CN103426479A

CN103426479A - 多功能机电控制器

Info

Publication number: CN103426479A
Application number: CN2012101483768A
Authority: CN
Inventors: 黄嘉民
Original assignee: QUANZHOU WANQUAN ELECTRICAL EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: QUANZHOU WANQUAN ELECTRICAL EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: CN103426479B

Abstract

本发明公开了一种多功能机电控制器，所述电机控制器包括FZ2006芯片、启动与停机电路、电流过载监控电路、电流过流报警电路、电压缺相保护电路、自动控制启停电路；其中，FZ2006芯片的部分通用输入输出引脚连接到启动与停机电路的开关控制电路的输入端；电流过流报警电路、电流过载监控电路、自动控制启停电路和电压缺相保护电路的输出连接到FZ2006芯片的通用输入输出引脚。结构紧凑，维护维修方便，查找故障迅速，因采用集成电路芯片模块式程序控制，用软件编程取代了硬接线，实现了整机全部控制功能，使安装接线工作量大大减少，使用寿命长，安装调试更加方便，生产成本低，效率高。

Description

多功能机电控制器

技术领域

本发明涉及电机控制器领域，特别涉及多功能机电控制器。

背景技术

现有的装置采用以低压的电路来控制大功率电动机的机电控制器，由接触器、热继电器、时间继电器、中间继电器及其他电器组成，再将这些继电器的触点按一定逻辑关系连接，以达到控制电动机运行的目的。该装置的设备体积大，动作速度慢、可靠性差、功能少等缺点，难以满足较复杂的控制要求。而且，元器件连接工艺复杂，导致工效低、生产成本高。

发明内容

本发明提供一种多功能机电控制器，该芯片针对工业领域系统应用的需要，系统采用内部时钟通过可控锁相环来达到所需的高速时钟要求，降低外部干扰脉冲对系统时钟的干扰，内部还集成1KBytes的EEPROM数据可擦写存储器和16KBytes的程序可擦写存储器，既方便数据的存储又减少外部干扰对数据和程序的安全工作带来的隐患，具有工作稳定、安全、可靠、使用功能丰富等特点。

本发明采用以下技术方案来实现：多功能机电控制器，所述电机控制器包括FZ2006芯片、启动与停机电路、电流过载监控电路、电流过流报警电路、电压缺相保护电路、自动控制启停电路；其中，FZ2006芯片的部分通用输入输出引脚连接到启动与停机电路的开关控制电路的输入端；电流过流报警电路、电流过载监控电路、自动控制启停电路和电压缺相保护电路的输出连接到FZ2006芯片的通用输入输出引脚。

优选的，所述电压缺相保护电路采用一块缓冲器芯片74HC244，将电动机的三相火线分别连接光电耦合器，经转换后连接到缓冲器芯片的输入引脚，缓冲器的输出引脚连接到FZ2006的通用输入输出引脚。

优选的，还包括一个蜂鸣器电路，其输入端连接FZ2006芯片的通用输入输出引脚。

优选的，所述的启动与停机电路中的开关控制电路由反相器、放大器及继电器组合成。

优选的，所述电流过载监控电路中，将电动机的火线和接线柱连接到热继电器，热继电器信号通过光电耦合器转换输入到电流过流报警电路的放大器的基极。

优选的，所述电流过流报警电路，将电动机连接电流互感器，电流互感器的输出端连接反相放大电路，放大电路的输出端连接FZ2006的通用输入输出引脚。

优选的，所述自动控制启停电路的输出端连接FZ2006的通用输入输出引脚，24V交流或直流电压信号连接到自动控制启停电路的输入端。

本发明的有益效果是，采用微电子技术，大量的开关动作由电子器件控制继电器的触点来完成，大部分继电器和繁杂的连线被软件程序所取代，可靠性大大提高；主要模块采用了集成电路芯片，在结构上对耐湿热、耐低温、防尘、抗震性能都有精确考虑。在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施，抑制电源电压的波动；集成电路FZ2006采用集成8位微处理器和高精度的ADC模数转换和非易失性存储器等模块的数模混合专用集成电路的设计，采用可控锁相环来降低外部干扰脉冲对系统时钟的干扰，内部集成存储器，既方便用户数据的存储和安全使用的要求，又减少外部干扰对数据和程序的安全工作带来的隐患，提高了专用IC的抗干扰能力；结构紧凑，维护维修方便，查找故障迅速，因采用集成电路芯片模块式程序控制，用软件编程取代了硬接线，实现了整机全部控制功能，使安装接线工作量大大减少，使用寿命长，安装调试更加方便，生产成本低，效率高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2 为本发明启动与停机电路连接原理图；

图3为本发明启动与停机电路的开关控制电路连接原理图；

图4为本发明电流过流报警电路连接原理图；

图5为本发明电流过载监控电路连接原理图；

图6为本发明电压缺相保护电路连接原理图；

图7为本发明自动控制启停电路连接原理图；

图8为本发明蜂鸣器电路连接原理图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明电机控制器的结构示意图。本控制器主要包括所述电机控制器包括FZ2006芯片、启动与停机电路、电流过载监控电路、电流过流报警电路、电压缺相保护电路、自动控制启停电路；其中，FZ2006芯片的部分通用输入输出引脚连接到启动与停机电路的开关控制电路的输入端；电流过流报警电路、电流过载监控电路、自动控制启停电路和电压缺相保护电路的输出连接到FZ2006芯片的通用输入输出引脚。还包括一个蜂鸣器电路。

以上各电路以及本发明主要信号连接原理说明如下：

如图2与图3所示，为启动与停机电路的连接原理图。基于FZ2006芯片的电机控制器控制异步电机的启动与停机是由计算机程序进行自动控制，根据对应的按键和显示器提示相应的控制状态。如图2所示，电机控制器的启动控制电路由集成电路FZ2006控制三只接触器组成。

启动与停机电路的工作原理是（以1#电动机的控制过程为例）：合上电源开关Qs，按1#电动机启动键，FZ2006通过控制P2.0、P2.1和P2.2接口和反相器、放大器及继电器组合的开关控制电路（如图3所示）来控制开关K1、K3的闭合，继电器触点控制接触器1KM线圈和接触器3KM线圈通电合闸，其常闭辅助触头3KM打开，断开接触器2KM控制回路。此时电动机定子三个绕组的首端U1、V1、W1，通过闭合的1KM主触点分别接入A、B、C三相电源，尾端U2、V2、W2由3KM主触点连接在一起，形成星形接线，电动机在星形接法下起动，此时FZ2006通过接口使1#电动机显示器显示“STA”字样。当电动机运行若干秒后（时间由运行人员事先设定好，然后输入到软件中）转速趋于正常转速时，1#机显示器再显示‘RUN’字样，FZ2006通过控制接口关闭K3继电器，其继电器触点控制接触器3KM线圈失压跳闸，其常闭辅助触头3KM新闭合，为接通2KM线圈作准备。此时，接触器1KM仍然处于合闸位置。FZ2006控制继电器K2闭合，继电器触点使接触器2KM线圈通电合闸，控制电动机定子三个绕组的6个接线端子U1和W2连接，V1和U2连接，W1和V2连接，形成三角形接线，电动机在三角形接线下正常运行，完成电动机的星-三角形换接起动。电动机需要停止时，可以手动按下多功能机电控制器的停止按钮，FZ2006控制继电器K1、K2断开，接触器1KM和2KM线圈失压，其主触点打开，电动机失电停止运行。2#电动机控制过程与1#电动机相同。只是多功能机电控制器控制的继电器改成K4、K6、K5。

图4为电流过流报警电路连接原理图。如图4所示，1#和2#电动机分别接电流互感器，先将电流互感器的电流信号转换为电压信号后，由运算放大器LF353组成反向放大电路对该信号进行检测，再把检测信号传送通过缓冲器发送到FZ2006的IN0端，按控制器的启动键进入电动机正常运行状态后，FZ2006就一直在检测该端信号的变化。如图8蜂鸣器电路所示，一旦检测到IN0的信号因电机电流过流而发生变化后，就会通过FZ2006的通用输入输出引脚P3.4启动蜂鸣器电路进行长鸣报警以示电动机过流，直到电流重新回到设定值以下时则停止报警。该功能也可以通过改变软件参数来进行设定。

图5为电流过载监控电路连接原理图。如图5所示，以1#电动机为例，将1KH与N端连接到热继电器，将该信号通过光电耦合器转换输入到报警电路放大器的基极，如果电动机的电流没有过载，该信号为低电平，报警电路没有工作，此时1#电动机的故障指示灯灭，表示1#电机可正常启动运行。当1#电机电流过载，则热继电器触点断开，此时光电耦合器转换的信号为高电平，使报警指示灯电路工作，1#电机的故障指示灯变亮，表示1#电机故障，同时，FZ2006芯片通过内部软件设定启动与停机电路，切断电动机的继电器，使电动机无法正常启动运行。2#电动机工作原理类同。

图6为电压缺相保护电路连接原理图。如图6所示，将1#和2#电动机的A、B、C三相分别通过光电耦合器转换后分别连接到缓冲器芯片74HC244的1A0、1A1和1A2端及2A0、2A1和2A2端，缓冲器芯片的输出端连接到FZ2006芯片的通用输入输出引脚。如果三相电正常，这在这些端上的电压为低电压，按电机控制器的启动键可正常启动电动机；如果端上的电压跳变为高电压，则说明对应的该相电压缺相，FZ2006芯片通过通用输入输出引脚P3.4启动蜂鸣器电路进行间隔报警提示（如图8所示），同时，FZ2006芯片通过内部软件设定启动与停机电路，切断电动机继电器，使电动机无法使用。可以通过软件修改CUTOFF参数来控制该项电压缺相保护功能的开启和闭合。

图7为自动控制启停电路连接原理图。如图7所示，在本电机控制器待机状态下按1#电动机的自动运行键（按2#电动机的自动运行键亦可，原理相同）进入电动机自动控制方式。此时，向两个24V端子（消控中心启泵信号）或者向消防按钮两端输入24V交流电压（直流亦可）作为启动电动机自动运行信号，这个信号端接到FZ2006芯片的通用输入输出引脚P1.7，FZ2006芯片一旦检测到这个引脚有信号，就会跳转运行电动机自动运行程序，自动控制电动机的运行。一旦电动机进入自动运行状态后，如果向H端对COM端（消控中心停泵信号）或者向L端对COM端（低水位信号）输入24V交流电压（直流亦可）后，FZ2006检测到该信号，将停止电动机的自动运行。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.多功能机电控制器，其特征在于，所述控制器包括FZ2006芯片、启动与停机电路、电流过载监控电路、电流过流报警电路、电压缺相保护电路、自动控制启停电路；其中，FZ2006芯片的部分通用输入输出引脚连接到启动与停机电路的开关控制电路的输入端；电流过流报警电路、电流过载监控电路、自动控制启停电路和电压缺相保护电路的输出连接到FZ2006芯片的通用输入输出引脚。

2.根据权利要求1所述的多功能机电控制器，其特征在于，所述电压缺相保护电路采用一块缓冲器芯片74HC244，将电动机的三相火线分别连接光电耦合器，经转换后连接到缓冲器芯片的输入引脚，缓冲器的输出引脚连接到FZ2006的通用输入输出引脚。

3.根据权利要求1所述的多功能机电控制器，其特征在于，还包括一个蜂鸣器电路，其输入端连接FZ2006芯片的通用输入输出引脚。

4.根据权利要求1所述的多功能机电控制器，其特征在于，所述的启动与停机电路中的开关控制电路由反相器、放大器及继电器组合成。

5.根据权利要求1所述的多功能机电控制器，其特征在于，所述电流过载监控电路中，将电动机的火线和接线柱连接到热继电器，热继电器信号通过光电耦合器转换输入到电流过流报警电路的放大器的基极。

6.根据权利要求1所述的多功能机电控制器，其特征在于，所述电流过流报警电路，将电动机连接电流互感器，电流互感器的输出端连接反相放大电路，放大电路的输出端连接FZ2006的通用输入输出引脚。

7.根据权利要求1所述的多功能机电控制器，其特征在于，所述自动控制启停电路的输出端连接FZ2006的通用输入输出引脚，24V交流或直流电压信号连接到自动控制启停电路的输入端。