奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)用戶需求說明書

1、奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)用戶需求說明書文件狀態(tài)：草稿正式發(fā)布止在修改文件標識：當前版本：作 者：完成日期：引言 錯誤 ! 未定義書簽。讀者對象及目的. 錯誤! 未定義書簽。背景說明 錯誤! 未定義書簽。術語與縮寫解釋. 錯誤! 未定義書簽。參考資料 錯誤! 未定義書簽。產(chǎn)品簡介 錯誤! 未定義書簽。產(chǎn)品面向的群體. 錯誤 ! 未定義書簽。產(chǎn)品應當遵循的標準或規(guī)范 錯誤! 未定義書簽。產(chǎn)品的功能性需求. 錯誤 ! 未定義書簽。功能性需求分類. 錯誤 ! 未定義書簽。手持器模塊 . 錯誤 ! 未定義書簽。牽引功能模塊. 錯誤!未定義書簽。提升功能模塊. 錯誤!未定義書簽。其他功能 . 錯誤 !未定

2、義書簽。DSP控制模塊 錯誤！未定義書簽。輸入規(guī)范 錯誤!未定義書簽?？刂乒δ?錯誤！未定義書簽。故障診斷 錯誤！未定義書簽。驅動模塊 錯誤！未定義書簽。功率模塊 錯誤！未定義書簽。電源模塊 錯誤！未定義書簽。狀態(tài)檢測模塊 錯誤！未定義書簽。散熱模塊 錯誤！未定義書簽。運行環(huán)境 錯誤 ！未定義書簽。1.引言讀者對象及目的塊。力類目的市場人員/客戶代表了解本文檔對需求的理解是否和他們要求的一致系統(tǒng)分析人員理解用戶需求，轉化為系統(tǒng)需求系統(tǒng)設計人員理解用戶需求，在設計時把握用戶需求。系統(tǒng)測試人員了解用戶需求，為測試提供參考文檔人員編寫用戶使用和操作手冊背景說明1）系統(tǒng)名稱：奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)2

3、）任務提出者：3）系統(tǒng)開發(fā)者：4）系統(tǒng)用戶：術語與縮寫解釋參考資料1、combi AC2 說明書產(chǎn)品簡介奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)是用來控制電動叉車的系統(tǒng)，適合用于3-7KW的一對電機的控制， 在叉車系統(tǒng)上分別為牽引電機和提升電機。 他可以被應用于以電瓶為動力的牽引和液壓系統(tǒng)。奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)是以 TI TMS320F2812DS敷字處理芯片為控制核心的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)。 數(shù)字處理器的出現(xiàn)為伺服系統(tǒng)實現(xiàn)高性能的控制算法提供了良好的硬件平臺，并為更復雜的控制算法、智能控制系統(tǒng)乃至網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了硬件支撐。奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)在運行過程中具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢

4、測和保護，使整個系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運行，是安全、高效、節(jié)能的電動叉車控制系統(tǒng)。產(chǎn)品面向的群體電動叉車生產(chǎn)廠商及電動叉車最終使用者。產(chǎn)品應當遵循的標準或規(guī)范GB/T 191 2008 包裝儲運圖示標志GB 3797 2005 電氣控制設備GB 4208-2008 外殼防護等級(IP 代碼 )設備可靠性試驗總要求GB產(chǎn)品的功能性需求系統(tǒng)框圖如圖 5-1 所示圖 5-1 奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)框圖由框圖可以看出奧蒂電動叉車伺服驅動系統(tǒng)主要由手操器模塊、DSP控制模塊、驅動功率模塊組成。功能性需求分類系統(tǒng)的硬件主要由以下幾部分組成：1、主控板。2、驅動板3、功率板4、主接觸器5、散熱片和風扇系統(tǒng)的總體功

5、能性需求如下：1、基于微處理器的數(shù)字控制，同時控制一對電機運行，一個牽引電機，一個提升電機。2、具有再生制動功能。3、具有CAN-BUSI訊功能。4、具有Flash存儲功能。5、供電電壓48V。6、最大輸出電流320A,對每個電機可連續(xù)工作 3分鐘。7、工作頻率：8KHz8、環(huán)境溫度：-30 C -40 C9、驅動器最高工作溫度：75 C系統(tǒng)的主要功能模塊劃分如表5-1所示：表5-1系統(tǒng)主要功能模塊劃分功能模塊說明手持器模塊用戶通過該模塊對系統(tǒng)進行實時的控制，進行運行模式和運行參數(shù)的設定，也可以進行運行狀態(tài)參數(shù)的查詢DSP控制模塊對接收的各種數(shù)據(jù)進行處理，通過一系列的算法控制系統(tǒng)的正常運行驅動

6、模塊通過放大接收的控制信號來對控制功率板的工作功率模塊通過自身MOSf的開關來控制輸出的電壓電流， 以控制電機的運行電源模塊為其他模塊供電狀態(tài)檢測包括編碼器電機角的反饋，輸出電流反饋，功率板溫度反饋，母線電壓反饋散熱模塊主要為散熱片和風扇5.2.手持器模塊用戶通過該模塊對系統(tǒng)進行實時的控制，進行運行模式和運行參數(shù)的設定，也可以進行運行狀態(tài)參數(shù)的查詢。以下通過羅列系統(tǒng)中應設置的各項參數(shù)來說明系統(tǒng)應具備的功能及手持器的功能。牽引功能模塊功能設置項：1、HOUR COUNTER、時計）RUNNING車輛運行時小時計才計時。KEY ON當電鎖閉合時，小時計計時。2、BATTERY CHECK電瓶檢測）

7、ON電瓶電量檢測功能啟動。當電量降到10%寸，警報。逆變器最大電流會降為設置值的一半。OFF:電瓶電量檢測功能啟動，但不報警。3、TRACTION CUTOU降引速度削減-ON/OFF:當電瓶電量過低時，如果該功能設定為ON牽引速度降低到60hz4、LIFT CUTOUT提升速度削減-ON/OFF:當電瓶電量過低時，如果該功能設定為ON提升速度降低到“CUTBACK SPEED5、HYDRO KEY ON 液壓開關）-ON/OFF:如果此選項設為ON牽引逆變器具有液壓轉向功能。6、STOP ON RAMP坡上停車）ON：坡上停車的特性 （車輛依靠電力停在坡上） 停車時間起決于 “輔助時間”參數(shù)

8、的設定。OFF：不實現(xiàn)坡上停車的功能。7、PEDAL BRAKING（踏板制動）ANALOG：機械的制動踏板裝有一個開關和一個電位器。當加速器被釋放，制動踏板被踏下逆變器產(chǎn)生一個強度與踏板電位器成比例的電制動。 當制動踏板被輕輕踩下時 （制動開關剛閉合， 制動電位器仍在最小值） ，制動最小強度取決于“釋放制動”的參數(shù)值。當制動踏板被完全踩下時（制動電位器在最大值） ，最大制動強度取決于 “踏板制動” 的參數(shù)值。 在中間的位置，電制動的強度是最大和最小之間的線性函數(shù)。DIGITAL ：在車輛機械制動踏板上沒有安裝電位器， 只有一個微動開關。 當釋放加速器踏板并且踩下制動踏板（制動開關閉合） ，逆

9、變器會根據(jù)“踏板制動”的參數(shù)執(zhí)行一個電制動。8、SET TEMPERATURE（度設定）DIGITAL :一個數(shù)字的（開/關）電機熱傳感器信號連接到C25 （ C35）輸入端。ANALOG一個模擬的電機熱傳感器被連接到C25 （ C35）輸入端。NONE：沒有連接電機熱傳感器。SMART DISPLAY-ON/OFF:如果這項功能設置為 ON激活與智能儀表的通信。SET POT BRK MIN：當 制動踏板開關閉合時，記錄制動踏板電位器的最小值。這個過程只在“踏板制動”選項設置為“模擬”時才必須要記錄。SET POT BRK MAX：當 制動踏板開關閉合時，記錄制動踏板電位器的最大值。這個過程

10、只在“踏板制動”選項設置為“模擬”時才必須要記錄。12、 SET BATTERY TYP：E選擇電瓶額定電壓值。13 ADJUST BATTER：Y精 確地調整控制器測量的電瓶電壓值。5-1 所示） 。14 THROTTLE 0 ZON：E在加速器的輸入曲線上設立一個死區(qū)（如圖15 THROTTLE X POINT：這個參數(shù)改變加速器輸入曲線的特性。16 THROTTLE Y POINT：這個參數(shù)改變加速器輸入曲線的特性。圖 5-1 加速器輸出電壓與速度關系曲線（VACC MM口 VACC MAX “加速器編程”功能設定的值 ）17、ADJUSTMENT#01 BDI:調整電瓶放電的上限。18

11、、ADJUSTMENT#02 BDI:調整電瓶放電的下限。19、MAIN CONT VOLTAGE這個參數(shù)可以調整主接觸器線圈的電壓。20、AUX OUTPUT VOLTAG范個參數(shù)可以調整電制動線圈的電壓。參數(shù)調節(jié)項：1 ACC DELAY：加速延時，確定加速率。2 RELEASE BRAKIN：G釋放制動，當運行請求釋放時的減速率。3 INVERSION BRAKING：反接制動，運行時方向開關反向時的減速率。4 PEDAL BRAKING：踏板制動，當運行請求釋放且制動踏板開關閉合時的減速率。5 SPEED LIMIT BRAKING： 速度限制制動，踏板位置改變踏板踏下深度減小但沒有完

12、全釋放時的減速率。6 BRAKE CUTBAC：K速度削減制動， 當速度降低信號輸入時或電機速度下降時的減速率。7 MAX SPEED FORWA：RD 前進方向最大速度。8、MAX SPEED BACKWARD后退方向最大速度。FREQUENCY CRE：EP 爬行頻率。當前進或后退開關閉合而加速器在最小的位置時的最小速度。MAXIMUM CURRE：NT 最大電流。逆變器的最大電流。13、ACC SMOOTH在頻率范圍從0 STOP SMOOTH勺不同的加速曲線。14、INV SMOOTH在頻率范圍從0 STOP SMOOTH方向反向之后，不同的加速曲15 STOP SMOOT： H線。如

13、圖 5-2所示。設定了頻率的水平值。圖 5-2 加速曲線（， 是 ACC SMOOTHINV SMOOTH能的參數(shù)值）16、AUXILIARY TIME： 輔助時間。如果（stop on ramp）的設置為開（ON時，為決定車輛停在坡上的時間用戶參數(shù)項（提供運行狀態(tài)的顯示）：1 MOTOR VOLTAG： E電機電壓。 逆變器提供給電機的電壓。 由滿電壓 （取決于電瓶電壓）的百分比表示。2FREQUENC： Y頻率。提供給電機的電壓和電流頻率。3ENCODE：R電機的速度，用頻率單位表示；它的信息來源于速度傳感器。4SLIP VALUE：滑差值。電機的旋轉磁場和與電機主軸的速度差，用頻率表示。

14、5CURRENT RM： S電機電流的均方根值。6TEMPERATUR： E鋁板溫度。安裝MOST的散熱鋁板溫度。7MOTOR TEMPRATU： RE牽引電機溫度，如果“ SEI IEMPERAIURE殳定為NONE顯示為08ACCELERATO： R加速器信號。加速器電位器滑動端（ CPOT的電壓。電壓水平值會顯示在手持單元屏幕的左邊； 右邊顯示的是加速器電壓的百分比。9FORWARD SWIT：CH前進開關。前進方向的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。10BACKWARD SWIT：CH后退開關。后退方向的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，

15、開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。11ENABLE SWITC：H允許開關。允許開關的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。12、SEAT SWITCH：座位開關。座位微動開關的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。13、CUTBACK SWITC：H速度削減開關。速度削減微動開關。ON/ GND =輸入有效，開關斷開。OFF/+VB =輸入無效，開關閉合。14、BRAKE SWITC：H制動開關。踏板制動微動開關。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。OFF/GND輸入無效，開關斷開。BRAKE PEDA

16、L POT：I15、制動踏板電位器。制動踏板電位器滑動端（CPOTB的電壓。這16、VOLTAGE BOOST：ER電壓補償。在負載的情況下提供給電機的補償電壓。 以全壓的百分比表示。17、BATTERY VOLTAG：E電瓶電壓。電鎖開關輸入端測量的電瓶電壓值。18、BATTERY CHARG： E電瓶電量。電瓶電量的百分比。5.2.2.提升功能模塊功能設置項：1、SET TEMPERATURE（度設定）DIGITAL：個數(shù)字的（開/關）電機熱傳感器信號連接到 C35俞入端。ANALOG：一個模擬的電機熱傳感器被連接到C35B入端。NONE：沒有連接電機熱傳感器。THROTTLE 0 ZON

17、：E在加速器的輸入曲線上設立一個死區(qū)（見下圖曲線所示）THROTTLE X POINT：這個參數(shù)改變加速器輸入曲線的特性。THROTTLE Y POINT：這個參數(shù)改變加速器輸入曲線的特性。個參數(shù)只有在PEDAL BRAKIN談置為ANALOG才有效（參見）。5、 AUX OUTPUT VOLTAG： E 這個參數(shù)可以調整輔助輸出線圈的電壓（液壓轉向接觸器線圈）參數(shù)調節(jié)項：ACC DELAY：決定加速斜率DEC DELAY：決定減速斜率MAX LIFT：決定了最大提升速度MIN SPEED LIFT：當提升使能開關閉合時， 最小的提升速度， 提升電位器在最小值HYD SPEED FINE：液壓

18、轉向速度細調CUTBACK SPEE：D當速度削減開關激活時速度削減MAXIMUM CURRE：NT改變逆變器的最大電流AUXILIARY TIME：當液壓轉向請求激活時，延時時間用戶參數(shù)項（提供運行狀態(tài)的顯示）：MOTOR VOLTAG： E逆變器提供給電機的電壓。 由滿電壓 （取決于電瓶電壓）的百分比表示。FREQUENC： Y頻率。提供給電機的電壓和電流頻率。ENCODE：R電機的速度，用頻率單位表示；它的信息來源于速度傳感器。SLIP VALUE：滑差值。電機的旋轉磁場和與電機主軸的速度差，用頻率表示。CURRENT RM： S電機電流的均方根值。TEMPERATUR： E鋁板溫度。安

19、裝MOST的散熱鋁板的溫度。MOTOR TEMPRATU： RE提升電機的溫度，如果設定為NONE（參見8.4.2 ）,顯示為0VOLTAGE BOOST：ER負載條件下的電壓補償，以全壓的百分比表示BATTERY VOLTAG：E電瓶電壓。電鎖開關輸入端測量的電瓶電壓值。10 SEAT SWITCH：座位開關。座位微動開關的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。11 FORWARD SWIT：CH前進開關。前進方向的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。BACKWARD SWIT：CH 后退開關。后退方向的數(shù)

20、字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。ENABLE SWITC：H允許開關。允許開關的數(shù)字信號輸入。ON/+VB輸入有效，開關閉合。OFF/GND輸入無效，開關斷開。LIFTING SWITCH： 提升請求的狀態(tài)ON/ +VB=輸入有效，開關閉合OFF/GND輸入無效，開關斷開HYDRO SPEED RE： Q 提升液壓速度請求狀態(tài)ON/ +VB=輸入有效，開關閉合OFF/GND輸入無效，開關斷開16、LIFTING CONTROL從0至i5v,提升電位器滑動端的電壓是控制器內部電壓的一半，然后讀取， 意思是滑動端的實際輸出電壓為0到 10v ， 同時相

21、應的電位器的電壓讀取值0-5v 。其他功能儲存功能（存儲數(shù)據(jù)）復制功能（下載參數(shù)到其他控制器）顯示最后的5個故障（報警）信息加速器范圍的整定：記錄加速器在兩個運行方向上的最大最小有效值。DSP控制模塊以TI TMS320F2812DS敝字處理芯片為控制核心，對接收的各種數(shù)據(jù)進行處理，通過一 系列的算法控制系統(tǒng)的正常運行。輸入規(guī)范DSP控制模塊主要有如下的輸入信號需要處理，通過對這些信號的分析，來對系統(tǒng)作進步的控制。1、加速信號加速器單元含有一個電位器或者一個霍爾元件。加速器單元通過一個模擬口傳輸?shù)轿⑻幚砥鳎梢允?-5v 的輸出或者 0-10v 的輸出。輸出電壓的選擇可以通過邏輯卡的跳線來實現(xiàn)

22、。電位器的阻值應該在Q之間；負載范圍一般的是。2、制動信號制動器分為模擬制動和數(shù)字制動。模擬制動：機械的制動踏板裝有一個開關和一個電位器。當加速器被釋放，制動踏板被踏下逆變器產(chǎn)生一個強度與踏板電位器成比例的電制動。 當制動踏板被輕輕踩下時 （制動開關剛閉合，制動電位器仍在最小值） ，制動最小強度取決于“釋放制動”的參數(shù)值。當制動踏板被完全踩下時（制動電位器在最大值） ，最大制動強度取決于“踏板制動”的參數(shù)值。在中間的位置，電制動的強度是最大和最小之間的線性函數(shù)。數(shù)字制動：在車輛機械制動踏板上沒有安裝電位器，只有一個微動開關。當釋放加速器踏板并且踩下制動踏板（制動開關閉合） ， 系統(tǒng)會根據(jù)“踏板

23、制動” 的參數(shù)執(zhí)行一個電制動。3、速度反饋信號通過安裝在電機上的編碼器來進行速度反饋。4、輸出電流反饋信號通過安裝在驅動器中的電流傳感器進行電流檢測和反饋5、母線電壓檢測通過線性光耦將母線電壓反饋到微處理器。5、溫度傳感器反饋信號溫度傳感器一般選用模擬型的。 牽引電機和提升電機溫度傳感器反饋分別留兩個模擬口輸入，驅動器功率板溫度傳感器留一個模擬口輸入?？刂乒δ?、牽引電機和提升電機的控制基于電機的速度反饋：當速度未達到設定值時，按加速率控制加速。當速度超過速度設定值時，再生制動功能啟動。當電機需要減速時，按照減速率控制減速。加速器在任何位置都能使車輛具有穩(wěn)定的速度。速度反饋系統(tǒng)可以實現(xiàn)車輛在坡

24、上電停車（用電力使機器停在坡上） ，停車的時間是由編程設定的時間來決定。2、其他控制功能詳見手持器模塊參數(shù)說明。故障診斷微處理器可以連續(xù)的監(jiān)視逆變器，并且對主要的功能執(zhí)行一個診斷程序。這個診斷程序由以下4點組成：電鎖閉合時診斷： 看門狗電路、 電流傳感器、 電容充電、 相電壓、 接觸器驅動、 can-bus接口， 開關的操作順序是否正確；加速器的輸出是否正確；兩個微處理器是否同步；與安全有關的硬件的輸入是否都具備。2、備用時的檢測：看門狗電路、相電壓、接觸器驅動、電流傳感器、can-bus 接口。3、運行時的檢測：看門狗電路、接觸器驅動、電流傳感器、can-bus 接口。4、持續(xù)的檢測：逆變器

25、溫度、電機溫度。診斷的提供有兩種方式：一種是用數(shù)字手持單元，手持單元能夠提供詳細的故障信息；另一種是故障代碼用 Can-Bus 傳送。如果某一項的檢測結果出現(xiàn)異常即產(chǎn)生相應的報錯，并作出相應的控制反應。驅動模塊通過DSP控制模塊的控制，為功率板提供35V的PWM!區(qū)動型號，由于驅動信號的控制頻率為8KHz,所以驅動板的信號彳輸能力要達到8KHz以上。功率模塊通過自身MOST的開關來控制輸出的電壓電流，以控制電機的運行，功率模塊由6個橋臂組成，分別控制電機的UVWE相得電壓電流，每個橋臂由若干個MOSf并聯(lián)而成，MOST的數(shù)量根據(jù)選用 MOSf的過電流而定，系統(tǒng)需要輸出的最大電流為320A。MO

26、Sf的開關頻率要求在8KHz 以上。電源模塊電源模塊主要分為兩部分，一部分給主控板供電，另一部分給驅動板供電。主控板部分：需要提供5V 和兩種電壓，紋波要求20mv 以內驅動板部分，通過高頻開關電源提供6路隔離電源給6路驅動光耦供電，幅值35V,紋波要求1%以內，即350mv 以內。狀態(tài)檢測模塊狀態(tài)檢測的項目主要有以下幾項：1、電機轉速檢測，由編碼器完成，可以是模擬量或數(shù)字量。2、母線電壓檢測，由線性光耦完成，通過模擬口連接到微處理器。3、三相輸出電流檢測，由電流傳感器完成，可以是模擬量或數(shù)字量。4、電機溫度檢測，由溫度傳感器完成，通過模擬口連接到微處理器。5、功率板溫度檢測，由溫度傳感器完成

27、，通過模擬口連接到微處理器。散熱模塊散熱模塊主要由散熱片及風扇組成。散熱片和風扇的選取必須能滿足系統(tǒng)的散熱要求，特別是功率板的溫度不能超過756. 接口規(guī)范系統(tǒng)接口主要有三類 A接口（智能儀表接口）、 B接口（手持器接口）、 C接口（運行控 制接口），詳細接口定義需求見下文。A接口（智能儀表接口）A接口是智能儀表盤的顯示接口，系統(tǒng)通過CAN總線將顯示信息輸出到儀表顯示盤，其接口定義如下：A1: （CAN_H與CANBUS相連的高電位端A2: （CANT_H CANBUIS輸出端，通過內置的 120電阻與CAN_Hfe接A3: （CAN_POSCAN1路的電源正極A4: (CAN_L_OUT C

28、ANBUS電位端，與 CANBUS的 CAN-嚼相連A5: (CANT_L CANBUIS輸出的另一端，通過內置的 120 電阻與CAN連接A6: (CAN_L與CANBUS相連的低電位端A7: (CAN_H_OUT CANBUS 電位端，與 CANBUIS的 CAN-湍相連A8: ( CAN_NEG CAN電路的電源負極B接口(手操器接口)B 接口是手持器接口，通過該接口將手持器連入系統(tǒng)，與系統(tǒng)進行通信，其接口定義如下：( PCLRXD串行接收端正極( NCLRXD串行接收端負極(PCLTXD串行發(fā)送端正極( NCLTXD串行發(fā)送端負極(GND手持單元供電負極端B6： ( +12)手持單元供

29、電正極端(FLASH存儲器訪問(FLASH存儲器訪問6.3. C接口(運行控制接口)C 接口是運行控制接口，所有外部的控制及反饋信號均從該接口輸入，系統(tǒng)的一部分控制信號也從該口輸出，其接口定義如下：C1: (PENC_R電源輸出，牽引電機編碼器正極(+5V/+12V)C2: (NENC_R電源輸出，牽引電機編碼器負極C3: (KEY)電源車入，KEY過微動開關和一個10A的保險串聯(lián)再與電瓶正極連接C4: (CM公共端，前進、后退、提升使能、踏板制動、座位開關、啟動的微動開關的公共端C5: (SEAT數(shù)字輸入，座位開關請求信號；高電平有效C6: (FORWAR啖字輸入，前進方向請求信號；高電平有效C7: (REVERSE數(shù)字