[发明专利]一种基于FPGA的电动叉车货叉起升控制器

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的电动叉车货叉起升控制器，控制器通过检测系统实时监测货叉起升控制信号，控制货叉升降的起升电机的温度，货叉所带负载的重量，货叉相对地面的高度以及货叉的升降速度；在FPGA内部建立随机存储器(RAM)，通过地址查找，将FPGA检测到的电机温度、货物重量、货叉高度及货叉升降速度实时保存到随机存储器中；所述控制器包括微处理器、电机驱动模块、DSP模、若干个传感器、AD转换器，以及显示模块等；本发明所提到的控制器成本低，响应速度快，集成度高，可以方便改进、升级以及增加新的功能。

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的电动叉车货叉起升控制器技术领域，属于工程车辆电子技术领域。

背景技术

近年来，能源和环境问题已成为全球的关注热点，节能环保型车辆越来越受到人们的青睐。在物流搬运行业，由于电动叉车具有高性能、能量转化效率高、低噪音、无排放等优点，越来越多的电动叉车应用于仓库、食品、纺织等轻工业。目前在国外电动叉车的市场占有量超过50％，国内电动叉车市场占有量仅在15％左右，有广阔的市场前景。

现有电动叉车的举升控制装置主要通过电机，液压泵，油缸来控制叉车门架及货叉起降。但是在全电动叉车中，通常采用链条或电动滚珠丝杠来代替举升油缸和倾斜油缸，控制门架和货叉运动。由于永磁同步电机具有响应快，效率高，低速性能好，在电动叉车中控制链条或滚珠丝杠运动的电机通常选用永磁同步电机。电动叉车通常由80V的铅蓄电池供电，因此永磁同步电机工作在低电压大电流的环境中，非常容易产生转矩波动和电流波动，长时间工作会增加驾驶员的疲劳度。因此高性能的起升控制器需要保证电动叉车安全可靠的运行，同时能够提高叉车的工作效率以及驾驶舒适度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述需求设计一种高性能的电动叉车起升控制器，该控制器能够控制用于电动叉车起升的永磁同步电机，并且能够根据叉车的实际工作情况提供保护功能。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种基于FPGA的电动叉车货叉起升控制器，其特征在于：所述控制器包括输入模块、以FPGA为核心的微控制器模块、电源模块、DSP模块、电源控制模块以及电机驱动模块。所述输入模块由检测控制货叉升降的踏板信号模块，电机温度检测模块，货叉带载重量、货叉高度、货叉起升速度检测模块组成，所述控制货叉升降的踏板选用电子式踏板，输出的电压信号通过8位串行A/D转换器TLC549与FPGA相连，所述电机温度传感器采用热敏电阻，通过8位串行A/D转换器TLC549与FPGA相连，所述货叉带载重量传感器采用XJC-Y04称重传感器，通过10位串行A/D转换器TLC1543与FPGA相连，所述货叉高度传感器采用超声波测距仪，通过10位串行A/D转换器TLC1543与FPGA相连，所述货叉起升速度传感器采用MPU6050，通过10位串行A/D转换器TLC1543与FPGA相连，所述FPGA微控制器为Altera公司Cyclone II系列EP2C5Q208C8型号的FPGA芯片，所述的电源模块为DC/DC转换器，可以将叉车上的80V的直流电源转换成适合FPGA以及DSP工作的5V电源以及适合叉车上灯具工作的12V电源，所述电源控制模块是由FPGA输出两路信号控制继电器开关，当电动叉车在出现故障时，继电器开关将打开，为控制器断电，起到保护作用。

本发明电动叉车起升电机由DSP28335产生的脉宽调制信号通过驱动电路进行控制，DSP中内嵌矢量控制方法。DSP的输入信号是由外部扩展接口读取FPGA中数字量的踏板信号值。

本发明的优点和积极效果是：

(1)数据传输速率高，数据处理速度快。FPGA具有模块并行运行的特点，各个数据采集模块能够同时运行，加快数据采集的速度。