專利名稱：一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，尤其是一種采用單片機(jī)對電動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制、對電動機(jī)過負(fù)荷等故障情況進(jìn)行保護(hù)的一體化模塊。
背景技術(shù)：
目前，大量使用的各種電動機(jī)都是采用繼電器(包括中間繼電器、時(shí)間繼電器等)和接觸器組成的控制電路對電動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制，采用熱繼電器對電動機(jī)的過負(fù)荷、電源缺相等故障情況進(jìn)行保護(hù)。例如在由建設(shè)部頒布、由中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所出版的標(biāo)準(zhǔn)圖集《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》(圖集號99D303-2)及《常用水泵控制電路》(圖集號01D303-3)中給出了各種在建筑里使用的電動機(jī)的繼電器控制電路，這些電動機(jī)控制電路都具有本地電控箱和遠(yuǎn)程(消防控制中心或樓宇BA控制中心)兩地控制電動機(jī)的啟動和停止、本地和遠(yuǎn)程兩地顯示電動機(jī)工作狀態(tài)的(用電控箱上的指示燈顯示電動機(jī)的工作狀態(tài)、用繼電器的觸點(diǎn)向遠(yuǎn)程的消防控制中心或樓宇BA控制中心反饋電動機(jī)工作狀態(tài))功能，同時(shí)用熱繼電器做電動機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，動作于信號或接觸器失電釋放。這種普遍采用的用繼電器控制保護(hù)電動機(jī)的方式存在以下的缺點(diǎn)對于一個(gè)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的電動機(jī)控制電路，要采用多個(gè)繼電器，由于繼電器數(shù)量多，相應(yīng)的的電控箱的體積較大，電控箱的安裝不方便；而且由于使用繼電器數(shù)量多，整個(gè)電控箱的價(jià)格由于使用多個(gè)繼電器而相應(yīng)提高；由于接線眾多而且復(fù)雜，電控箱的組裝接線時(shí)容易出錯；由于在整個(gè)繼電器控制電路中只要有一個(gè)接點(diǎn)出現(xiàn)接觸不良(壓接松動或者接點(diǎn)氧化)，整個(gè)電路就無法正常工作，所以這種普遍采用的用繼電器控制和保護(hù)電動機(jī)的電路中數(shù)量眾多的接點(diǎn)，無疑使整個(gè)控制電路的可靠性大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服用繼電器控制保護(hù)電動機(jī)的體積大、價(jià)格高、接線復(fù)雜、可靠性低的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種對電動機(jī)進(jìn)行控制和保護(hù)的一體化模塊，采用該模塊組成的電動機(jī)控制電路可以克服通常的繼電器控制電路的諸多缺點(diǎn)，在這個(gè)電動機(jī)控制電路里除了電動機(jī)電源主回路里的接觸器和操作按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈以外，其他所有的繼電器，包括熱繼電器均可省略，由一個(gè)內(nèi)置單片機(jī)的一體化模塊實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制、對電動機(jī)過負(fù)荷等故障情況進(jìn)行保護(hù)的全部功能。由于這個(gè)電動機(jī)控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部是一個(gè)單片機(jī)線路板，如果這個(gè)線路板采用微型貼片元件，線路板的面積就可以做的很小，整個(gè)模塊的體積也就可以相應(yīng)的減小，整個(gè)電控箱的體積也會因?yàn)槭褂靡粋€(gè)體積很小的模塊代替了多個(gè)繼電器而相應(yīng)減小，電控箱安裝更加方便；由于采用了本模塊后可以省略多個(gè)繼電器，本模塊的價(jià)格比多個(gè)繼電器的價(jià)格總和要低，所以采用本模塊后電控箱的價(jià)格會降低；采用本模塊的電動機(jī)控制電路的接線非常簡單，沒有交叉的連接點(diǎn)，模塊外的元件接觸器、操作按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈均是一一對應(yīng)的接在模塊上的相應(yīng)端子上，一目了然，電控箱的組裝接線非常簡單而且不容易出錯；由于接線簡單，接點(diǎn)數(shù)量大大減少，整個(gè)控制線路的可靠性會大大提高。
本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的(以一臺電動機(jī)全壓啟動的控制和保護(hù)為例)本實(shí)用新型所述的一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路由輸入、單片機(jī)、輸出三大部分組成，輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定四個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路三個(gè)電路單元。
各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這三個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
該電路的工作過程是這樣的單片機(jī)內(nèi)部控制程序的工作流程是一個(gè)循環(huán)查詢的過程，就是不斷的查詢輸入部分各I/O口輸入端的電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)出啟動或停止電動機(jī)的指令，或者電動機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，以及其他需要監(jiān)測的條件發(fā)生改變時(shí)，輸入部分輸出至單片機(jī)各I/O口的電平狀態(tài)就會發(fā)生改變，單片機(jī)根據(jù)發(fā)生改變的I/O口的地址，經(jīng)過處理和判斷后，執(zhí)行相應(yīng)的操作，輸出控制信號給輸出部分的各電路單元，完成對電動機(jī)的控制和故障保護(hù)的功能。
當(dāng)電控箱上的啟動按鈕按下或者遠(yuǎn)處的樓宇BA系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出啟動指令時(shí)，電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路或者遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路把接受到的指令轉(zhuǎn)變成單片機(jī)相應(yīng)I/O口上的電平的改變，當(dāng)單片機(jī)查詢到該I/O口的電平狀態(tài)發(fā)生改變后，根據(jù)發(fā)生改變的I/O口的特定地址，單片機(jī)判斷為接到了電動機(jī)啟動的指令，于是單片機(jī)執(zhí)行電動機(jī)啟動子程序，在電動機(jī)啟動子程序里，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)接觸器線圈控制電路，使控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈帶電吸合，接觸器主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)開始運(yùn)行；單片機(jī)同時(shí)通過I/O口輸出信號給電控箱上的指示燈控制電路，使電控箱上的“電動機(jī)運(yùn)行”指示燈點(diǎn)亮；單片機(jī)同時(shí)通過I/O口輸出信號給遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路，使相應(yīng)的微型繼電器動作，輸出反饋觸點(diǎn)信號給遠(yuǎn)處的樓宇BA系統(tǒng)或火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，表明“電動機(jī)運(yùn)行”。電動機(jī)啟動子程序執(zhí)行完畢后，返回主程序，重新進(jìn)行新一輪的查詢。
如果在電動機(jī)正常運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了異常的故障情況，比如電動機(jī)的負(fù)載過重，使電動機(jī)的工作電流大大超過了正常的工作電流，或者電動機(jī)某一定子線圈中發(fā)生了絕緣損壞引起短路，或者電源中有一相缺失等等，以上的各種故障情況，均會在電動機(jī)的三相電流中反映出來，表現(xiàn)為三相電流過大、不平衡、一相電流為0等異常情況，這些異常情況通過電動機(jī)三相電流采集及處理電路單元和A/D轉(zhuǎn)換電路單元把異常的電動機(jī)三相電流由模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量輸入到單片機(jī)里，電動機(jī)電流的變化，就會反映到輸入單片機(jī)里的三相電流數(shù)字量的相應(yīng)變化，單片機(jī)查詢到A/D轉(zhuǎn)換電路單元輸入的電動機(jī)三相電流的數(shù)字信號后，將該數(shù)字量暫存于單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器中，與此同時(shí)，單片機(jī)通過輸入部分的參數(shù)設(shè)定電路單元和單片機(jī)部分的A/D轉(zhuǎn)換電路單元，將故障保護(hù)的設(shè)定參數(shù)讀入單片機(jī)，單片機(jī)將電動機(jī)三相電流的數(shù)字量與參數(shù)設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，如果在一定的時(shí)間內(nèi)，電動機(jī)三相電流信號一直處于異常的范圍之內(nèi)，單片機(jī)就認(rèn)為電動機(jī)出現(xiàn)了故障，就會迅速中斷正在運(yùn)行的程序，進(jìn)入電動機(jī)故障處理子程序，在該子程序里，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)接觸器線圈控制電路，使控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈失電，接觸器釋放，電動機(jī)停止運(yùn)行，避免了電動機(jī)長時(shí)間在故障狀態(tài)下運(yùn)行而燒壞的情況；單片機(jī)同時(shí)通過I/O口輸出信號給電控箱上的指示燈控制電路，使電控箱上的“電動機(jī)故障”指示燈點(diǎn)亮；單片機(jī)同時(shí)通過I/O口輸出信號給遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路，使相應(yīng)的微型繼電器動作，輸出反饋觸點(diǎn)信號給遠(yuǎn)處的樓宇BA系統(tǒng)或火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，表明“電動機(jī)故障”。電動機(jī)故障處理子程序執(zhí)行完畢后，返回主程序，重新進(jìn)行新一輪的查詢。值得一提的是，有些特別重要的電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)即使出現(xiàn)了故障情況也不允許使電動機(jī)停機(jī)，這是因?yàn)殡妱訖C(jī)停止運(yùn)行所造成的損失比燒壞一個(gè)電動機(jī)的損失要大的多，比如高層建筑里的消火栓泵和排煙風(fēng)機(jī)等消防用的電動機(jī)，對于這類電動機(jī)的故障保護(hù)，應(yīng)該只顯示電動機(jī)的故障狀態(tài)，而電動機(jī)不停止運(yùn)行，對于這類電動機(jī)的故障保護(hù)，單片機(jī)只通過I/O口向電控箱上的指示燈控制電路和遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路發(fā)出動作的信號，使電控箱上的“電動機(jī)故障”指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)輸出反饋觸點(diǎn)信號給遠(yuǎn)處的樓宇BA系統(tǒng)或火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，表明“電動機(jī)故障”，而不向電動機(jī)接觸器線圈控制電路發(fā)出失電釋放的動作信號，這樣就可以做到對于某些特別重要的電動機(jī)的故障保護(hù)只發(fā)故障信號，而電動機(jī)不停止運(yùn)行。
當(dāng)電動機(jī)正在正常運(yùn)行時(shí)，電控箱上的停止按鈕按下或者遠(yuǎn)處的樓宇BA系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出停止指令時(shí)，電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路或者遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路把接受到的指令轉(zhuǎn)變成單片機(jī)相應(yīng)I/O口上的電平的改變，當(dāng)單片機(jī)查詢到該I/O口的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，根據(jù)發(fā)生改變的I/O口的特定地址，單片機(jī)判斷為接到了電動機(jī)停止的指令，于是單片機(jī)執(zhí)行電動機(jī)停止子程序，在電動機(jī)停止子程序里，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)接觸器線圈控制電路，使控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈失電，接觸器釋放，電動機(jī)停止運(yùn)行；單片機(jī)同時(shí)通過I/O口輸出信號給電控箱上的指示燈控制電路，使電控箱上的“電動機(jī)運(yùn)行”指示燈熄滅；單片機(jī)同時(shí)通過I/O口輸出信號給遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路，使相應(yīng)的微型繼電器失電釋放，輸出反饋觸點(diǎn)信號給遠(yuǎn)處的樓宇BA系統(tǒng)或火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，表明“電動機(jī)停止”。電動機(jī)停止子程序執(zhí)行完畢后，返回主程序，重新進(jìn)行新一輪的查詢。
以上是以一臺電動機(jī)全壓啟動的控制和保護(hù)來敘述的，在實(shí)際的電動機(jī)控制電路里，有很多是比較復(fù)雜的，有各種各樣的控制條件，并且有多個(gè)接觸器，如上面提到的建設(shè)部頒布的標(biāo)準(zhǔn)圖集《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》(圖集號99D303-2)及《常用水泵控制電路》(圖集號01D303-3)中的一些電路，對于這些復(fù)雜的電動機(jī)控制電路，本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊均能夠?qū)崿F(xiàn)其功能，這些具有復(fù)雜功能的模塊和上面所述的一臺電動機(jī)全壓啟動的控制和保護(hù)模塊的區(qū)別僅在于輸入和輸出的硬件以及單片機(jī)控制軟件的有所改變根據(jù)控制電動機(jī)運(yùn)行的各種條件修改輸入部分的硬件電路，并根據(jù)控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器的數(shù)量修改輸出部分的硬件電路，單片機(jī)部分的硬件電路保持不變，同時(shí)對單片機(jī)內(nèi)部的控制程序(軟件)進(jìn)行修改，使這個(gè)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)特定的電動機(jī)控制及保護(hù)的功能，這樣就可以實(shí)現(xiàn)完全替代用繼電器控制保護(hù)電動機(jī)的電路。
以下列舉了本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊所能實(shí)現(xiàn)的其他一些常見的電動機(jī)控制及保護(hù)的功能。
本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，不僅可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)全壓運(yùn)行的控制和故障保護(hù)的功能，還可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)Y-Δ啟動、自耦降壓啟動中多個(gè)接觸器按照時(shí)間順序依此閉合的控制，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)Y-Δ啟動、自耦降壓啟動的控制和故障保護(hù)。比如要實(shí)現(xiàn)電動機(jī)Y-Δ啟動，該模塊的輸入部分、單片機(jī)部分和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，輸出部分去掉了電動機(jī)接觸器線圈控制電路，增加了電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)Δ運(yùn)行接觸器線圈控制電路。該模塊的啟動、停止和故障保護(hù)的工作原理和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，不同在于當(dāng)電動機(jī)啟動時(shí)，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器吸合，經(jīng)過一定的時(shí)間后，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器線圈控制電路和電動機(jī)Δ運(yùn)行接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器釋放、電動機(jī)Δ運(yùn)行接觸器閉合，電動機(jī)完成Y-Δ啟動的過程，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，不僅可以控制一臺電動機(jī)主回路上的接觸器，實(shí)現(xiàn)一臺電動機(jī)的控制和故障保護(hù)，還可以同時(shí)控制多個(gè)電動機(jī)主回路上的接觸器，實(shí)現(xiàn)對多臺電動機(jī)進(jìn)行控制和故障保護(hù)，如兩臺電動機(jī)同時(shí)運(yùn)行、一用一備運(yùn)行；三臺電機(jī)同時(shí)運(yùn)行、兩用一備運(yùn)行、一用兩備運(yùn)行；以至四臺和五臺電動機(jī)的各種運(yùn)行方式的控制。比如要實(shí)現(xiàn)對兩臺電動機(jī)一用一備全壓啟動進(jìn)行控制和故障保護(hù)，該模塊的單片機(jī)部分和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，輸入部分去掉了電動機(jī)三相電流采集及處理，增加了電動機(jī)1三相電流采集及處理、電動機(jī)2三相電流采集及處理；輸出部分去掉了電動機(jī)接觸器線圈控制電路，增加了電動機(jī)1接觸器線圈控制電路、電動機(jī)2接觸器線圈控制電路。該模塊的啟動、停止和故障保護(hù)的工作原理和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，不同在于在電控箱上有一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于設(shè)定兩臺電動機(jī)中哪一臺為主用，哪一臺為備用，如設(shè)定為電動機(jī)1為主用，電動機(jī)2為備用，當(dāng)單片機(jī)接到啟動的指令時(shí)，只向電動機(jī)1接觸器線圈控制電路發(fā)出接觸器吸合的信號，電動機(jī)1開始運(yùn)行，當(dāng)單片機(jī)檢測到電動機(jī)1出現(xiàn)故障時(shí)，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)1接觸器線圈控制電路和電動機(jī)2接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)1接觸器釋放，電動機(jī)1停止運(yùn)行，同時(shí)使電動機(jī)2接觸器吸合，電動機(jī)2開始運(yùn)行。
本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，不僅可以控制電動機(jī)主回路上的接觸器，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)運(yùn)行的控制和故障保護(hù)，還可以控制在電控箱內(nèi)和電動機(jī)運(yùn)行有關(guān)的一些電器的工作，如一臺電動機(jī)為雙電源供電，這兩路電源通過兩個(gè)接觸器或電動操作斷路器進(jìn)行切換，本模塊不僅可以控制電動機(jī)主回路上的接觸器，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的啟動、停止和故障保護(hù)的功能，還可以在主用電源失電時(shí)，發(fā)出指令使主用電源接觸器或電動操作斷路器斷開，使備用電源接觸器或電動操作斷路器閉合，保證電動機(jī)供電的連續(xù)性。比如要實(shí)現(xiàn)由兩個(gè)電源接觸器進(jìn)行兩路電源切換的控制，該模塊的單片機(jī)部分和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，輸入部分增加了兩路電源的狀態(tài)監(jiān)測，輸出部分增加了電源1接觸器線圈控制電路、電源2接觸器線圈控制電路。該模塊的電動機(jī)啟動、停止和故障保護(hù)的工作原理和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，不同在于單片機(jī)在控制電動機(jī)運(yùn)行的同時(shí)也在監(jiān)測著兩路電源的狀態(tài)，當(dāng)本電路剛通電的時(shí)候，單片機(jī)如果監(jiān)測到電源1的電壓正常，單片機(jī)就通過I/O口輸出信號給電源1接觸器線圈控制電路，使電源1接觸器吸合，電動機(jī)主回路上送電，電動機(jī)可以正常運(yùn)行，如果在電動機(jī)運(yùn)行中或者電動機(jī)處于待命狀態(tài)時(shí)電源1失電，單片機(jī)監(jiān)測到電源1失電而電源2的電壓正常，單片機(jī)就通過I/O口輸出信號給電源1接觸器線圈控制電路和電源2接觸器線圈控制電路，使電源1接觸器釋放、電源2接觸器吸合，電動機(jī)的工作電源由電源1切換到電源2上，保證電動機(jī)供電的連續(xù)性。
本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，不僅能夠控制電動機(jī)主回路上的正轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行的啟動、停止的控制和故障保護(hù)，還能夠控制電動機(jī)主回路上的反轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)可逆運(yùn)行的啟動、停止的控制和故障保護(hù)。如要實(shí)現(xiàn)電動機(jī)可逆運(yùn)行，該模塊的輸入部分、單片機(jī)部分和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，輸出部分去掉了電動機(jī)接觸器線圈控制電路，增加了電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路、電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路。該模塊的啟動、停止和故障保護(hù)的工作原理和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，不同在于當(dāng)在電控箱上按下“正轉(zhuǎn)”的按鈕或遠(yuǎn)程發(fā)出正轉(zhuǎn)運(yùn)行的指令后，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器吸合，電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行；當(dāng)在電控箱上按下“反轉(zhuǎn)”的按鈕或遠(yuǎn)程發(fā)出反轉(zhuǎn)的指令后，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器吸合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。
本實(shí)用新型所述的電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，不僅能夠控制普通單繞組單速電動機(jī)主回路上的接觸器，實(shí)現(xiàn)對普通單繞組單速電動機(jī)啟動、停止的控制和故障保護(hù)，還能夠控制雙繞組、三繞組的多速電動機(jī)主回路上的多個(gè)接觸器，實(shí)現(xiàn)對雙繞組、三繞組的多速電動機(jī)多速運(yùn)行的啟動、停止的控制和故障保護(hù)。比如要實(shí)現(xiàn)雙速雙繞組電動機(jī)的控制和保護(hù)，該模塊的輸入部分、單片機(jī)部分和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，輸出部分去掉了電動機(jī)接觸器線圈控制電路，增加了電動機(jī)高速運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)低速運(yùn)行接觸器線圈控制電路。該模塊的啟動、停止和故障保護(hù)的工作原理和一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊相同，不同在于當(dāng)在電控箱上按下“高速運(yùn)行”的按鈕或遠(yuǎn)程發(fā)出高速運(yùn)行的指令后，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)高速運(yùn)行接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)高速運(yùn)行接觸器吸合，電動機(jī)高速運(yùn)行；當(dāng)在電控箱上按下“低速運(yùn)行”的按鈕或遠(yuǎn)程發(fā)出低速運(yùn)行的指令后，單片機(jī)通過I/O口輸出信號給電動機(jī)低速運(yùn)行接觸器線圈控制電路，使電動機(jī)低速運(yùn)行接觸器吸合，電動機(jī)低速運(yùn)行。
本實(shí)用新型所述的一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊是一種系列的產(chǎn)品，不同的模塊能實(shí)現(xiàn)不同的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對各種電動機(jī)多種運(yùn)行方式的控制和故障保護(hù)，能夠完全取代建設(shè)部頒布的標(biāo)準(zhǔn)圖集《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》(圖集號99D303-2)及《常用水泵控制電路》(圖集號01D303-3)中所述的各種電動機(jī)控制電路。對于某些更特殊的電動機(jī)控制電路，只要對電動機(jī)控制的輸入條件和輸出的控制元件進(jìn)行分析和明確，對模塊的輸入部分、輸出部分的硬件電路及單片機(jī)的控制程序(軟件)進(jìn)行一定的修改，本實(shí)用新型所述的一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊就能夠?qū)崿F(xiàn)對各種電動機(jī)各種運(yùn)行方式的控制和故障保護(hù)的功能。
本實(shí)用新型所述的一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，實(shí)現(xiàn)了常見的各種電動機(jī)控制和運(yùn)行狀態(tài)顯示的功能，同時(shí)具有對電動機(jī)過載、內(nèi)部線圈短路、電源缺相等故障進(jìn)行保護(hù)的功能，和通常的由多個(gè)繼電器和熱繼電器組成的電動機(jī)控制電路相比，由于省略了多個(gè)繼電器和熱繼電器等元件，而且由于該模塊體積很小，所以電控箱的體積小、重量輕，安裝簡單方便；由于省略了多個(gè)繼電器和熱繼電器等元件，電控箱的價(jià)格也會降低；由于在由本模塊組成的電動機(jī)控制電路里，電動機(jī)的控制和保護(hù)的大量功能由單片機(jī)內(nèi)部的軟件來實(shí)現(xiàn)，模塊外的接線非常簡單，電控箱上的按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈以及電控箱內(nèi)的接觸器等元件均是一一對應(yīng)的接在模塊相應(yīng)的端子，沒有復(fù)雜的接線和中間過渡端子，接線非常簡單明了不容易出錯；由于接點(diǎn)數(shù)量的大大減少，整個(gè)電路的可靠性大大提高。本模塊實(shí)現(xiàn)的功能越多、控制電動機(jī)的個(gè)數(shù)越多，省略的元件就會越多，優(yōu)點(diǎn)就會更明顯。綜上所述，本實(shí)用新型所述的一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛使用的用繼電器控制和保護(hù)電動機(jī)的升級換代產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。


圖1為一臺電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路方框圖。
輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定四個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路三個(gè)電路單元。
圖2為一臺電動機(jī)Y-Δ啟動的控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路方框圖。
輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定四個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)Δ運(yùn)行接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路四個(gè)電路單元。
圖3為兩臺電動機(jī)一用一備全壓啟動的控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路方框圖。
輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)1三相電流采集及處理、電動機(jī)2三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定五個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)1接觸器線圈控制電路、電動機(jī)2接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路四個(gè)電路單元。
圖4為一臺電動機(jī)雙電源供電全壓啟動的控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路方框圖。
輸入部分包括有兩路電源的狀態(tài)監(jiān)測、電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定五個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電源1接觸器線圈控制電路、電源2接觸器線圈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路五個(gè)電路單元。
圖5為一臺電動機(jī)全壓啟動可逆運(yùn)行的控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路方框圖。
輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定四個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路、電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路四個(gè)電路單元。
圖6為一臺雙速雙繞組電動機(jī)全壓啟動的控制及保護(hù)模塊的內(nèi)部電路方框圖。
輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定四個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)高速運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)低速運(yùn)行接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路四個(gè)電路單元。
具體實(shí)施方式
在圖1中，各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這三個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
在圖2中，各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)Y運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)Δ運(yùn)行接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這四個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
在圖3中，各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)1三相電流采集及處理、電動機(jī)2三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這三個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)1運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)2運(yùn)行接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這四個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
在圖4中，各電路單元之間的連接是這樣的兩路電源的狀態(tài)監(jiān)測、電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這三個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電源1接觸器線圈控制電路、電源2接觸器線圈控制電路、電動機(jī)運(yùn)行接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這五個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
在圖5中，各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路、電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這四個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
在圖6中，各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)高速運(yùn)行接觸器線圈控制電路、電動機(jī)低速運(yùn)行接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這四個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
權(quán)利要求1.一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，能控制電動機(jī)的啟動和停止，并能對電動機(jī)的故障進(jìn)行保護(hù)，其特征是模塊內(nèi)的電路由輸入、單片機(jī)、輸出三大部分組成，其中單片機(jī)是整個(gè)電路的核心，單片機(jī)根據(jù)輸入部分輸入的各種指令和輸入的檢測數(shù)據(jù)，由內(nèi)部的控制程序經(jīng)過處理和判斷后，對控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器進(jìn)行控制，完成對電動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制、對電動機(jī)故障進(jìn)行保護(hù)的功能；通過對電控箱上的各種指示燈的控制，顯示出電動機(jī)的工作狀態(tài)；通過對微型繼電器的控制，用微型繼電器的觸點(diǎn)向遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)反饋電動機(jī)的工作狀態(tài)，輸入部分包括有電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路、電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定四個(gè)電路單元；單片機(jī)部分包括有單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、電源四個(gè)電路單元；輸出部分包括有電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路三個(gè)電路單元，各電路單元之間的連接是這樣的電控箱上按鈕及轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路這兩個(gè)電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定這兩個(gè)電路單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換電路單元，A/D轉(zhuǎn)換電路單元的輸出接單片機(jī)的I/O口；時(shí)鐘電路的輸出接單片機(jī)；電源的輸出接單片機(jī)；電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路這三個(gè)電路單元由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，其特征是模塊的內(nèi)部有一個(gè)含有單片機(jī)的線路板，電動機(jī)控制電路中的摸塊外的元件接觸器、操作按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈均是一一對應(yīng)的接在模塊上的相應(yīng)端子上，模塊內(nèi)的線路板上的單片機(jī)通過接收輸入部分的控制指令，經(jīng)過判斷和處理后，通過對輸出部分中相應(yīng)的執(zhí)行元件的控制，完成對電動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制、并顯示工作狀態(tài)的功能。
專利摘要一種電動機(jī)控制及保護(hù)模塊，其內(nèi)部電路由輸入、單片機(jī)、輸出三大部分組成，輸入部分中的電控箱上按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入電路、遠(yuǎn)程控制觸點(diǎn)輸入電路接單片機(jī)的I/O口，電動機(jī)三相電流采集及處理、參數(shù)設(shè)定接A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換的輸出接單片機(jī)的I/O口，時(shí)鐘電路接單片機(jī)，電源接單片機(jī)，輸出部分中的電控箱上的指示燈控制電路、電動機(jī)接觸器線圈控制電路、遠(yuǎn)程反饋觸點(diǎn)控制電路由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行控制。本模塊不僅可以實(shí)現(xiàn)各種電動機(jī)的本地和遠(yuǎn)程兩地控制和電動機(jī)狀態(tài)指示的功能，而且還具有對電動機(jī)故障進(jìn)行保護(hù)的功能，可以取代目前廣泛使用的采用各種繼電器對電動機(jī)進(jìn)行控制和保護(hù)的電路，具有體積小、重量輕、價(jià)格低、接線簡單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02P3/00GK2757425SQ20042004232
公開日2006年2月8日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者凌巖 申請人:凌巖