适应和扩展能力。与6RA2

6、4、6RA23装置软件比较，软件整体结构大致一样，主要有主循环和中断各部分组成，其中中断程序又分成电枢回路中断和励磁回路中断程序。3．1主循环图2中主循环体每20ms执行一次，它完成了所有的辅助功能。其中系统初始化，包括对一些临时变量区清零，以50HZ电网的假设对一些变量赋初值，检测EEPROM等等。18图2主循环框图子程序集包括：检测EEPROM,比较RAM是否与EEPROM区相等；串口通讯；键盘，显示及恢复出厂值；P参数刷新；电机接口；故障检测；优化设定；功率部分I2t监视；串口PKW处理；双端口RAMPKW处理；磁场反向控制。3．2中断程

7、序电枢电路中断控制程序循环时间为电网周期的1/6，励磁回路中断控制程序循环时间为电网周期的二分之一，其中A/D转换的首次起动是在电枢回路中断程序中完成的。以后每0.25ms循环一次。电枢回路中断程序包括：存储跟踪信号；开关量输出；模拟量输出；优化；码盘反馈；双端口RAMPZD处理；自由功能快；工艺调节器；电动电位器；斜坡函数发生器；模拟量输入；串口PZD处理；开关量输入；速度调节器；电流调节器；电流预控；脉冲形成。18励磁回路中断程序包括：EMF的预控；EMF调节器；励磁电流调节器；励磁电流预控；脉冲形成。3．3同步实现同步信号检测入图3，图中

8、U、V、W三相进线室通过脉冲变压器与主回路连接的。线电压UV经过差分放大器N1衰减再加上一个偏置电压后，输入到80C166的P5.6端进行A/D交换。