CN104184391A - 一种分体式电动机控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的控制器采用主控制器分别连接显示器和后台监控系统的分体式结构；由于采用上述的结构，本发明的优点在于：1、分体式结构的设计，使得产品体积小，结构紧凑，安装方便；2、主控制器可单独使用，可独立的完成电动机的起停的控制以及保护控制，这样在某些特定场合用户只要使用一个主控制器就可以达到自己控制电动机的目的，这样降低了用户使用成本，提高了产品的竞争力；3、方便用户根据自己的需求自定义控制保护逻辑。
Description
技术领域
本发明涉及三相交流电动机的控制与保护领域，特别涉及一种分体式电动机控制器。
背景技术
根据我国通用设备电力装置设计规范的规定，交流电动机应装设短路保护，并应根据具体情况分别装设过负荷保护、两相运行保护和低电压保护。
针对电动机本身以及电网电压的保护，目前现场应用中，主要有传统的热继电器、软起动器、变频器、电动机控制器四种方案。其中传统的热继电器由于其物理特性，决定了它的灵敏性较低，受环境影响大，调节准确度不高。而软起动器偏重于电动机的起动过程，采取降压的方式来控制电动机的起动，不能在工作过程中对电动机进行保护。变频器的控制保护功能强大，同时也能对电动机进行调速，但是价格昂贵。电动机控制器能够对电动机起到很好的控制和保护作用，但是目前市场上的一体式电动机控制器的体积太大，在低压控制终端柜中安装不方便，而且针对不同容量的电动机的不同应用场合，需要现场进行复杂的接线，不利于推广。
针对上述问题，提供一种新型的控制器，针对不同容量的交流电动机在不同场合的应用提供便捷的操作方法，实现过压、欠压、过流、欠流、堵转、阻塞、热过载、起动超时、剩余电流、三相电流不平衡、电压断相等保护的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种分体式电动机控制器，针对不同容量的交流电动机在不同场合的应用提供便捷的操作方法，实现过压、欠压、过流、欠流、堵转、阻塞、热过载、起动超时、剩余电流、三相电流不平衡、电压断相等保护的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的控制器采用主控制器分别连接显示器和后台监控系统的分体式结构；
所述的显示器为MCU单元分别连接LCD显示屏、LED灯、按键单元和通讯单元；
所述的主控制器为主控单元分别连接变送输出单元、开入开出控制单元、模拟信号采样单元、主控制器通讯单元和RTC时钟单元。
所述的MCU单元采集到电源信号、启动信号、运行信号、故障信号、告警信号后通过加大驱动电流的驱动芯片驱动相对应的LED灯亮起。
所述的LCD显示屏通过SPI总线与MCU单元进行通讯。
所述的显示器的通讯单元通过232总线与主控制器进行通讯。
所述的主控制器中的主控单元通过模拟信号采样单元采集电动机的电压电流以及电网频率，计算出电压电流值的同时对开入信号进行识别判断，对显示器下发的控制命令进行相关的逻辑计算后控制电动机的起停。
所述的主控制器通讯单元包括232通讯电路和485通讯电路，232通讯电路与显示器进行通讯，485通讯电路和后台监控系统进行通讯。
所述的MCU单元中控制芯片的型号为恩智浦公司的LPC2131，所述的主控单元中控制芯片的型号为恩智浦公司的LPC2136。
所述的主控单元每隔0.625ms对模拟信号采用单元采集到的模拟信号进行采样计算，计算的时间窗为5ms，采用均方根的算法计算出电压值和电流值。
所述的主控单元9每隔0.625ms对模拟信号采用单元12采集到的模拟信号进行采样计算，计算的时间窗为5ms，采用均方根的算法计算出电压值和电流值。电动机控制器通过开入开出控制单元11采集的开入信号以及显示屏2下发的控制命令依据用户使用PLC梯形图设计的电动机起停控制逻辑，使用PLM模块进行逻辑计算，进行电动机的起停逻辑判断，得出逻辑值，通过开入开出控制单元11控制开出继电器的开合来对电机进行起停控制以及保护控制，PLM计算出的逻辑值为1，表示起动电动机，逻辑值为0，表示停车。
一种分体式电动机控制器，由于采用上述的结构，本发明的优点在于：1、分体式结构的设计，使得产品体积小，结构紧凑，安装方便；2、主控制器可单独使用，可独立的完成电动机的起停的控制以及保护控制，这样在某些特定场合用户只要使用一个主控制器就可以达到自己控制电动机的目的，这样降低了用户使用成本，提高了产品的竞争力；3、方便用户根据自己的需求自定义控制保护逻辑。
附图说明
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为本发明一种分体式电动机控制器的结构示意框图；
图2为本发明一种分体式电动机控制器中LED灯的电路图；
图3为本发明一种分体式电动机控制器中按键单元的电路图；
图4为本发明一种分体式电动机控制器中通讯单元的电路图；
图5为本发明一种分体式电动机控制器中模拟信号采用单元的电路图；
图6为本发明一种分体式电动机控制器中开入开出控制单元的电路图；
图7为本发明一种分体式电动机控制器中变送输出单元的电路图；
图8为本发明一种分体式电动机控制器中RTC时钟单元的电路图；
图9为本发明一种分体式电动机控制器中主控制器通讯单元的电路图；
图10为本发明一种分体式电动机控制器中模拟信号采集流程图；
图11为本发明一种分体式电动机控制器中PLM逻辑计算流程图；
图12为本发明一种分体式电动机控制器中PLC梯形图；
在图1中，1、主控制器；2、显示器；3、后台监控系统；4、MCU单元；5、LED灯；6、LCD显示屏；7、按键单元；8、通讯单元；9、主控单元；10、变送输出单元；11、开入开出控制单元；12、模拟信号采样单元；13、主控制器通讯单元；14、RTC时钟单元。
具体实施方式
本发明针对不同容量的交流电动机在不同场合的应用提供便捷的操作方法，通过采集电动机的电压电流以及电网频率，实现过压、欠压、过流、欠流、堵转、阻塞、热过载、起动超时、剩余电流、三相电流不平衡、电压断相等保护，通过RS485接口，实现远程上传，以实现集中监控的目的；同时，分体式结构的设计，使得产品体积小，结构紧凑，安装方便，在低压控制终端柜以及各种抽屉柜中可直接安装使用，提高了控制回路的安全性、可靠性，同时，在只需要远程监控，不需要现场监视的场合，单一的主控制器就能够满足应用需求，本发明由显示器2、主控制器1和后台监控系统3三部分组成。显示器2主要起到起停控制、参数设置以及信息显示的作用；主控制器1进行采样计算、开入量采集、开出控制、通讯等工作。
具体如图1所示，本发明采用主控制器1分别连接显示器2和后台监控系统3的分体式结构；显示器2为MCU单元4分别连接LCD显示屏6、LED灯5、按键单元7和通讯单元8；主控制器1为主控单元9分别连接变送输出单元10、开入开出控制单元11、模拟信号采样单元12、主控制器通讯单元13和RTC时钟单元14。
MCU单元4采集到电源信号、启动信号、运行信号、故障信号、告警信号后通过加大驱动电流的驱动芯片驱动相对应的LED灯5亮起。LCD显示屏6通过SPI总线与MCU单元4进行通讯。显示器2的通讯单元8通过232总线与主控制器1进行通讯。
主控制器1中的主控单元9通过模拟信号采样单元12采集电动机的电压电流以及电网频率，计算出电压电流值的同时对开入信号进行识别判断，对显示器2下发的控制命令进行相关的逻辑计算后控制电动机的起停。主控制器通讯单元13包括232通讯电路和485通讯电路，232通讯电路与显示器2进行通讯，485通讯电路和后台监控系统3进行通讯。MCU单元4中控制芯片的型号为恩智浦公司的LPC2131，所述的主控单元9中控制芯片的型号为恩智浦公司的LPC2136。
主控单元9每隔0.625ms对模拟信号采用单元12采集到的模拟信号进行采样计算，计算的时间窗为5ms，采用均方根的算法计算出电压值和电流值。电动机控制器通过开入开出控制单元11采集的开入信号以及显示屏2下发的控制命令依据用户使用PLC梯形图设计的电动机起停控制逻辑，使用PLM模块进行逻辑计算，进行电动机的起停逻辑判断，得出逻辑值，通过开入开出控制单元11控制开出继电器的开合来对电机进行起停控制以及保护控制，PLM计算出的逻辑值为1，表示起动电动机，逻辑值为0，表示停车。
如图2所示，LED灯5共五个，分别用来指示电源信号、起动信号、运行信号、故障信号、告警信号。硬件电路中，使用加大驱动电流的芯片74HC245来实现MCU单元4对LED灯5的控制。
LCD显示屏6选用的是SPI通讯方式的液晶屏。MCU单元4通过SPI总线来实现对LCD显示屏6显示内容信息的控制。
如图3所示，按键单元由用来实现对菜单的操作的4个按键以及控制电机起停的起动A、起动B、停机3个按键组成。
如图4所示，通讯单元8是显示器2与主控制器1数据信息交互的接口，主控制器1通过232总线，将一些显示信息上传至显示器2，显示器2将要修改的参数以及对主控制器1的控制命令通过232总线下发给主控制器1。硬件电路中选用周立功的RSM232模块来实现232通讯。
如图5所示，模拟信号采样单元12主要实现的是将较大的电压电流交流信号转换成主控等能源9的ADC可识别的0～3.3V电压直流信号。硬件电路中，使用互感器以及LMV358运放和相关电阻电容实现信号的转换。
如图6所示，开入开出控制单元11主要实现对外界开入量信号的采集，供主控单元进行识别判断，是不是有开入信号输入。同时根据主控单元逻辑计算出来的值，实现对开出继电器的控制。
如图7所示，变送输出单元根据用户需求将需变送的信号转换成4～20mA模拟信号输出。硬件电路中，采用金升阳公司的TFS160N隔离变送模块来实现变送输出控制。
如图8所示，RTC时钟单元14为装置系统提供了准确的时钟信息。硬件电路中，采用PCF8563芯片实现时钟电路的设计。
如图9所示，主控制器通讯单元13包括232通讯部分和485通讯部分，232通讯部分是主控制器1与显示器2数据信息交互的接口，主控制器1通过232总线，将一些显示信息上传至显示器2，显示器2将要修改的参数以及对主控制器1的控制命令通过232总线下发给主控制器1。485通讯部分是主控制器1与后台监控系统3的数据信息交互的接口，主控制1器通过485总线，将一些显示信息上传至台监控系统3，台监控系统3将要修改的参数以及对主控制器1的控制命令通过485总线下发给主控制器1。硬件电路中，选用周立功的RSM3485模块来实现485通讯。
如图10所示，主控制器1控制模拟信号采样单元12进行采样，采样时间间隔为0.625ms。计算的时间窗为5ms。算法采用均方根算法。
如图11所示，主控制器1将开入信号以及显示屏2下发的控制命令进行逻辑判断计算，通过开入开出控制单元11控制开出继电器的开合来对电机的起停控制以及保护控制。
如图12所示，用户可根据自己的需要设计控制逻辑，以及配置相关保护参数信息。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的控制器采用主控制器(1)分别连接显示器(2)和后台监控系统(3)的分体式结构；
所述的显示器(2)为MCU单元(4)分别连接LCD显示屏(6)、LED灯(5)、按键单元(7)和通讯单元(8)；
所述的主控制器(1)为主控单元(9)分别连接变送输出单元(10)、开入开出控制单元(11)、模拟信号采样单元(12)、主控制器通讯单元(13)和RTC时钟单元(14)。
2.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的MCU单元(4)采集到电源信号、启动信号、运行信号、故障信号、告警信号后通过加大驱动电流的驱动芯片驱动相对应的LED灯(5)亮起。
3.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的LCD显示屏(6)通过SPI总线与MCU单元(4)进行通讯。
4.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的显示器(2)的通讯单元(8)通过232总线与主控制器(1)进行通讯。
5.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的主控制器(1)中的主控单元(9)通过模拟信号采样单元(12)采集电动机的电压电流以及电网频率，计算出电压电流值的同时对开入信号进行识别判断，对显示器(2)下发的控制命令进行相关的逻辑计算后控制电动机的起停。
6.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的主控制器通讯单元(13)包括232通讯电路和485通讯电路，232通讯电路与显示器(2)进行通讯，485通讯电路和后台监控系统(3)进行通讯。
7.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的MCU单元(4)中控制芯片的型号为恩智浦公司的LPC2131，所述的主控单元(9)中控制芯片的型号为恩智浦公司的LPC2136。
8.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的主控单元(9)每隔0.625ms对模拟信号采用单元(12)采集到的模拟信号进行采样计算，计算的时间窗为5ms，采用均方根的算法计算出电压值和电流值。
9.根据权利要求1所述的一种分体式电动机控制器，其特征在于：所述的电动机控制器通过开入开出控制单元(11)采集的开入信号以及显示屏(2)下发的控制命令依据用户使用PLC梯形图设计的电动机起停控制逻辑，使用PLM模块进行逻辑计算，进行电动机的起停逻辑判断，得出逻辑值，(请给出逻辑判断的具体内容)通过开入开出控制单元(11)控制开出继电器的开合来对电机进行起停控制以及保护控制，PLM计算出的逻辑值为1，表示起动电动机，逻辑值为0，表示停车。
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