CN111082396B - 一种电机转速安全调节控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机转速安全调节控制方法，本发明通过主控板自检电路检测、电机前级检测电路以及上位机发送的旋转及转速指令判断的三重保护措施，实现了对电机转速进行安全有效的控制，本发明具有程控和本控的双重工作方式，使用者根据使用需求自由选择。

Description

一种电机转速安全调节控制方法

技术领域

本发明属于机械产品技术领域，具体涉及一种电机转速安全调节控制方法。

背景技术

在当前许多工业和医疗设备的应用中，需要结构紧凑、使用方便、安全性和可靠性高的电机转速安全调节控制。

电机俗称“马达”，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

电机转速安全调节控制技术在工业产品中具有十分重要的作用。电机在运行的过程中，往往需要以不同的转速进行工作，电机转动时，如果误动作，会使产品质量受到影响或者使用者受伤，造成一定量的经济和人身伤害，现有的技术只是单纯的给予电机通电,使电机运转，而在电机转速控制及电机运转的安全性方面显得不够智能与完善。因此如何安全、便捷、智能的控制电机的速度，是目前急需要解决的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电机转速安全调节控制方法，能够对电机的转速进行安全有效的控制。

实现本发明的技术方案如下：

一种电机转速安全调节控制方法，包括以下步骤：

步骤1，上电后，主控板自检电路检测当前主控板的工作状态是否正常，若正常，则正常工作指示灯点亮，主控板正常运行；若工作异常，则异常检测指示灯闪烁，指示主控板运行故障；此时主控板自行排除故障，若故障排除成功，则异常检测指示灯熄灭，正常工作指示灯点亮；若故障仍然存在，异常检测指示灯由闪烁状态变为常亮状态，此时需要人为手动排除故障，直至主控板运行正常，其正常工作指示灯点亮；

步骤2，当主控板正常运行时，主控板不间断地发出检测信号给电机前级检测电路，电机前级检测电路利用接收到的检测信号判断变频器与抱闸控制电路的工作状态是否正常，若正常，则变频器与抱闸控制电路开始工作，否则，主控板输出信号关断变频器与抱闸控制电路，则电机无法响应任何操作；

步骤3，当变频器与抱闸控制电路正常工作后，使用者根据需求选择程控或者本控的工作方式，在程控方式下，上位机发送旋转及转速指令给主控板命令响应单元，主控板命令响应单元正常响应上位机指令并将旋转及转速指令发送至变频器，从而控制电机旋转，实现远程操作；若上位机发送设定阈值范围之外的旋转及转速指令给主控板命令响应单元或主控板命令响应单元无法响应上位机指令，则控制变频器与抱闸控制电路均处于关断状态继而电机处于停止状态，抱闸处于关断状态；在本控方式下，将开关控制盒与主控板相连，通过操作开关控制盒来直接操控电机的旋转状态及转速。

附图说明

图1为本发明的电机转速安全调节控制的方法自检电路图。

图2为本发明的电机转速安全调节控制的方法通讯电路图。

图3为本发明的电机转速安全调节控制的方法控制电路图。

图4为本发明的电机转速安全调节控制的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种电机转速安全调节控制方法，如图4所示，

步骤1，上电后，主控板自检电路检测当前主控板的工作状态是否正常，若正常，则正常工作指示灯点亮，主控板正常运行；

若工作异常，则异常检测指示灯闪烁，指示主控板运行故障；首先主控板会自行排除故障，若主控板自行排除障碍，则异常检测指示灯熄灭，正常工作指示灯点亮；若故障仍然存在，异常检测指示灯会由闪烁状态变为常亮状态，此时需要人为手动排除故障，直至主控板运行正常，其正常工作指示灯点亮，此为第一重保护。

步骤2，当主控板正常运行时，主控板不间断地发出检测信号给电机前级检测电路，电机前级检测电路利用接收到的检测信号判断变频器与抱闸控制电路的工作状态是否正常，若正常，则变频器与抱闸控制电路开始工作，否则，主控板输出信号关断变频器与抱闸控制电路，则电机无法响应任何操作，此为第二重保护。

步骤3，当变频器与抱闸控制电路正常工作后，使用者根据要求选择程控或者本控的工作方式，在程控方式下，上位机(通过第一RS485标准串口)发送正常的旋转及转速指令给主控板命令响应单元,主控板命令响应单元正常响应上位机指令并(通过第二RS485串口通讯模块)将旋转及转速指令发送至变频器，从而控制电机旋转，达到电机转速和电机安全旋转有效控制的目的，继而实现远程操作功能；若上位机(通过第一RS485标准串口)发送异常的旋转及转速指令给主控板命令相应单元或主控板命令响应单元无法响应上位机指令，变频器与抱闸控制均处于关断状态继而电机处于停止状态，抱闸处于关断状态，此为第三重保护；在本控方式下，将开关控制盒与主控板相连，通过操作开关控制盒可以直接操控电机的旋转状态及转速。

无论是程控方法或本控方法只要上述步骤中出现异常情况，电机均不能响应主控板发出的控制信号，从而避免了响应单元接受到错误运行指令使电机误动作，而造成不必要的损失和伤害。

实现本发明方法所应用的系统包括上位机、主控板、开关控制盒、主控板自检电路、正常检测电路、变频器、电机控制电路、抱闸控制电路、RS485串口通讯模块，被控对象为电机；

上位机：用于发送速度和旋转指令和接收主控板之间的反馈信息。

主控板：用于接收上位机发送的速度和旋转指令，将接收到的指令通过第二RS485标准串口发送给变频器，以及接收变频器的反馈信息；

开关控制盒：用于本控状态下，直接发送旋转速度等指令给变频器；

主控板自检电路：当主控板上电后首先自行判断主控板的工作状态，主控板工作正常，则主控板上正常工作指示灯点亮，若主控板工作异常，则主控板内部自行复位，若复位后主控板工作中正常，则主控板正常工作指示灯点亮，若自行复位后主控板仍然工作异常，则判定主控板异常，此时点亮主控板异常指示灯，此时需要人为排除故障；

正常检测电路：主控板自检通过后，正常检测电路开始工作，主要作用是判定判定变频器及抱闸电路前级控制信号是否正常，若工作正常则变频器及抱闸控制开始工作，若工作异常则变频器停止工作，抱闸控制处于关断状态；

变频器：通过第二RS485标准串口与主控板进行通信，接收主控板的指令，直接控制电机的旋转和速度，并将电机的速度和旋转信息反馈给主控板；

电机控制电路：响应变频器的旋转和转速指令；

抱闸控制电路：接收主控板的电信号，直接控制电机的刹车工作状态；

所述RS485串口通讯模块，其包括：第一RS485标准串口和第二RS485标准串口。

所述正常检测电路包括电机正常检测电路和抱闸正常检测电路。

所述通讯电路包括上位机通讯电路与变频器通讯电路。

主控板自检电路如图1所示，该电路中包括:电阻R62、R63、R64、R65、R66；光耦B18；电容C81、C83、C84、C85；二极管V6；场效应管V7；继电器K2；当主控板上电后，单片机发出正常检测信号通过电阻R62与光耦相连，光耦导通后，场效应管(V7)的栅极(G)处于高电平状态，此时将24V-由源级(S)送入漏级(D)继电器K2线圈得电闭合，K2触点COM端与NO端导通，输出自检正常信号，主控板自检正常，同时自检信号正常指示灯点亮，主控板正常工作；若主控板工作异常，继电器K2触点COM端与NC导通，输出自检异常信号，此时主控板异常检测控制信号灯点亮，提示主控板工作异常；R65、C84与R66、C85等阻容元件作用于继电器的触点电路中，起到了灭弧的作用，使触点通断的安全性得到保障。V6作为吸收二极管作用于电路中给反电势形成回路，防止K2线圈断开时产生的反电势对电路造成影响或损坏元器件。本自检方式采用场效应管作为电子开关，其最主要的原因是该方式控制稳定，安全性高，同时防止电压二次击穿。

通讯电路如图2所示包括：电阻R15、R16、R17、R18；电容C26、C27；收发器D4；数字隔离器B2；该电路中上位机通过双向收发器D4将旋转指令与旋转频率通过数字隔离器B2发送给主控板，主控板将变频器反馈的旋转指令与旋转频率通过数字隔离器B2通过收发器D4反馈给上位机形成一个闭环的通讯收发过程，在此过程中上位机通讯电路与变频器通讯电路一致，只是上位机通讯电路执行的第一RS485标准串口的通讯波特率为9600bit/s，变频器通讯电路执行的第二RS485标准串口的通讯波特率为19200bit/s。

控制电路如图3所示包括：排阻R31；电容C47；收发器D7；正常检测电路与电机控制电路和抱闸控制电路中采用SN74hc245芯片作为驱动芯片，其是一种在单片机系统中常用的驱动器，三态输出八路收发器，它在电路中的作用是：增加单片机I/O口的驱动能力，被控对象为固态继电器(正常检测固态继电器为SSR1与SSR4；电机控制固态继电器为SSR2；抱闸控制继电器为SSR3),当主控板工作正常后，单片机通过SN74hc245芯片将正常的检测控制信号送出，使固态继电器(SSR1与SSR4)响应后处于开通并正常工作，该正常检测方式直接有效，从根本上起到保护电机输入的作用，而且所选用的是固态继电器作为开关进行控制保护，无论从结构、控制、稳定性还是长远工作状态来看，在起到根本保护的同时，其优势远大于电磁继电器，在遇到紧急情况时，能快速关断正常检测电路，从而保证整个控制方式的安全，因而显得尤为的重要。

程控模式下，上位机将电机旋转及转速指令通过第一RS485标准串口发送给主控板，主控板响应该指令，并通过第二RS485标准串口发送给变频器，变频器响应该指令后输出给电机控制端，电机控制端响应主控板送出的正常启停信号，同时抱闸控制端正常响应，完成电机启停。在电机启动时，主控板先发出打开抱闸控制开关信号，约0.5S后发出电机控制开关信号，该逻辑符合电机的运行时序，即电机运行时，抱闸控制开关先打开，随后电机运行；停止时，电机控制开关先关闭，电机运行停止，0.5S后抱闸控制开关关闭，电机转子锁住；运行过程完毕；

本控模式下，选择电机旋转要求的速度开关，通过主控板，直接与变频器内部所设置的高速、中速、低速相连接，当主控板自检正常、发出正常检测信号使正常检测电路正常工作后，按下开关控制盒上所需要的转速按钮，直接通过变频器本身的频率设置来输出电机所需要的转速，同理自检、正常检测、抱闸与电机控制等环节出现故障，与程控状态一样，电机均不响应任何控制。

综上所述，程控状态与本控状态均能有效的保护电路的完整与安全性，使电机运行在一个安全的可控环境中。

有益效果：

1、本发明控制系统中正常检测电路、电机与抱闸控制电路均采用固态继电器控制，其优势在于：没有使用机械触点，所以寿命很长、可靠性与安全性很高，同时响应速度更快。

2、本发明主控板上电后会自检，其作为第一重保护电路，可以很直观的通过状态指示灯观察到当前电路的工作状态。

3、本发明的正常检测电路作为第二重保护电路，可以反应出控制信号是否正常，若控制信号正常则其内部固态继电器工作指示灯会点亮，反之则会熄灭；当出现主控板工作异常状况，即使上位机发出旋转指令，正常检测的阈值因为没有输出，关断检测电路，这样可以有效的控制变频器的输入，从而直接限制电机旋转，从根本上保证整个电路的安全。

4、采取电机与抱闸信号独立控制，此作为第三重保护，可以直接按照时序控制电机的启停状态，即：松开电机抱闸→电机旋转→电机停止→关闭电机抱闸；电机抱闸遵循先打开后关闭的原则，之间有0.5S的延时，符合电机启停的逻辑控制，从根本上保护电机，防止电机堵转抱死等情况的发生。

5、本发明方法具有双重工作方式：1、程控方式下主控板响应上位机速度调节控制，并通过第二RS485标准串口和变频器通讯，使电机执行主控板中所设置的高速、中速、低速运行；2、本控方式下，通过开关控制盒与主控板实现电机与抱闸控制的启停功能，此时通过设置变频器本身的高速、中速、低速同样可以实现对电机转速调节和启停的安全控制，使用者根据使用需求，可以自由选择。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电机转速安全调节控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，上电后，主控板自检电路检测当前主控板的工作状态是否正常，若正常，则正常工作指示灯点亮，主控板正常运行；若工作异常，则异常检测指示灯闪烁，指示主控板运行故障；此时主控板自行排除故障，若故障排除成功，则异常检测指示灯熄灭，正常工作指示灯点亮；若故障仍然存在，异常检测指示灯由闪烁状态变为常亮状态，此时需要人为手动排除故障，直至主控板运行正常，其正常工作指示灯点亮；

步骤2，当主控板正常运行时，主控板不间断地发出检测信号给电机前级检测电路，电机前级检测电路利用接收到的检测信号判断变频器与抱闸控制电路的工作状态是否正常，若正常，则变频器与抱闸控制电路开始工作，否则，主控板输出信号关断变频器与抱闸控制电路，则电机无法响应任何操作；

步骤3，当变频器与抱闸控制电路正常工作后，使用者根据需求选择程控或者本控的工作方式，在程控方式下，上位机发送旋转及转速指令给主控板命令响应单元，主控板命令响应单元正常响应上位机指令并将旋转及转速指令发送至变频器，从而控制电机旋转，实现远程操作；若上位机发送设定阈值范围之外的旋转及转速指令给主控板命令响应单元或主控板命令响应单元无法响应上位机指令，则控制变频器与抱闸控制电路均处于关断状态继而电机处于停止状态，抱闸处于关断状态；在本控方式下，将开关控制盒与主控板相连，通过操作开关控制盒来直接操控电机的旋转状态及转速。

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