CN2711986Y - 电机智能控制箱 - Google Patents

Abstract

电机智能控制装置，包括继电器开关、由模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和MCU构成的弱电控制装置构成，将继电器的开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和MCU构成的弱电控制装置集成在一个箱体内，强电控制电路回路和弱电控制之间的I/O接口电路中设有缓冲电路；I/O接口电路包括模拟量和开关量的输入、输出接口，A/D转换电路，其输出连接电机的控制回路，另设有电机或所控制的工作母机的传感器电路，连接I/O接口电路，将电机或所控制的工作母机通过传感器将信号传入MCU，对电机运行数据参数进行监测。本装置控制回路具有一定典型性、先进性和可扩展性，有先进的保护特性。

Description

电机智能控制箱

                           技术领域

本实用新型涉及一种电机智能控制的方法和装置，尤其是将微处理器(MCU)与二次控制电路一体化控制的方法及其装置。本实用新型电机智能控制箱提供安全可靠的电机智能控制，并能对电机运行情况进行自动监护。

                           背景技术

随着信息时代的发展，对电机等伺服控制装置的智能控制提出了愈来愈高的要求。当前，无论在厂家制作还是现场安装，电机控制箱(主要是继电器等电器控制装置)和智能控制器都被分成两个箱体，电机控制箱上预留可以与智能控制器通信的接口或插口。实际上这种接口或插口给设计人员的设计，厂家生产及用户使用维护带来了很多不必要的麻烦。

专利申请03123603提供一种电机控制装置及电机控制方法，数据缓存器(BF1～BFn)被分别分配有特定的存储器地址，地址解码器通过对被输出到地址总线)的存储器地址进行解码，并对对应的数据缓存器输出写入有效信号，来把DMA传输的数据写入数据缓存器。当数据被写入到任意一个的数据缓存器时，程序装置电路把根据数据缓存器(BF1～BFn)的数据作成的控制数据存储在移位寄存器中，并与时钟同步，逐位地向串行传输线路发送。由此，可不增加对CPU的负荷，高效地向驱动电机的驱动装置进行控制数据的串行传输。

专利申请99815590涉及保护电机及其各个控制电路的系统和方法，其中可以区分冲击电流的情况是由电机上的过载还是短路引起的。这种区分由保护电机及其控制电路的系统来实现，电机速度控制通过一组开关(Ch)来实现，系统包括一个控制中心，它能够测量每个开关(Ch)的电流传导时间，测量由一个开关(Ch)开始传导到冲击发生之间所经过的时间，从而能够确定该冲击电流是由电机过载引起的，还是由短路造成的。本实用新型也涉及一种保护电机及其控制电路的方法，其速度控制通过一组开关(Ch)来实现。

专利申请99104554多台降压启动全压运行的各式鼠笼式大型交流电动机的集中控制系统。其特点是采用短时工作制方式，比以前启动装置参与运行的设计方案(即一台电机配一套起动装置的方案)。

专利申请00104004和00104003提供的接口模块允许用户遥控设定由电机控制驱动的电机的预定数目的工作参数。接口模块包括具有多个与其相连的输入设备的微控制器。每个输入设备为微控制器提供控制信号，相应地，微控制器据此产生指令信号。通讯链接通过网络将指令信号由微控制器发送到电机控制。

现有技术还包括若干将MCU控制可控制执行机构或装置，如涉及阀的启闭控制、电机的变速等，如中国专利01244220公开的用于燃气管路上的IC卡模式煤气表中的燃气智能控制装置的电机开关阀。但其强电与弱电控制部分还是分开的。

现有技术涉及的在微观上提供了电机控制装置及电机控制方法，实际上现有技术还包括如电机的调速、伺服控制等方法，但并没有将MCU和电机的控制电路回路紧密结合并形成一种控制功能更强，适用范围更广的强电与弱电结合的智能电器控制方法和装置。

                           发明内容

本实用新型的目的是：提供一种电机智能控制的方法和装置，将强电控制部分和智能控制部分集成在一起，控制功能更强，适用范围更广，设计制作更为方便的电机智能控制的方法和装置，本实用新型的目的还在于：能提供一种输出不仅是开关量，而且能提供模拟或数字量参数的电机智能控制的方法和装置。

本实用新型的目的是这样实现的：电机智能控制的方法和装置，将继电器开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和MCU智能控制芯片构成的弱电控制集成到一个箱体内，强电控制电路回路和弱电控制之间的I/O接口电路中设有缓冲电路。弱电控制部分一般由强电提供电源，因此，本实用新型只需要提供电机容量及智能化监控要求即可构成普适的电机智能控制装置，使设计人员的设计，厂家生产及用户使用都十分方便。

强电控制电路中包括继电器的启闭、倒相控制电路、延时或发热断开、控制电机转速或阀门开度的模拟量或数字量输出电路，构成执行机构。

箱内设MCU和电机的控制回路，两者通过执行机构电路联系起来，MCU由220V交流电供电，电源取用十分方便，MCU的I/O接口主要是模拟量和开关量的输入、输出接口，包括缓存电路、A/D转换电路，通过执行机构即可提供控制电机的控制回路，通过I/O接口将电机或所控制的工作对象通过传感器将信号传入MCU，又能对电机运行状态和数据参数进行监测。

MCU可以通过通信接口保证它能与上位机及其它网络进行通信，实现联动或各智能子系统联网的功能。通过电机智能控制箱可以在电机所在现场进行操作，如果智能控制箱的面板设有显示屏或液晶屏，可以显示系统操作参数，运行信息，故障信息等，也可以修改系统程序。电机智能控制箱设有上位机，维护人员可以在控制室里远程监控电机的运行，电机控制回路可以实现电机的手动控制、自动控制，通过设置遥控钮或上位机实现遥控功能。

MCU数据存储器地址，地址解码器通过对被输出到地址总线的存储器地址进行解码，并对对应的数据缓存器输出写入有效信号，来把DMA传输的数据写入数据缓存器。当数据被写入到任意一个的数据缓存器时，控制程序根据数据缓存器(BF1～BFn)的数据作成的控制数据存储在移位寄存器(46)中，并与时钟同步，逐位地向串行传输线路(20)发送。可不增加对CPU的负荷，高效地向驱动电机的驱动装置进行控制数据的串行传输。

允许用户遥控设定由电机控制驱动的电机的工作参数。微控制器据此产生指令信号。通讯链接通过网络将指令信号由微控制器发送到电机控制

本实用新型的特点是：控制回路具有一定典型性先进性和可扩展性，通过设定可实现全压启动、软启动；软停车，并可以节能运行，有先进的保护特性，如果运行中出现过流过压缺相等故障，能切断并显示相应状态。

电机智能控制箱具有良好的电磁兼容性运行可靠信号传输的距离较远。

本实用新型的典型应用是：三防通风方式转换系统、通风空调系统、智能建筑的BA系统、化工厂动力监控系统、自来水厂的自动化系统、发电厂监控系统等。

                           附图说明

图1为本实用新型原理框图

图2为本实用新型控制器框图

图3为本实用新型电机控制原理图

图4为本实用新型电机控制箱的一次电路(强电电路)图

图5为本实用新型电机控制箱的二次电路(控制强电电路)图

图6为本实用新型电机控制箱弱电控制电路图，即图2的电路实施例图

弱电控制的MCU的I/O接口电路图，包括模拟量和开关量的输入、输出接口，包括缓存电路电路图

低压断路器QF(C65AD-10A/3P型)、接触器KM(B9、3TH8031R)、热继电器KH和FR(T16、6.3-9)型、熔断器FU(RL8-16)、万能转换开关SA(LW12-16)、转换开关SK(JWL2-22)、各种信号灯HG、HW、HLF、HLZ、HLR(AD11-25)、中间继电器KA(JQA-10F)、各种控制按钮SS、SF、SA(LA25、LA19)、接地PE、防火阀YF(70或280摄氏度)、SLF、SLZ是阀门自带的限位开关，当阀门开或关到一定位置时动作。

如图2、图6所示，本实用新型可以选用Microchip PIC18FXX31或16G系列的单片机，支持ACIM和BLDC先进电机控制应用。可帮助不同经验层次的设计人员利用Microchip的产品，轻松完成高性能电子电机控制设计。也可以使用如Microchip的新型18引脚PIC16F716单片机，其它Microchip电机控制产品包括：8位PIC18FXX31系列，适合低成本的先进BLDC和ACIM电机控制应用；16位dsPIC30F DSC电机控制和功率转换系列，适用于精度更高、运行速度更快或无传感器控制的电机控制应用；PIC16F7X7 8位单片机系列，适合对使用感应电机的应用进行高效控制；以及全系列具有扩展温度范围的MOSFET驱动器、风扇管理器和模拟外设(如运算放大器和温度传感器等)。

上述单片机可以通过I/O口的输出，连接步进伺服电机控制或直流电机调速器对其进行控制。I/O的典型电路如8255，同时还可以设有A/D或D/A转换电路。

图6所示，执行机构电路、驱动电路也可以使用TL25系列功率管。亦如L9110是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电器器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动继电器工作，控制电机的正反向运动。

L9110具有较大的电流驱动能力，每通道能通过750-800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5-2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降；可以直接驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管的使用。

Claims (6)

1、电机智能控制装置，包括继电器开关、由模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和MCU构成的弱电控制装置构成，其特征是将继电器的开关、模拟放大输出电路或数字量输出的强电控制和MCU构成的弱电控制装置集成在一个箱体内，强电控制电路回路和弱电控制之间的I/O接口电路中设有缓冲电路；I/O接口电路包括模拟量和开关量的输入、输出接口，A/D转换电路，其输出连接电机的控制回路，另设有电机或所控制的工作母机的传感器电路，连接I/O接口电路，将电机或所控制的工作母机通过传感器将信号传入MCU，对电机运行数据参数进行监测。

2、由权利要求1所述的电机智能控制装置，其特征是弱电控制装置的电源为220交流电。

3、由权利要求1所述的电机智能控制装置，其特征是强电控制电路中包括继电器的启闭、倒相控制电路、继电器延时或发热断开装置、控制电机转速或阀门开度的模拟量或数字量输出电路，构成执行机构。

4、由权利要求1所述的电机智能控制装置，其特征是MCU设有与之连接的通信接口，并连接到上位机。

5、由权利要求1所述的电机智能控制装置，其特征是MCU的数据存储器地址解码器输出连接到地址总线的存储器地址，并对对应的数据缓存器输出写入有效信号，将DMA传输的数据写入数据缓存器。

6、由权利要求1所述的电机智能控制装置，其特征是智能控制箱的面板设有显示屏或液晶屏。

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