MD380總體技術(shù)方案

1、總體技術(shù)方案產(chǎn)品總體技術(shù)方案編制的說明：1、產(chǎn)品總體技術(shù)方案的制定及更改控制：在計(jì)劃階段 ，系統(tǒng)工程師（項(xiàng)目經(jīng)理）組織相關(guān)人員根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格書，并在考慮成 本分析和資源計(jì)劃要求的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編制產(chǎn)品總體技術(shù)方案。 經(jīng)過評(píng)審的產(chǎn)品總體技術(shù)方案必須歸檔并納入更改控制。 在開發(fā)的后續(xù)階段，如有 必需，產(chǎn)品總體技術(shù)方案也會(huì)被更新，但必須經(jīng)過系統(tǒng)工程師審核，召集系統(tǒng)組或 總體組評(píng)審，由總體辦備案。產(chǎn)品總體技術(shù)方案的每一次更改，應(yīng)由系統(tǒng)工程師進(jìn)行一次版本升級(jí)和發(fā)布，保證 項(xiàng)目組及相關(guān)部門使用的總體技術(shù)方案為有效版本。2、產(chǎn)品總體技術(shù)方案的內(nèi)容要求：產(chǎn)品總體技術(shù)方案包括對(duì)產(chǎn)品的名稱和型號(hào)、系統(tǒng)組成和

2、接口關(guān)系、主回路初步設(shè) 計(jì)和關(guān)鍵器件選型、系統(tǒng)測(cè)試方案、整機(jī)結(jié)構(gòu)工藝方案、單元的技術(shù)規(guī)格、EMC 、防護(hù)和可靠性方案的設(shè)計(jì)以及存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面描述。產(chǎn)品總體技術(shù)方案的 描述應(yīng)該全面、清晰，各單元之間接口關(guān)系的定義只能有唯一 的解釋?？傮w技術(shù)方案的內(nèi)容應(yīng)明確產(chǎn)品的規(guī)格書提出各項(xiàng)要求的實(shí)現(xiàn)方式或過程。 單元的規(guī)格描述應(yīng)按產(chǎn)品規(guī)格書描述的方法進(jìn)行?？傮w技術(shù)方案不應(yīng)再描述實(shí)現(xiàn)單元規(guī)格的方式或過程，以及單元內(nèi)部的接口關(guān)系， 這些將在單元的設(shè)計(jì)中描述 。3、產(chǎn)品總體技術(shù)方案的用途： 產(chǎn)品總體技術(shù)方案是產(chǎn)品開發(fā)過程中最重要的文檔之一。 它將作為開發(fā)活動(dòng)任務(wù)分 解的依據(jù)，各個(gè)分解單元概要設(shè)計(jì)的依據(jù)和實(shí)現(xiàn)的目

3、標(biāo)，也將作為開發(fā)計(jì)劃和單元 測(cè)試驗(yàn)收的依據(jù)，還將作為產(chǎn)品宣傳、產(chǎn)品維護(hù)、技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)交流以及技術(shù)積 累的資料來源。4、保密要求：產(chǎn)品總體技術(shù)方案屬于機(jī)密文件，所有文檔的創(chuàng)作者及使用者都負(fù)有保密責(zé)任。目錄1、設(shè)計(jì)背景 41.1 總體技術(shù)方案編制的依據(jù) 41.2 總體技術(shù)方案描述的產(chǎn)品名稱和型號(hào) 41.3 引用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 61.4 縮略詞和術(shù)語定義 62、電氣方案設(shè)計(jì) 72.1 系統(tǒng)原理 72.1.1 系統(tǒng)原理圖 錯(cuò) 誤！未定義書簽。2.2 系統(tǒng)架構(gòu) 72.3 系統(tǒng)組成 82.3 系統(tǒng)接口 82.3.1 主回路端子 82.3.2 控制端子 82.4 電氣關(guān)系 82.5 主回路設(shè)計(jì) 83、結(jié)構(gòu)方

4、案設(shè)計(jì) 84、系統(tǒng)測(cè)試方案 94.1 開發(fā)階段樣機(jī)系統(tǒng)測(cè)試 94.2 中試階段樣機(jī)型式試驗(yàn) 95、單元技術(shù)規(guī)格 105.1 控制板技術(shù)規(guī)格 105.1.1 單板名稱和型號(hào) 105.1.2 單板電氣性能和功能描述 105.1.3 輸入輸出接口 105.1.4 單板結(jié)構(gòu)工藝要求 125.1.5 軟件接口 125.2位置控制擴(kuò)展板技術(shù)規(guī)格 135.2.1 單板名稱和型號(hào) 135.2.2 輸入輸出接口 135.2.3 單板結(jié)構(gòu)工藝要求 145.3 驅(qū)動(dòng)板技術(shù)規(guī)格 145.5 散熱器技術(shù)規(guī)格 146、 電磁兼容性（EMC、可靠性和可維護(hù)性、防護(hù)性和安規(guī)的方案設(shè)計(jì) 156.1 EMC的方案設(shè)計(jì) 156.2

5、 可靠性和可維護(hù)性的方案設(shè)計(jì) 156.3 防護(hù)性和安規(guī)的方案設(shè)計(jì) 157、風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估 157.1 風(fēng)險(xiǎn)分析 157.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和緩解措施 158、附件 151、設(shè)計(jì)背景1.1總體技術(shù)方案編制的依據(jù)MD38總體技術(shù)方案是依據(jù)產(chǎn)品規(guī)格書和需求分析報(bào)告，并考慮到產(chǎn)品的成本分析報(bào)告，以及公司現(xiàn)有的開發(fā)人員、技術(shù)儲(chǔ)備和測(cè)試裝備的條件和MD38產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃的要求而編制的。MD38是 MD32啲升級(jí)版本，MD38相對(duì)于MD32有如下改變：表 1-1 MD380 vs MD320 比較項(xiàng)目子項(xiàng)MD380相對(duì)MD320的改變總體功率段MD380覆蓋MD320全部功率段電壓等級(jí)覆蓋MD320電壓等級(jí)，新增加

6、三相 480VAC電壓等級(jí)主拓?fù)?不變，借用MD320驅(qū)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)借用BCD結(jié)構(gòu)借用MD320N塑膠Size E改為塑膠結(jié)構(gòu)鈑金全新優(yōu)化設(shè)計(jì)，保持 320N風(fēng)格，蓋板全改為上下蓋板結(jié)構(gòu)硬件DSP平 臺(tái):選用280XDSP平臺(tái)，相對(duì)于2403資源更豐富，性能更強(qiáng)大硬件性能增加硬件逐波限流，雙編碼器接口設(shè)計(jì)等軟件軟件性能:更快速的系統(tǒng)響應(yīng)，控制精度提高等軟件功能增加位置擴(kuò)展，更多實(shí)用功能等非標(biāo)整合將80%的非標(biāo)整合進(jìn)通用產(chǎn)品中生產(chǎn)支持自動(dòng)測(cè)試，自校正，更短的的測(cè)試時(shí)間等MD38借用MD32功率驅(qū)動(dòng)部分，結(jié)構(gòu)上 Size B/C/D借用MD320結(jié)構(gòu)，后續(xù)新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)風(fēng)格與MD320保持一致。因此本

7、總體技術(shù)方案?jìng)?cè)重于控制系統(tǒng)架構(gòu)，軟件的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的描述。1.2總體技術(shù)方案描述的產(chǎn)品名稱和型號(hào)表1.2 MD380系列型號(hào)功率等 級(jí)(kW)電壓等級(jí)(V)單相220V三相220V三相380V三相480V三相690V單機(jī)0.4GB0.7GBB1.5GBB2.2GBB3.7GC5.5PC5.5GC7.5PC7.5GD11PD11GD15PD15GD18.5PD18.5GE22PE22GE30PE30GE功率等 級(jí)(kW)電壓等級(jí)(V)單相220V三相220V三相380V三相480V三相690V37PE37GF45PF45GF55PF55GF75PF75GG90PG90GG110PG110G

8、H132PH132GHH 160PHH160GHH200PIH200GIH220PIH220GIH250PIH250GIH280PII280GII315PII315GJI355PJI355GJI400PJJr 400GJJ450PJJ450GJ 1500PJ500GJ560PJ并聯(lián)450GI500PIr 500GI560PI560GJI630PJI630GJJ710PJJ710GJJ800PJJ功率等 級(jí)(kW)電壓等級(jí)(V)單相220V三相220V三相380V三相480V三相690V800GJ900PJ500DYI:560DYI630DYI710DYJI800DYJJ900DYJJ1000D

9、YJ1100DYJ1.3引用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范無1.4縮略詞和術(shù)語定義2、電氣方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)原理圖2-1系統(tǒng)原理圖逆變單元通過PW調(diào)制將直流逆變?yōu)樽冾l器主電路拓?fù)洳捎媒?直-交 整流逆變型拓?fù)洹?三相交流電經(jīng)不可控整流單元整流濾波后的到平穩(wěn)的直流,頻率，幅值可變的三相交流電?？刂茊卧ㄟ^用戶設(shè)置， 系統(tǒng)給定，編碼器反饋，電壓電流采樣，實(shí)時(shí)計(jì)算產(chǎn)生PW脈沖波控制 逆變單元產(chǎn)生三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。2.2系統(tǒng)架構(gòu)圖2-2系統(tǒng)框圖MD38采用單芯片架構(gòu)，避免 MD32雙芯片架構(gòu)所帶來的系統(tǒng)響應(yīng)的問題。雙芯片方案中由于電機(jī)性能控制和電機(jī)功能控制是由不同的CPI完成，相互之間通過SPI連接，數(shù)據(jù)交換的瓶頸使的

10、 MD320在一些要求高速響應(yīng)的情況下不能快速響應(yīng)系統(tǒng)控制指令。MD38采用一片TMS320F280完成電機(jī)性能和功能控制，通過內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)交換，快速響應(yīng)系統(tǒng)控 制指令。MD38提供硬件逐波限流技術(shù)，使系統(tǒng)報(bào)故障的幾率大大降低，同時(shí)還能有效的保護(hù)系統(tǒng)損壞。同時(shí)還提供雙編碼器接口，兼容差分、OG UVW Sin/Cos、旋轉(zhuǎn)變壓器等編碼器。一路用與連接被控電機(jī)，另外一路用于定位控制，這些使得MD38比匕MD32有更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。MD38除支持通用的MODBUS議外，還可以支持得到廣泛應(yīng)用的 Profibus總線，通過后續(xù)的開發(fā) 可以提供更豐富的總線支持?？梢詿o縫集成到工廠集中控制環(huán)境中，

11、便于工廠自動(dòng)化建設(shè)。MD38集成真正意義的可編程擴(kuò)展卡，該可編程擴(kuò)展卡是一個(gè)獨(dú)立的PLC通過內(nèi)部廠家協(xié)議與變頻器無縫連接在一起。可編程卡節(jié)省了用戶投資，通過內(nèi)部特殊的控制變量可以更靈活控制變頻 器。MD38還增加了虛擬IO功能，可以將遠(yuǎn)程設(shè)備如數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)字量、模擬量，控制系統(tǒng)中間變量做為本機(jī)IO或者變量。2.3系統(tǒng)組成MD38是 MD32升級(jí)而來，在系統(tǒng)組成上基本相同，如下表表2.3.1 MD380系列系統(tǒng)組成項(xiàng)目描述功率單元借用MD320驅(qū)動(dòng)電路借用MD320（Size E新設(shè)計(jì)，不完全借用）散熱器借用MD320控制板新設(shè)計(jì)，采用 TMS320F2808 DSF平臺(tái)鍵盤顯示新設(shè)計(jì)擴(kuò)

12、展板兼容老擴(kuò)展板， 帶位置控制的控制板是新設(shè)計(jì)PG卡新設(shè)計(jì)塑膠Size 完全 BCD借用 MD320N,Size E 新設(shè)計(jì)鈑金新設(shè)計(jì)，但外形尺寸保持和MD320兼容2.3系統(tǒng)接口2.3.1 主回路端子參見MD38開發(fā)規(guī)格書6.12.3.2 控制端子參見MD38開發(fā)規(guī)格書6.22.4電氣關(guān)系參見圖2-22.5主回路設(shè)計(jì)保持和MD32一致3、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)MD38功率等級(jí)從0.4kW450kW共分9個(gè)體積。其中Size B/C/D結(jié)構(gòu)借用已經(jīng)完成開發(fā)的MD320N結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上Size EJ在外觀造型上沿用MD320的風(fēng)格。Size E由鈑金結(jié)構(gòu)改為塑膠結(jié)構(gòu)Size FJ保持鈑金結(jié)構(gòu)，在滿足需求

13、的情況下外形尺寸最大程度保持與MD32一致。初步外形尺寸如下表。表3.1外形尺寸及安裝尺寸功率(kW)SizeH(mm)W(mm)D(mm)H1(mm)W1(mm)H2(mm)W2(mm)0.4B186125164172113204760.751.52.23.7C2481601832361482661005.57.5D322208192305190342136111518.5E430280220412265/223037F575385260600250/455575G700460320730340/90110H880580370910450/132160200I9806503801030420

14、/220250280315J12008004001300540/355400H:外形長度W外形寬度D:外形高度H1:普通安裝時(shí)的安裝長度W1:普通安裝時(shí)的安裝寬度H2:散熱器外裝時(shí)的安裝長度W2散熱器外裝時(shí)的安裝寬度具體詳細(xì)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)參見各體積的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)4、系統(tǒng)測(cè)試方案4.1開發(fā)階段樣機(jī)系統(tǒng)測(cè)試參見MD38系統(tǒng)測(cè)試方案。4.2中試階段樣機(jī)型式試驗(yàn)參見MD38系統(tǒng)測(cè)試方案。5、單元技術(shù)規(guī)格MD38系列變頻器在功率模塊，驅(qū)動(dòng)單元借用MD320在MD32啲基礎(chǔ)上更改了結(jié)構(gòu)，控制單元?？刂茊卧膯伟寤局匦略O(shè)計(jì)，MD38新增單板如下表所示。表5-1 MD380新增單板列表目 項(xiàng)擴(kuò)展卡擴(kuò)展接口 1

15、差實(shí)件 選 口 接 口昔擴(kuò)展接口 275 S R 帶 /_k件 選 外B S 水 D? 5 S R 帶 /_k X、1X o D 2X DI 僅 結(jié) B zz s 足 滿 % Q 易 簡* p 分 差 的 離 畐 3 一動(dòng) 區(qū) 馬5.1控制板技術(shù)規(guī)格單板名稱和型號(hào)MD38全系列共用一塊控制板，單板名稱為：MST552KZ1單板電氣性能和功能描述表控制板電氣性能和功能描述項(xiàng)目描述電源輸入:來自驅(qū)動(dòng)板：5V，± 15V, GND和隔離24V，COM電源輸出10V和隔離24V輸出驅(qū)動(dòng)板接口兼容MD320 DSP接口，通過 34PIN排線連接輸入輸出I0兼容 MD320 2xAI,1xAO,

16、5xDI,2xDO,1xRELAY擴(kuò)展接口兼容老擴(kuò)展卡，冋時(shí)可增加編碼器接口PG接口滿足差分，oc uvw旋變等編碼器輸入鍵盤顯示接口滿足 5 x LED，9 x KEY具體參見MD38開發(fā)規(guī)格書5.1.3 輸入輸出接口表通用PG接口PIN號(hào) 標(biāo)描述1QEP1ADSP通用GPIO,可通過設(shè)置定義為 QEP SCI，CAN SPI等功能2QEP1B3QEP1Z4GP225GP346PIN號(hào) 標(biāo)描述7VCC5V電源8GND9UU4模擬量輸入，做 Sin/Cos模擬量輸入，也做 UVW數(shù)字量輸入10UU511UU612UU713 ：1415COM24V隔離電源16COM1724V1824V表擴(kuò)展板接

17、口PIN號(hào) 標(biāo)描述1COM24V隔離電源2COM3 :24V424V5DI6普通 DI,5V HC電平6DI7普通 DI,5V HC電平7QEP-B通用GPI0,可做SPIMI,也可做QEPB8QEP-Z通用GPI0,可做SPICLK,也可做 QEPZ9CANATXD通用GPI0,可做SPIHL,也可做CANATXD10DI8普通 DI,5V HC電平11AI3± 3V模擬量輸入12AO2AO2-PWM與 FM復(fù)用13RTS485RS485通訊接口14SCIARXD15SCIATXD16 :DI9普通 DI,5V HC電平17CANARXD通用GPI0,也可做CANARXD18RES

18、ET復(fù)位信號(hào)19QEP-A通用GPI0,可做SPIM0,也可做QEPA20RELAY2普通D0,5V HC電平，驅(qū)動(dòng)繼電器21DO2普通D0,5V HC電平22DI10普通 DI,5V HC電平2315V5V，± 15V，GND24-15V25 15V265V27GND28GND表用戶端子分類端子記號(hào)端子功能說明r技術(shù)規(guī)格數(shù)字 輸入DI1-DI4普通多功能輸入端子隔離漏源極輸入可編程端子，輸入頻率100HzDI5多功能咼速脈沖輸入端子:最高輸入頻率100kHz分類端子記號(hào)端子功能說明:技術(shù)規(guī)格OP多功能輸入端子公共端:內(nèi)部與COM 24V隔離，出廠通過跳線與 +24V短接24V電源2

19、4V板內(nèi)提供24V24V± 10%空載虛電壓不超過30V，最大輸出電流200mA,內(nèi)部與OP/CME/GN隔離COM板內(nèi)24V地內(nèi)部與CME GN隔離數(shù)字 輸出DO1DO1:開路集電極輸出隔離漏源極輸出可編程端子 24VDC/50mAFMFM:可編程脈沖頻率輸出作數(shù)字輸出，內(nèi)部射極與 CO連(可作為普通可編 程開路集電集端子)，最高輸出頻率100kHzCME開路集電極輸出公共端內(nèi)部與COM GN隔離，出廠通過跳線與CO短接模擬輸 入輸出+10V10V模擬電壓輸出：10V± 10% 最大 10mAGND模擬地內(nèi)部與COM CM隔離AI1模擬單端輸入通道AI1：010V，12位

20、分辨率，校正精度 0.5 %AI2模擬單端輸入通道AI2010V/020mA 12位分辨率，校正精度0.5 %AO1模擬輸出1：010V(020mA,12位分辨率,校正精度1 %繼電器輸出TA/TB/TC繼電器輸出TA-TB:常閉；TA-TC:常開，觸點(diǎn)容量：250VAC/3A (COS=0.4)單板結(jié)構(gòu)工藝要求1、單板尺寸范圍與MD32控制板尺寸完全一致。2、單板布局控制板采用雙面貼片，雙面插件的方式布局。3、PCB層數(shù)和PCBA勺設(shè)計(jì)要求四層板(1.6mm厚度)；表面貼裝和插裝器件混合使用。4、單板生產(chǎn)工藝雙面回流焊+單面波峰焊+手工后補(bǔ)焊的方式生產(chǎn)。5、單板測(cè)試策略和工裝夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行IC

21、T測(cè)試和功能測(cè)試。詳細(xì)過程由單板調(diào)試說明文件定義。6、新工藝、新材料、器件工藝無。5.1.5軟件接口MD38為單芯片架構(gòu)，由一片主控 MCU(TMS320F2808完成電機(jī)性能和功能控制，其資源分配如下。表5.1.5 DSP資源分配Pin管腳功能用途(MD380)F1F2F3F447GPIO0EPWM1A-PWM44GPIO1EPWM1BSPISIMOD-45GPIO2EPWM2A-48GPIO3:EPWM2BSPISOMID-51GPIO4EPWM3A-53GPIO5EPWM3BSPICLKDECAP156GPIO6EPWM4AEPWMSYNCIEPWMSYNCODRIVE58GPIO7EP

22、WM4BSPISTEDECAP2HDO-1/AO-260GPIO8:EPWM5ACANTXBADCSOCAOBREAK61GPIO9EPWM5BSCITXDBECAP3AO-1/HDO-264GPIO10EPWM6ACANRXBADCSOCBORELAY70GPIO11EPWM6BSCIRXDBECAP4HDI-1Pin管腳功能用途(MD380)1GPI012:TZ1CANTXBSPISIMOB過流95GPI013TZ2CANRXBSPISOMIBCBC8GPI014PTZ3SCITXDBSPICLKBCBC9GPI015TZ4SCIRXDBSPISTEBCBC50GPI016SPISIM0A

23、CANTXBTZ5DI,DO,顯示，鍵盤52GPI017SPIS0MIACANRXBTZ654GPI018SPICLKASCITXDB-57GPI019SPISTEASCIRXDB-63GPI020EQEP1ASPISIMOCCANTXBQEP1/旋變 RDVEL67GPI021EQEP1BSPISOMICCANRXB71GPI022EQEP1SSPICLKCSCITXDB72GPI023EQEP1ISPISTECSCIRXDB83GPI024ECAP1EQEP2ASPISIMOBQEP2-A/HDI-191GPI025ECAP2EQEP2BSPISOMIBQEP2-B99GPI026ECAP

24、3EQEP2ISPICLKBQEP2-I79GPI027ECAP4EQEP2SSPISTEB485-R/T92GPI028SCIRXDA-TZ5SCI，編程DP卡/PLC卡接口4GPI029SCITXDA-TZ66GPI030CANRXA-GPIO或者監(jiān)控7GPI031CANTXA-GPIO或者監(jiān)控100GPI032SDAAEPWMSYNCIADCSOCAOEEPROM5GPI033SCLAEPWMSYNCOADCSOCBO43GPI034-旋變sample5.2位置控制擴(kuò)展板技術(shù)規(guī)格單板名稱和型號(hào)選件，MD380帶定位功能的擴(kuò)展10卡，單板名稱為：MD38DW5.2.2 輸入輸出接口表用戶端

25、子分類端子記號(hào)端子功能說明技術(shù)規(guī)格通訊 接口485 +485差分信號(hào)正端標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口485 -485差分信號(hào)負(fù)端標(biāo)準(zhǔn)RS-485通訊接口編碼器接口A+編碼器A相正端僅差分，可提供5V電源，最大100mA,輸入頻率300kHzA-編碼器A相負(fù)端B+編碼器Bt目正端B-編碼器B相負(fù)端Z+編碼器Z相正端分類端子記號(hào)端子功能說明技術(shù)規(guī)格Z-編碼器Z相負(fù)端PGP編碼器5V電源COM編碼器電源數(shù)字 輸入DI6-DI10多功能輸入端子光耦隔離漏源極輸入可編程端子，最咼輸入頻率100HzOP1多功能輸入端子公共端內(nèi)部與COM 24V隔離，出廠通過跳線與 +24V短接24V電源24V板內(nèi)提供24V2

26、4V± 10%空載虛電壓不超過30V，最大輸出電流200mA, 內(nèi)部與OP/CME/GN隔離COM板內(nèi)24V地內(nèi)部與CME GNI隔離數(shù)字 輸出DO2開路集電極輸出光耦隔離漏源極輸出可編程端子，24VDC/50mACME1 開路集電極輸出公共端內(nèi)部與COM GNI隔離，出廠通過跳線與 CO短接模擬輸 入輸出+10V10V模擬電壓輸出10V± 10% 最大 10mAGND模擬地內(nèi)部與COM CM隔離AI3模擬單端輸入通道± 10V,1%精度，可選為電機(jī)PTC俞入AO2模擬單端輸出通道010V/020mA,12位分辨率,1%精度,手動(dòng)校正,與FM復(fù) 用繼電器 輸出 屏敝PA/PB/PC繼電器輸出PA-PB:常閉； PA-PC:常開，觸點(diǎn)容量：250VAC/3A(COS=0.4)PE屏蔽接地內(nèi)部與主