CN100361382C - 可通信、智能化带现场总线接口的软起动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可通信、智能化带现场总线接口的软起动器，其特征在于：包括信号采集、信号处理、主CPU、CPLD信号处理、控作显示、晶闸管触发控制电路、晶闸管、接触器功率模块、380V开关电源、ModBus通信接口、数字量输入/输出、模拟量输出接口；信号按下述方式传递：从电动机处信号采集、经由信号处理、到主CPU、CPLD信号处理、控作显示、CPLD信号处理到晶闸管触发控制电路，晶闸管、接触器功率模块再回到电动机处。为使该软起动器具有多功能，在CPU里固化了软件构成流程。采用全数字控制，图形数字菜单操作，集控制，测量，保护功能于一身，功能强大，操作直观，性能可靠，是高性价比的软起动器。

Description

可通信、智能化带现场总线接口的软起动器

技术领域

本发明涉及一种可通信、智能化带现场总线接口的软起动器，属于现场总线技术领域。

背景技术

软起动器用于三相交流异步电动机的控制，它综合微处理器和晶闸管技术，通过控制晶闸管的触发脉冲相位来调节电动机的供电电压，以改善感应电动机的起动和制动过程，使电机的平稳起动和制动，同时降低起动电流对电网的冲击。

随着电子技术的发展，软起动器得到了越耒越广泛的应用，目前虽然变频技术高度发展，变频器的控制性能优于软起动器，今天仍然无法取代软起动器。

国际上各大电气公司都有软起动器系列产品系列，如Rockwell的SMC Dialog Plus，Siemens的3WR系列。中国国内起步较晚，八十年代才有少量产品，但近几年发展非常快，低压电器厂商纷纷加入生产制造行列。

中国国内软起动器产品以低功能为主，设计制造水平不高，尚不能与国外先进产品竞争。

因此，有必要开发研制新的高性能的软起动器产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软起动器，该软起动器带现场总线接口、具有智能化、网络化特性的高性能软起动器。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：该软起动器硬件包括：信号采集、信号处理、主CPU、CPLD信号处理、控作显示、晶闸管触发控制电路、晶闸管、接触器功率模块、380V开关电源、ModBus通信接口、数字量输入/输出、模拟量输出接口。

上述电路的信号传递是：从电动机处信号采集、经由信号处理、到主CPU、CPLD信号处理、控作显示、CPLD信号处理到晶闸管触发控制电路，晶闸管、接触器功率模块再回到电动机处，主CPU与数字量输入/输出、模拟量输出接口信号相互传递，ModBus通信接口主CPU信号相互传递，380V开关电源接至信号处理ModBus通信接口。

本发明的有益效果：可通信智能化软起动器是新一代的智能产品，除基本的软起动控制功能外，内置了测量和保护功能，可检测主回路的各相电压、电流，计算电动机的发热对电动机进行保护，同时可计算起动器的负载量对起动器进行保护。并内置ModBus通信接口，通过外接DeviceNet通信适配器可接入DeviceNet网络，具有一定的经济效益。

附图说明

图1为本发明的软起动器硬件构成的原理框图；

图2(图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H)为本发明的软起动器硬件构成具体线路原理图

图3为本发明的软起动器软件构成流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。

参照图1，这是本发明的的软起动器硬件构成的原理框图。

如图所示，该软起动器硬件构成包括信号采集1、信号处理2、主CPU3、CPLD信号处理4、控作显示5、晶闸管触发控制电路6、晶闸管、接触器功率模块7、380V开关电源8、ModBus通信接口9、数字量输入/输出、模拟量输出接口10。

上述电路的信号传递是：从电动机处信号采集、经由信号处理、到主CPU、CPLD信号处理、控作显示、CPLD信号处理到晶闸管触发控制电路，晶闸管、接触器功率模块再回到电动机处，主CPU与数字量输入/输出、模拟量输出接口信号相互传递，ModBus通信接口主CPU信号相互传递，380V开关电源接至信号处理ModBus通信接口。

参照图2(图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H)，这是本发明的软起动器硬件构成具体线路原理图。

如图2A，这是软起动器的主CPU的芯片及外围线路。为使电动机在起动和停止的过程中保持电压电流的平稳，晶闸管触发的精度是关键，采用十六位处理器芯片，通过内部定时器产生六个等间隔的相位可控的触发脉冲前沿，并使用CPLD进行逻辑运算，形成要求形状的调制脉冲触发晶闸管，既简化了硬件电路，节约了成本，又提高了脉冲定位的准确性和可靠性。

参照图2B，这是软起动器的CPLD信号处理，采用M4A5的晶闸管输出芯片。CPLD是一种复杂可编程逻辑器件，原来使用中规模逻辑电路实现脉冲形成和高频调制，元器件多，而且宽度，调制频率，占空比都无法保证，需要现场调整。现改用CPLD通过逻辑编程，很容易达到预定的要求。

参照图2C，这是软起动器的电源电路。电源为开关电源，使用TOP223芯片，使用定制变压器，输出+5V(800mA)，+9V，-9V(为运算放大器的电源)，+24V(400mA)为脉冲变压器和辅助继电器电源。另外+G24V隔离电源，专供外部输入信号使用，并且通过稳压器件降为+G5V为通信使用。为了保证稳定，+9V，-9V采用三端稳压源。根据要求算出变压器参数，根据要求，变压器一共有6路输出，1路输入。220V交流电源采用外接380/220变压器，同时也产生一个12V的同步信号。

参照图2D，这是本发明的软起动器操作显示部分，使用了一块单独的8051芯片，以减轻了主芯片的工作量，同时也为以后通信部分(DeviceNet等协议)的扩展留有了空间。

图2E，这是软起动器信息处理电路；

图2F，这是软起动器数字量输入电路；

图2G，这是软起动器的触发控制电路；

图2H，这是软起动器的模拟量输出电路。

参照图3，这是本发明的软起动器软件构成流程图。

如图所示，软起动器软件构成流程，其步骤是：从301[上电初始化]开始进入302[等待启动信号]进行判断，如果是，进入303[启动过程]，如果否，重新进入302[等待启动信号]进行判断；303[启动过程]进入304[电动机运行过程]再进入305[等待停止信号]进行判断，如果是，进入306[停止过程]；如果否，重新进入304[电动机运行过程]；306[停止过程]后，如果重新起动，进入302[等待启动信号]进行判断。

上述流程从上电初始化后，程序一直等待电动机的起动信号，在这个过程中，用户可以通过液晶显示的操作面板修改相应的各种电动机的相关的参数。同时也可以查看一些测量的数据，如电压、频率等。当电动机处于起动阶段，用户在这时修改的起动参数要到下一次的起动的时候才会有效，在停止过程中修改停止参数也是如此。

该软起动器采用全数字控制，图形数字菜单操作，集控制，测量，保护功能于一身，功能强大，操作直观，性能可靠，是高性价比的软起动器。

虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1、可通信、智能化带现场总线接口的软起动器，用于电动机起动，其特征在于：包括信号采集单元、信号处理单元、主CPU、CPLD信号处理单元、操作显示单元、晶闸管触发控制电路、晶闸管、接触器功率模块、380V开关电源、ModBus通信接口、数字量输入/输出单元、模拟量输出接口；信号以下述方式传递：从电动机处信号采集单元、经由信号处理单元、到主CPU，再从主CPU经CPLD信号处理单元到晶闸管触发控制电路，由触发控制电路到晶闸管、接触器功率模块，再回到电动机处，信号还从主CPU传递到操作显示单元；

该软起动器的主CPU里，还固化了软件构成流程。

2、如权利要求1所述的软起动器，其特征在于：所述的主CPU，采用十六位处理器芯片。

3、如权利要求1所述的软起动器，其特征在于：所述的CPLD信号处理单元，采用M4A5的晶闸管输出芯片。

4、如权利要求1所述的软起动器，其特征在于：所述的软起动器的380V开关电源，是多种电压的电源，选用TOP223芯片，使用定制变压器，输出+5V、800mA，+9V，-9V，+24V、400mA；  +G24V隔离电源，供外部输入信号使用，通过稳压器件降为+G5V为通信使用，上述的+9V，-9V采用三端稳压源。

5、如权利要求1所述的软起动器，其特征在于：所述的操作显示单元，选用了一块单独的8051芯片，以减轻主芯片的工作量。

6、如权利要求1所述的软起动器，其特征在于：所述的软件构成流程，其步骤是：从上电初始化(301)开始进入等待启动信号(302)进行判断，如果是，进入启动过程(303)，如果否，重新进入等待启动信号(302)进行判断；启动过程(303)进入电动机运行过程(304)再进入等待停止信号(305)进行判断，如果是，进入停止过程(306)；如果否，重新进入电动机运行过程(304)；停止过程(306)后，如果重新起动，进入等待启动信号(302)进行判断。

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