CN101867276B - 变频控制的离心机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频控制离心机的控制系统，常见的离心机使用可控硅控制，此种控制的调速范围较小，控制精度低，噪音大，振动明显，本发明的技术方案是通过变频器对电机进行控制的原理，单片机为控制核心的控制系统，在其中的控制面板上显示参数并输入参数进行控制，本发明的积极效果在于采用变频器控制输入电机电流的频率使电机转速的加、减速，运行时间，温度，门锁，门开关等运行参数可以实时显示在面板上，形成人机互动的控制，方法简便，控制的范围大，精度高，误差小，本发明还具有电机运行平稳、振动小、噪声小，如将变频器的相关参数按需设定，可完成更多的功能，使电机的利用价值提高很多。

Description

变频控制的离心机控制系统

技术领域

本发明涉及一种变频调速离心机的结构，特别是涉及一种比较精确的可调速的离心机驱动控制系统和控制方法。

技术背景

离心机的电机是离心机的驱动部件，使用条件决定了对它的技术要求也较高。

现有常见的离心机使用串激电机，通过调节输入电压的大小来改变电机的转速，用可控硅控制，此种控制的调速范围较小，控制精度低，启动噪音大，运行振动明显，运行噪音大，离心机分离好的样本在减速过程中会重新混浊。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提供一种平稳启动、能精确调速的高速运行的离心机，并且能够在离心机的外部面板上对离心机的运行状态进行控制和显示，因此，设计一种变频控制的离心机控制系统是本发明的目的所在，本发明的技术方案是通过单片机和变频器对电机进行控制，方法是，在操作面板上对离心机的运行参数进行设定，通过一定的通讯和接口传输到单片机然后到变频器上，变频器驱动电机，通过单片机对离心机的运行参数，显示参数，门锁，门开关，离心的内腔温度等进行控制。

本发明通过如下的技术措施来具体实现技术方案：一种变频控制的离心机控制系统，其特征在于它包括控制框图、控制面板、主控板和数码显示部分及接口，其中：所述的控制框图(见附图1)，就是变频控制的离心机控制系统的工作原理图，其控制流程是：打开电源后，220伏50赫兹的电源给压缩机和变频器通电、通过稳压整流给单片机提供电源；控制面板上显示当前的内腔温度，上次设定的运行参数(时间、转速等)；使用者通过用户控制面板设定电机运行的时间，转速等的参数，通过接口传输到单片机内，同时，通过键盘输入制冷系统的温度参数，也通过接口输入到单片机内，这时，可以开压缩机运行，制冷系统开始工作，通过温度检测传感器结合单片机内的设定温度，控制压缩机的开和关，使离心内腔温度保持在上、下限范围内，也可以在电机运行过程中按控制面板的制冷键，使温度控制系统开始工作。按控制面板上的运行键，运行信号通过单片机然后是变频器将运行参数传输给电动机，控制面板上显示电动机运行参数，如果不平衡传感器接收到不平衡信号，将通过单片机停止电动机的运行，在电动机运行过程中，变频器自动检测电机的电流和电压等信号，如果电流和电压超过预先设定的值，会开启制动功能，停止电机运行，提供过压、过流、过载、过热、欠压等的保护。当关好离心机盖门的时候，门开关被压下，给单片机输入信号，使单片机在电机运行的时候不允许给电子门锁提供打开信号，从而提供了运行时盖门不可以打开的保护功能。在设定的运行结束后，单片机自动发出开开门锁的信号，使盖门自动弹开。这时，可以开始下一次运行，也可以断电，关机。

所述的控制面板(见附图2)嵌接在离心机的外部台面上，控制面板上有各种显示包括：时间显示，即设定时间和运行剩余时间显示；离心机运行/停止状态指示灯；离心机温度显示；温度上下限设定显示灯；离心机转速值的显示；离心机电机运行/停止显示灯；离心机温度设定部分；离心机运行的时间和速度设定部分。通过一种通讯的方法读出变频器的参数，通过单片机及显示板，将其状态参数显示在外部面板上，并可以对其进行参数设定，修改，控制变频器的输出，从而控制了电机的运行。并且通过温度继电器与温度探头的配合，控制内腔温度的变化。

所述的主控板(见附图3)对转速，时间，温度，门锁，门开关，不平衡保护等进行控制。主控板主要元件及接口包括：J5接口与显示板显示数码管相连，输出要显示的时间，转速，温度等的数据；J9，J8接口用于输入控制面板按键设定的时间，温度，转速等的参数信号；J3接口与变频器相连输出控制信号和输入变频器的信号；J10为接口用于输入门开关信号；J11是不平衡保护接口，用于输入不平衡传感器的信号；A1、A2接口用于接入220V/50Hz电源；B1、B2接口用于连接压缩机输入信号；C1为外壳接地接线口；D1、D2为门锁控制信号输出的接口；CPU为单片机控制芯片；QLD为变压器；F为压缩机控制继电器；RT1、RT2、RT3为温度探头接口。

本发明的积极效果在于改进了电机的结构并采用变频技术来控制电机的运行，以单片机为控制核心，通过变频器控制输入电机电流的频率而达到控制电机转速的目的，是开环控制，加、减速，运行时间，温度，门锁，门开关等运行参数通过控制面板按键设定并从通讯接口传输到单片机上，参数可以实时显示在控制面板上，方法简便，控制范围大，控制精度高，控制误差小，本发明还具有电机运行平稳、振动小、噪声小，如将变频器的相关参数按需设定，可完成更多的功能，使电机的利用价值提高很多。而且离心机根据不同应用场合需进行指令参数设定，对内腔的温度进行控制，门锁的开关控制，为保证安全的目的，在运行状态门锁不可打开等功能。本发明基于单片机为核心控制的，基于SPI通讯的控制面板，SPI接口为同步串行I/O口，属于短距离通信，控制面板的硬件设计，软件设计，通讯协议，所构建的控制面板实用新颖美观，功能齐全，可靠性高，成功解决了生产实际中的问题。

附图说明

图1、本发明变频控制的离心机控制系统控制框图。

图2、本发明变频控制的离心机控制系统控制面板示意图。

图3、本发明变频控制的离心机控制系统主控板示意图

附图中各图例标记分别表示如下的意义：

01----时间显示，即设定时间和运行剩余时间显示

02----离心机运行/停止状态指示灯

03----离心机温度显示

04----温度上下限设定显示灯

05----离心机转速值的显示

06---离心机电机运行/停止显示灯

07----离心机温度设定部分

08----离心机运行的时间和速度设定部分

J5----与显示板显示数码管相连，输出要显示的时间，转速，温度等的数据的接口

J9，、J8----用于输入控制面板按键设定的时间，温度，转速等的参数信号的接口

J3----与变频器相连输出控制信号和输入变频器的信号的接口

J10----为用于输入门开关信号的接口

J11----为用于输入不平衡传感器的信号的接口

A1、A2----用于接入220V/50Hz电源的接口

B1、B2----用于连接压缩机输入信号的接口

C1----为外壳接地接线口

D1、D2----为门锁控制信号输出的接口

CPU----为单片机控制芯片

QLD----变压器

F----为压缩机控制继电器

RT1、，RT2、，RT3----为温度探头接口

具体实施方式

下面结合附图1、2、3和实施例对本发明进一步说明：

本实施例是应用在DL-6000B变频控制的离心机上的一种控制系统，用来控制的离心机电机为异步电机，电机的外径为130mm，总长度为229mm，转轴的直径为16mm，功率为750W。控制框图如图1所示。

本实施例的控制系统以附图1的框图为工作原理，以附图2给出的控制面板为样本，以附图3的主控板接口及连接线路制作的DL-6000B变频控制离心机的控制系统，其中；所述的控制框图(见附图1)，就是变频控制的离心机控制系统的工作原理图，其控制流程是：打开电源后，220伏50赫兹的电源给F538压缩机和型号为C300-2S0007变频器通电、通过稳压整流给PIC16CF3为核心控制的单片机提供电源；控制面板上显示当前的腔内温度，上次设定的运行参数(时间、转速等)；使用者通过用户控制面板设定电机运行的时间，转速等的参数，通过接口传输到PIC16CF3单片机内，同时，通过键盘输入制冷系统的温度参数，也通过接口输入到PIC16CF3单片机内，这时，可以开压缩机运行，制冷系统开始工作，通过温度检测传感器结合PIC16CF3单片机内的设定温度，控制压缩机的开和关，使离心腔内温度保持在上、下限范围内，也可以在电机运行过程中按控制面板的制冷键，使温度控制系统开始工作。该离心机内腔的工作温度控制在-5℃-20℃(室温)，按控制面板上的运行键，运行信号通过PIC16CF3单片机然后是变频器将运行参数传输给电机，控制面板上显示电机运行参数，如果不平衡传感器接收到不平衡信号，将通过单片机停止电动机的运行，在电动机运行过程中，变频器自动检测电机的电流和电压等信号，如果电流和电压超过预先设定的值，会开启制动功能，停止电机运行，提供过压、过流、过载、过热、欠压等的保护。当关好离心机盖门的时候，门开关被压下，给PIC16CF3单片机输入信号，使PIC16CF3单片机在电机运行的时候不允许给电子门锁提供打开信号，从而提供了运行时盖门不可以打开的保护功能。在设定的运行结束后，PIC16CF3单片机自动发出开开门锁的信号，使盖门自动弹开。这时，可以开始下一次运行，也可以断电，关机。

所述的控制面板(见附图2)嵌接在离心机的外部台面上，控制面板上有各种显示包括：时间显示，即设定时间和运行剩余时间显示；离心机运行/停止状态指示灯；离心机内腔温度显示；温度上下限设定显示灯；离心机转速值的显示；离心机电机运行/停止显示灯；离心机内腔温度设定部分；离心机运行的时间和速度设定部分。通过一种通讯的方法读出变频器的参数，通过PIC16CF3单片机及显示板，将其状态参数显示在外部面板上，并可以对其进行参数设定，修改，控制变频器的输出，从而控制了电机的运行。并且通过温度继电器与Pt100温度探头的配合，控制内腔温度的变化。

所述的主控板(见附图3)对转速，时间，温度，门锁，门开关，不平衡保护等进行控制。主控板主要元件及接口包括：J5接口与显示板显示数码管相连，输出要显示的时间，转速，温度等的数据；J9，J8接口用于输入控制面板按键设定的时间，温度，转速等的参数信号；J3接口与变频器相连输出控制信号和输入变频器的信号；J10为接口用于输入门开关信号；J11是不平衡保护接口，用于输入不平衡传感器的信号；A1、A2接口用于接入220V/50Hz电源；B1、B2接口用于连接压缩机输入信号；C1为外壳接地接线口；D1、D2为门锁控制信号输出的接口；CPU为PIC16CF3单片机控制芯片；QLD为变压器；F538为压缩机控制继电器；RT1、RT2、RT3为Pt100温度探头接口。

本实施例以单片机为控制核心，通过变频器控制输入电机电流的频率而达到控制电机转速的目的，是开环控制，加、减速，运行时间，温度，门锁，门开关等运行参数通过控制面板按键设定并从通讯接口传输到单片机上，参数可以实时显示在控制面板上，实现人、机互动，操作方法简便，控制范围大，控制精度高，控制误差小，本发明还具有电机运行平稳、振动小、噪声小。

Claims (1)

1.一种变频控制的离心机控制系统，其特征在于它包括控制框图、控制面板和主控板，其中：其控制流程是：打开电源后，220伏50赫兹的电源给压缩机和变频器通电、通过稳压整流给单片机提供电源；控制面板上显示当前的内腔温度，上次设定的运行参数；使用者通过用户控制面板设定电机运行的时间，转速的参数，通过接口传输到单片机内，同时，通过键盘输入制冷系统的温度参数，也通过接口输入到单片机内，这时，压缩机运行，制冷系统开始工作，通过温度检测传感器结合单片机内的设定温度，控制压缩机的开和关，使离心内腔温度保持在上、下限范围内，或在电机运行过程中按控制面板的制冷键，使温度控制系统开始工作；按控制面板上的运行键，运行信号通过单片机然后是变频器将运行参数传输给电动机，控制面板上显示电动机运行参数，如果不平衡传感器接收到不平衡信号，将通过单片机停止电动机的运行，在电动机运行过程中，变频器自动检测电机的电流和电压信号，如果电流和电压超过预先设定的值，会开启制动功能，停止电机运行，提供过压、过流、过载、过热、欠压的保护；当关好离心机盖门的时候，门开关被压下，给单片机输入信号，使单片机在电机运行的时候不允许给电子门锁提供打开信号，从而提供了运行时盖门不可以打开的保护功能；在设定的运行结束后，单片机自动发出开开门锁的信号，使盖门自动弹开，这时，开始下一次运行，或断电，关机；

所述的控制面板是嵌接在离心机的外部台面上，控制面板上有各种显示：包括：时间显示，即设定时间和运行剩余时间显示；离心机运行/停止状态指示灯；离心机温度显示；温度上下限设定显示灯；离心机转速值的显示；离心机电机运行/停止显示灯；离心机温度设定部分；离心机运行的时间和速度设定部分，通过一种通讯的方法读出变频器的参数，通过单片机及显示板，将其状态参数显示在外部控制面板上，并可以对其进行参数设定，修改，控制变频器的输出，从而控制了电机的运行控制，并且通过温度继电器与温度探头的配合，控制内腔温度的变化；

所述的主控板是对转速，时间，温度，门锁，门开关，不平衡保护进行控制，主控板上主要元件及接口包括：J5接口与显示板显示数码管相连，输出要显示的时间，转速，温度的数据；J9，J8接口用于输入控制面板按键设定的时间，温度，转速的参数信号；J3接口与变频器相连，输出控制信号和输入变频器的信号；J10接口用于输入门开关信号；J11是不平衡保护接口，用于输入不平衡传感器的信号；A1、A2接口用于接入220V/50Hz电源；B1、B2接口用于连接压缩机输入信号；C1为外壳接地接线口；D1、D2为门锁控制信号输出的接口；CPU为单片机控制芯片；QLD为变压器；F为压缩机控制继电器；RT1、RT2、RT3为温度探头接口。

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