DE60023778T2

DE60023778T2 - Interfacemodul für ein Motorsteuerungssystem

Info

Publication number: DE60023778T2
Application number: DE60023778T
Authority: DE
Inventors: Charles Theodore New Berlin Younger; Thomas Michael Brookfield Ruchti; Erik William Greendale Linske
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2020-03-11
Also published as: EP1037374A2; DE60023778D1; EP1037374A3; EP1037374B1; JP2000298504A; CN1267126A; US6160365A; BR0000826A; CN1237699C

Description

Hintergrund und Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Motorsteuersysteme und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Interface-Modul, welches einem Benutzer gestattet die Betriebsparameter eines Wechselstrominduktionsmotors von einer entfernten Stelle einzustellen.
Es gibt zwei grundsätzliche Möglichkeiten zur Steuerung des Startens, des Stoppens und der Geschwindigkeit eines Wechselstrominduktionsmotors. Bei der ersten Möglichkeit wird eine einstellbare Frequenzsteuervorrichtung (einstellbarer Frequenzkontroller) an den Wechselstrominduktionsmotor angeschaltet. Die einstellbare Frequenzsteuervorrichtung weist einen Wechselrichter bzw. Inverter auf, der Festkörperschalter verwendet, um Gleichstromleistung in eine abgestufte Wellenform besitzende Wechselstromleistung umzuwandeln. Ein Wellenformgenerator erzeugt Schaltsignale für den Inverter, und zwar unter Steuerung eines Mikroprozessors. Obwohl die Steuervorrichtung mit einstellbarer Frequenz in effizienter Weise die Motordrehzahl und die durch einen Wechselstrominduktionsmotor verbrauchte Energie steuern, kann die Verwendung von Steuervorrichtungen dieser Bauart sich aus Kostengründen verbieten. Da ferner bei vielen Anwendungsfällen der Wechselstrominduktionsmotoren keine ausgeklügelte Frequenz- und Spannungssteuerung erforderlich ist, wurde eine alternative zu den Steuervorrichtungen mit einstellbarer Frequenz entwickelt.
Eine alternative Möglichkeit für die Steuervorrichtung mit einstellbarer Frequenz ist der so genante "Weichstarter" (soft starter). Weichstarter arbeiten auf dem Prinzip der Phasensteuerung, wodurch die Dreiphasenhauptversorgung für den Wechselstrominduktionsmotor mittels antiparaleller Thyristorschalter in jeder Versorgungsleitung gesteuert wird. Bei der Phasensteuerung werden die Thyristorschalter in jeder Versorgungsleitung "gezündet", um die Fraktion oder den Bruchteil des Halbzyklus über den Strom hinweg zum Motor geleitet wird (bekannt als die Leitungsperiode) zu steuern. Die nicht leitende Periode jedes Halbzyklus (bekannt als der Hold-off Winkel oder die Notch Width) ist sichtbar als eine Kerbe (Notch) in der Spannungswellenform an jedem Motoranschluss. Während dieser Periode fließt kein Strom zu den Motoranschlüssen. Um die nicht leitende Periode zu beenden, werden die Thyristorschalter in der Versorgungsleitung zu den Motoranschlüssen gezündet, um ihre Leitung wieder zu starten. Die Leitung durch die Thyristorschalter setzt sich fort, bis der Strom in irgendeinem Punkt im nächsten Halbzyklus wiederum Null wird und die Thyristorschalter sich wieder öffnen. Gemäß den Prinzipien der Phasensteuerung kann durch Verändern der Zeitdauer der nicht leitenden Periode die zum Wechselstrominduktionsmotor gelieferte Spannung und der Strom gesteuert werden. Es ist bekannt einen einzigen Mikroprozessor zu verwenden, um die Thyristorschalter zu zünden, um so die Spannung und den Strom geliefert an den Wechselstrominduktionsmotor zu steuern.
Zur genauen Steuerung des Startens, Stoppens und der Drehzahl des Wechselstrominduktionsmotors müssen die in Steuervorrichtung mit einstellbarer Frequenz und in Weichstartern verwendeten Mikroprozessoren, extensive Steueralgorythmen ausführen. Eine hohe Leistungsfähigkeit besitzende Mikroprozessoren sind notwendig, um die zahlreichen Rechnungen durchzuführen, die für eine akzeptable Rechengeschwindigkeit erforderlich sind. Die Kosten für Mikroprozessoren mit hoher Leistungsfähigkeit sind teuer und vergrößern die Gesamtkosten der Motorsteuerung. Es ist daher außerordentlich erwünscht ein Motorsteuersystem vorzusehen, welches die erwünschte Motorsteuerung mit geringeren Kosten vorsieht.
Zudem beschränkt die Verwendung eines einzigen Mikroprozessors in der Motorsteuerung die Flexibilität einer solchen Motorsteuerung. Bislang wurden Motorsteuerungen als einzige integrale Einheiten gebaut. Derartige Einheiten sehen begrenzte Eingabe- und Ausgabeoptionen für den Benutzer vor. In Folge dessen beschränken die Motorsteuerung des Standes der Technik die Fähigkeit des Benutzers bestimmte Betriebsparameter zu überwachen oder aber es ist spezielle Hardware erforderlich um bestimmte Betriebsparameter dargestellt oder angezeigt oder gesteuert zu erhalten. Es ist daher außerordent lich erwünscht eine Motorsteuerung vorzusehen, die eine größere Flexibilität für die Benutzer gestattet.
US-A-5 493 468 offenbart eine Mehrfachkontaktierungsinstallation wo jede Kontaktiervorrichtung einen Überstromschutz vorsieht. Die Kontaktiervorrichtung (Kontaktoren) werden durch eine Steuervorrichtung gesteuert, die als eine Drucktastenstation arbeiten kann und dem Benutzer die Steuerung des Betriebs der Kontaktiervorrichtung mittels von Druckknöpfen gestattet.
US-A-5 764 023 offenbart eine Schaltung zur Steuerung des Betriebs eines Motors und zwar mit je einer voreingestellten Steuerroutine implementiert, um die Zeitsteuerung des Motors gemäß gewünschter oder Sollbetriebsparameter zeitlich zu steuern. Die Steuerschaltung überwacht den Betrieb des Antriebs und nimmt die Leistung vom Antrieb wenn erforderlich weg.
EP-A-0 774 821 behandelt einen Motorstarter, der ein Betriebsmechanismus umfasst, und zwar zum Öffnen und Schließen von trennbaren Kontakten ansprechend auf ein Auslösesignal. Die Bedingungen unter denen der Betriebsmechanismus arbeitet, werden mindestens zum Teil durch einen Benutzer eingestellt.
US-A-5 789 894 offenbart eine Festkörpermotorsteuerung, die eine Kick-Start-Schaltung einschließt.
US-A-5 592 057 offenbart ein Benutzerinterface für einen Schrittmotor und Servomotorindexer der eine Kippvorrichtung und eine Drehvorrichtung als Benutzereingänge aufweist.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es erwünscht ein Motorsteuersystem vorzusehen, welches eine verteilte Verarbeitung verwendet, um die Kosten zu reduzieren und die Leistungsfähigkeit des Motorsteuersystems zu erhöhen.
Es ist ferner erwünscht ein Motorsteuersystem vorzusehen, welches die Flexibilität für die Benutzer des Systems erhöht.
Ferner ist es erwünscht eine Eingabe/Ausgabevorrichtung für ein Motorsteuersystem vorzusehen, wobei diese einfach zu benutzen und preiswert in der Herstellung ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Interface-Modul gemäß Anspruch 1 vorgesehen, um dem Benutzer zu gestatten die Betriebsparameter einzustellen, und zwar eines Motors angetrieben durch eine Motorsteuerung.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen, und zwar zum Einstellen der Betriebsparameter eines Motors gemäß Anspruch 17.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen eine bevorzugte Konstruktion der vorliegenden Erfindung bei der die obigen Vorteile und Merkmale klar offenbart sind sowie auch weitere Vorteile und Merkmale, sich ohne Weiteres aus der folgenden Beschreibung des veranschaulichten Ausführungsbeispiels ergeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Motorsteuersystems;
2a und 2b schematische Ansichten eines Weichstarters für das Motorsteuersystem der 1;
3 ein Flussdiagramm der durch einen Computer ausführbaren Befehle für den Mikroprozessor des Weichstarters der 2a;
4 ein Flussdiagramm der Intitalisierungssubroutine für die durch den Computer ausführbaren Befehle gemäß 3;
5 ein Flussdiagramm der Nullspannungskreuzungs- bzw. Durchgangssubroutine (Zero Voltage Cross subroutine) für den Computer;
6 ein Flussdiagramm der Überlastsubroutine (Overload subroutine) für die Computer ausführbaren Befehle der 3;
7 ein Flussdiagramm der Hauptsubroutine (Main subroutine) für die durch den Computer ausführbaren Befehle gemäß 3;
8 ein Flussdiagramm der normalen Rampen- bzw. Anstiegsstartsubroutine (Normal Ramp Start subroutine) der Hauptsubroutine der 7;
9 ein Flussdiagramm der Pumpenstartsubroutine (Pump Start subroutine) der Hauptsubroutine der 7;
10 ein Flussdiagramm der Konstantstromstartsubroutine (Constant Current Start subroutine) der Hauptsubroutine der 7;
11 ein Flussdiagramm der Umgehungs- oder Bypasssubroutine (Bypass subroutine) der Hauptsubroutine der 7;
12 ein Flussdiagramm der Stopsubroutine (Stop subroutine) der Hauptsubroutine der 7;
13a und 13b graphische Darstellung der Spannung an und des Stromes durch den antiparallelgeschalteten SCR in 1 als Funktion der Zeit;
14 eine Vorderansicht eines Dateninterface-Moduls für das Motorsteuersystem;
15 ein Schema des Dateninterface-Moduls der 14;
16 ein Flussdiagramm der durch den Computer ausführbaren Befehle für den Mikrocontroller des Dateninterface der 15;
17 ein Flussdiagramm der Hauptsubroutine für die durch den Computer ausführbaren Befehle der 16;
18 eine schematische Darstellung der durch das Dateninterface-Modul der 14 dargestellten oder angezeigten Schirmdarstellungen (screens);
19 ein Flussdiagramm der Implementiere/Dekrementieresubroutine (Increment/Decrement subroutine) der durch den Computer ausführbaren Befehle der 16;
20 ein Flussdiagramm der Startsubroutine der durch den Computer ausführbaren Befehle der 16;
21 ein Flussdiagramm der Stoppsubroutine der durch den Computer ausführbaren Befehle der 16;
22 eine Vorderansicht eines Interface-Moduls für das Motorsteuersystem;
23 eine schematische Darstellung eines Interface-Moduls der 22;
24 ein Flussdiagramm der durch den Computer ausführbaren Befehle für den Mikrocontroller des Interface-Moduls der 22;
25 ein Flussdiagramm der Hauptsubroutine der durch den Computer ausführbaren Befehle der 24;
26 eine isometrische Explosionsansicht eines Tasten- oder Tastenmoduls für das Motorsteuersystem;
27a–27c Vorderansichten von Overlays bzw. Überlageschichten für das Tastenmodul der 26;
28 eine schematische Ansicht des Tastenmoduls der 26; und
29 ein Flussdiagramm von durch den Computer ausführbaren Befehlen für den Mikrocontroller des Tastenmoduls der 28.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Unter Bezugnahme auf nach 1 wird ein Motorsteuersystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Motorsteuersystem 10 weist eine predominante Motorsteuerung auf, wie beispielsweise einen Weichstarter (Softstarter) 14, gezeigt in den 2a bis 2b, der einen Wechselstrominduktionsmotor 16 mit einer Wechselstromquelle 18 koppelt, was im Folgenden beschrieben wird. Wie man am besten in den 1 bis 2 erkennt, ist der Weichstarter 14 über einen Bus 20 mit einem Netzwerk verbunden.
Das Motorsteuersystem 10 kann eine Vielzahl von periphären Motorsteuerungen aufweisen, wie beispielsweise eine Benutzereingabe und Anzeigeeinheit 22, die mit dem Netzwerk durch ein Netzwerk-Interface 24 verbunden ist. In ähnlicher Weise kann ein programmierbares Eingabe/Ausgabemodul 26 mit dem Netzwerk durch Netzwerk-Interface 24 verbunden sein. Zudem kann das Drucktasten- oder Tastenmodul 28 mit dem Netzwerk durch Netzwerkinterface 24 verbunden sein. Es will ins Auge gefasst, dass das Motorsteuersystem 10 den Weichstarter 14 aufweist und irgendeine Kombination von folgendem:
ein Benutzereingabe- und Anzeigemodul 22, ein programmierbares Eingabe/Ausgabemodul 26 und/oder einem Tastenmodul 28 abhängig von den durch den Benutzer bestimmten Überlegungen.
Die Kommunikationen oder Nachrichtenübertragungen zwischen dem Weichstarter 14, der Benutzereingabe und Anzeigeeinheit 22, dem programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 und/oder dem Tastenmodul 28 über das Netzwerk muss derart gemanaged werden, dass sämtliche Kommunikationen zwischen den verschiedenen Motorsteuerungen erfolgen können. Infolge dessen muss ein Protokoll ausgewählt werden, um die Übertragung oder die Sendung von Signalen über das Netzwerk zu steuern, um zu verhindern dass mögliche Kollisionen von Paketen von Informationen verhindert werden. Es will ins Auge gefasst, dass das Protokoll ein Serienprotokoll ist derart, dass jede Motorsteuerungen dem einem Netzwerk angebracht ist unter Verwendung eines konventionellen, universellen, asynchronen Empfänger/Senders (universal asynchronous receiver/transmitter) und dass die individuellen Pakete von Informationen oder Signale in Serie übertragen werden können.
Wie es üblich ist, besitzt der Wechselstrominduktionsmotor 16 (AC induction motor) drei Wicklungen. Jede Wicklung des Wechselstrominduktionsmotors 16 ist betriebsmäßig mit einer entsprechenden Versorgungsleitung 30 bzw. 32 bzw. 34 von einer Wechselstromquelle 18 an Motoranschlüssen 36 bzw. 38 bzw. 40 verbunden. Antiparallele; gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR's = silicon controlled rectifiers) oder Thyristorschalter 42, 44 und 46 sind ebenfalls vorgesehen. Jeder Thyristorschalter 42, 44 und 46 besteht aus einem Paar von umgekehrt (invers) verbundenen SCR's und zwar verwendet zur Steuerung der Spannung an, und des Stromes durch eine zugehörige Versorgungsleitung 30 bzw. 32 bzw. 34, was seinerseits den Strom geliefert an und die Spannung angelegt an die Motoranschlüsse 36 bzw. 38 bzw. 40 des Wechselstrominduktionsmotors 16 ändert.
Die Anschlussspannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 des Wechselstrominduktionsmotors 16, die Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C und die Leitungsströme I_A, I_B und I_C sind identisch aber sind für 120 Grad außer Phase miteinander. Beispielsweise auf die 2b und 13a bis 13b Bezug nehmend wird die Anschlussspannung V_T am Motorterminal 36 mit dem Leitungsstrom I_A und der Versorgungsspannung V_A von der Wechsel stromquelle 18 verglichen. Wie bekannt, ist die Wellenform der Versorgungsspannung V_A sinusförmig. Wenn Phasensteuerung erfolgt, so ist die Anschlussspannung V_T im allgemeinen identisch zur Versorgungsspannung V_A mit der Ausnahme während einer kleinen nicht leitenden Zeit oder Kerbe mit einer Dauer γ die in jedem Halbzyklus der Versorgungsspannung V_A eingeführt ist. Die Kerbe (Notch) γ wird in die Versorgungsspannung V_A jedes Mal dann eingeführt, wenn der Leitungsstrom I_A auf Null abfällt. Der Leitungsstromsstrom I_A bleibt auf Null bis zum Ende der Kerbe γ, wobei zu dieser Zeit der Leitungsstrom I_A eine pulsierende Wellenform fortsetzt.
Der Versorgungsleitungsstrom I_A wird durch die Dauer der Kerbe γ gesteuert. Während der Kerbe γ betätigt der Thyristorschalter 42, der den Motoranschluss 36 mit der Wechselstromquelle 18 verbindet, eine offene Schaltung derart, dass anstelle der sinusförmigen Versorgungsspannung V_A am Motoranschluss 36 eine interne motorerzeugte Gegen-EMF-(EMK)-Spannung gesehen werden kann. Die Gegen-EMK-Spannung wird im Allgemeinen gleich der Quellenspannung V_A minus den Spannungsabfall V_AD am Thyristorschalter 42.
Es ist bekannt, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt einen Wechselstrominduktionsmotor 16 auf seine Betriebsdrehzahl zu bringen. Die erste Lösungsmöglichkeit besteht im Folgenden: Leitungsströme I_A, I_B und I_C werden allmählich über eine Zeitperiode hinweg erhöht. Um die Leitungsströme I_A, I_B und I_C angelegt an den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu erhöhen, wird die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 erhöht. Wenn die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 allmählich während jedes Halbzyklus erhöht wird, wird die Dauer der Kerbe (Notch) γ in den Spannungswellenformen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 reduziert. Zudem gilt folgendes: wenn die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 allmählich erhöht wird und der Motor 16 sich der Betriebsdrehzahl nähert, so steigen die Rück- oder Gegen-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 an. Folgendes wird ins Auge gefasst: sobald die Rück- oder Gegen EMK Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 einen vorbestimmten Wert übersteigen, wird angenommen, dass der Wechselstromin duktionsmotor 16 mit seiner vollen Betriebsdrehzahl arbeitet. Wenn der Motorstrom auf die FLA für den Wechselstrominduktionsmotor 16 abgefallen ist, so werden die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 sequentiell geschlossen. Wenn die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, so wird der Motoranschluss 36 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 verbunden, und zwar über die Versorgungsleitung 30, der Motoranschluss 38 des Wechselstrominduktionsmotors 16 wird direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 32 verbunden und der Motoranschluss 40 des Wechselstrominduktionsmotors 16 wird direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 34 verbunden.
Alternativ kann der Wechselstrominduktionsmotor 16 auf die Betriebsdrehzahl durch Vorsehen eines konstanten Stromes dafür gebracht werden. Es ist bekannt, dass der Leitungsstrom I_A, I_B und I_C der Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C um einen Winkel θ entsprechend dem Leistungsfaktor des Wechselstrominduktionsmotors 16 nacheilt. Die Leitungsströme I_A, I_B und I_C zum Wechselstrominduktionsmotor 16 werden aufrecht erhalten oder beibehalten, und zwar durch Beibehaltung der Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 derart, dass die Dauer der Kerbe γ aufrecht erhalten wird. Durch Aufrechterhaltung der Leitungsströme I_A, I_B und I_C für den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf einem vorbestimmten Pegel über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg, reduziert sich der Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16, wenn der Wechselstrominduktionsmotor 16 beschleunigt, und die Gegen-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 nähern sich den entsprechenden Quellenspannung V_A, V_B und V_C an. Folgendes wird ins Auge gefasst: Sobald die Gegen-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 einen vorbestimmten Wert übersteigen, werden die entsprechenden Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 sequentiell derart geschlossen, dass der Motoranschluss 36 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 30 verbunden wird, dass der Motoranschluss 38 des Motors 16 direkt mit der Wechselstrommquelle 18 durch die Versorgungsleitung 32 ver bunden wird, und der Motoranschluss 40 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Gleichstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 34 verbunden wird.
In bestimmten Anwendungsfällen wo der Wechselstrominduktionsmotor 16 dazu verwendet wird, um verschiedene Arten von Pumpen mit Leistung zu versorgen, und zwar von Pumpen zum Pumpen verschiedener Arten von dicken Strömungsmitteln, womit oftmals eine spezielle Anfahrsteigung (ramping) des Wechselstrominduktionsmotors 16 erwünscht, um Variationen im Drehmoment geliefert durch einen Wechselstrominduktionsmotor 16, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, zu begrenzen. Um ein nahezu konstantes Drehmoment während der Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16, während eines sogenannten „Pumpenstarts" aufrecht zu erhalten, ist es erwünscht den Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16 beizubehalten. Um den Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16 konstant zu halten, wird die anfängliche Dauer der Kerbe γγ aus einer durch den Benutzer ausgewählten anfänglichen Drehmomentausgangsgröße T2 für den Wechselstrominduktionsmotor 16 berechnet. Der Winkel θ zwischen dem Mittelpunkt der Kerbe γ und die anfängliche Nulldurchgangsspannung von jeder Versorgungsspannung V_A, V_B und V_C kann berechnet werden. Da man den Mittelpunkt der Kerbe γ kennt und ferner bekannt ist, dass die Kerbe jedes Mal dann auftritt, wenn ein zugehöriger Leitungsstrom I_A, I_B und I_C auf Null abfällt – anders ausgedrückt: bei minus γ/2, wobei γ die neue Kerbbreite ist – können die Thyristorschalter 42, 44 und 46 mit einer Periode von γ/2 nach dem Mittelpunkt θ, der zuvor bestimmt wurde, gezündet werden. Das Resultat ist Folgendes: wenn sich die Breite der Kerbe γ verändern kann, bleibt der Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16 konstant.
Alternativ kann ein „Pumpenstart" durch die Alphasteuerung erreicht werden. Bei der Alphasteuerung werden die Thyristorschalter 42, 44 und 46 nach einer Verzögerung von Alphagrad nach dem Auftreten von Nullversorgunsvolt an den entsprechenden Motoranschlüssen 36 bzw. 38 bzw. 40 gezündet. Ob wohl dies für die meisten Anwendungsfälle adäquat ist, bewirkt die Alphasteuerung einer kleinen Minorität von Motoren, dass diese nicht stabil werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann um eine erhöhte Stabilität während der Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 der Zündwinkel α geändert werden, und zwar proportional zu Änderungen des Phasenverzögerungswinkels φ der von einem Zyklus zum nächsten Auftritt. (Ein kompletter oder vollständiger Zyklus ist gleich 360 Grad). Insofern wird die proportionale Änderung des darauf folgenden Zündwinkels α gemäß der folgenden Beziehung vorgenommen: αi = αi-1 + P(φi – φi-1) Gleichung (1)wobei φ_i die Phasenverzögerung ist; φ_i-1 ist die vorherige Phasenverzögerung; P ist die proportionale Verstärkung, typischerweise zwischen 0,8 und 1,2; α_i ist der neue Zündwinkel; und α_i-1 ist der vorherige Zündwinkel.
Integrale Verstärkung wird sodann verwendet, um den Durchschnittswert des Zündwinkels α zu steuern, und zwar durch Änderung desselben langsam abhängig von der Zeit. Dies erfolgt durch hinzuaddieren eines zusätzlichen integralen Terms zur Gleichung (1), die dann zu Folgendem wird: αi = αi-1 + P(φi – φi-1) + I(αref – αi-1) Gleichung (2)wobei I die integrale Verstärkung ist und α_ref der gewünschte oder Sollzündwinkel ist.
Infolge dessen gilt folgendes: wenn der Zündwinkel α für eine sukzessive Zündung zu spät in dem Versorgunshalbzyklus (i.e. α_ref – α_i-1 < 0) auftritt, dann ist der Integralterm in Gleichung (2) negativ. Dies bringt sukzessive Zündwin kel α allmählich zu der gewünschten Position nach vorne. Wenn der Zündwinkel α zu früh in dem Halbzyklus auftritt, dann erhöht der positive Integralterm allmählich α über viele Zündungen und bringt α auf die gewünschte oder Sollposition.
Um den Effekt auf die Kerbe γ während des Pumpenstarts zu zeigen, kann die Gleichung (2) neu geschrieben werden, und zwar unter Verwendung der Terme oder Ausdrücke von aufeinander folgenden oder sukzessiven Kerbwinkeln γ. Dieser folgt durch Subtrahieren von φ_i von beiden Seiten der Gleichung (2) um folgendes zu ergeben: αi – φi = αi-1 – φi + P(φi – φi-1) + I(αref – αi–1) = αi-1 – φi-1 + φi-1 – φi + P(φi – φi-1) + I(αref – αi-1) Gleichung (3)
Dies kann wie folgt ausgedrückt werden: γi = γi-1 + (P – 1)Δφi + I(αref – αi-1). Gleichung (4)wobei Δφ_i die Änderung (φ_i – φ_i-1) im Phasenverzögerungs- oder Phasennacheilwinkel der sukzessiven Stromnullen ist. (current/zeros)
Die Gleichung (4) zeigt die notwendige Einstellung der Kerbe γ erforderlich zur Erzeugung einer glatten Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 um große Drehmomentvariationen zu vermeiden. Δφ_i ist die Änderung (φ_i – φ_i-1) im Phasennacheilwinkel von aufeinander folgenden Stromnullwerten. (current/zeros) Um das Drehmoment allmählich zu erhöhen, wird α_ref progressiv oder fortlaufend über die Beschleunigungsperiode des Wechselstrominduktionsmotors 16 hinweg reduziert.
Wiederum wird folgendes ins Auge gefasst: wenn die Gegen-EMK-Spannung an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 einen vorbestimmten Wert übersteigt, werden die entsprechenden Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 sequentiell derart geschlossen, dass der Motoranschluss 36 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 30 verbunden ist, dass der Motoranschluss 38 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 über die Versorgungsleitung 32 verbunden ist, und dass der Motoranschluss 40 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 über die Versorgungsleitung 34 verbunden ist.
Sobald der Wechselstrominduktionsmotor 16 auf der vollen Betriebsdrehzahl arbeitet und die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, wird in Betracht gezogen die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 derart zu überwachen, dass dann, wenn eine oder mehrere dieser Bypasskontaktiervorrichtungen ausfällt bzw. der entsprechende Thyristorschalter 42, 44 oder 46 zünden wird und die Verbindung des Wechselstrominduktionsmotors 16 mit der Wechselstromquelle 18 über die entsprechenden Versorgungsleitungen 30, 32 und 34 Aufrecht erhält.
Damit der Weichstarter 14 wie oben beschrieben funktionieren kann, führt der Mikroprozessor 48 eine Anzahl von vorbestimmten Funktionen aus, die in den im Computer ausführbaren Befehlen 60 gemäß 3 enthalten sind. Man erkennt folgendes: obwohl diese Funktionen als in Software implementiert beschrieben werden, wird ins Auge gefasst, dass die Funktionen auch in diskreter Hardware implementiert sein könnten, und auch eine Kombination von Festkörperhardware und Software ist möglich.
Unter Bezugnahme auf 2a erkennt man, dass der Mikroprozessor 48 mit dem Netzwerk durch einen Transceiver 63 verbunden ist. Der Transceiver 63 weist erste und zweite Eingänge T_XEN und T_X vom Mikroprozessor 48 auf und besitzt einen Ausgang R_X zum Mikroprozessor 48. Der Transceiver 63 gestattet den Mikroprozessor 48 Signale von den anderen Motorsteuerungen des Motorsteuersystems 10 über das Netzwerk zu übertragen (senden) und zu empfangen. Es wird ins Auge gefasst, dass der Transceiver 63 eine universelle, asynchroner Empfänger/Übertrager bzw. Sender ist, so wie beispielsweise ein Standard-RS485-Transceiver.
Der Mikroprozessor 48 besitzt eine Vielzahl von Eingangssignalen entsprechend ausgewählten Parametern wie zuvor beschrieben. Diese Eingangsgrößen umfassen Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C und die zugehörigen Leitungsströme I_A, I_B und I_C. Die Spannungsabfälle V_AD, V_BD und V_CD an den jeweiligen Thyristorschaltern 42 bzw. 44 bzw. 46 werden ebenfalls in den Mikroprozessor 48 eingegeben. Zudem werden die Bustemperaturen T_A, bzw. T_B bzw. T_C der Versorgunsleitungen 30 bzw. 32 bzw. 34 in den Mikroprozessor 48 eingegeben. Die in den Mikroprozessor 48 eingegebenen Spannungen werden durch einen Spannungsteiler 64 geleitet, um die Größe der gelieferten Eingangsignale auf einen Wert zu reduzieren, innerhalb des Bereichs akzeptabler Eingangsgrößen, ohne den Mikroprozessor 48 zu schädigen. Die Leitungsstromsignale und die Temperaturablesungen werden durch Filter 65 geleitet, um genaue Ablesungen derselben durch den Mikroprozessor 48 sicher zu stellen und das Rauschen zu eliminieren.
Der Mikroprozessor 48 kann auch eine Vielzahl von programmierbaren Eingängen 68a–68e aufweisen und eine Vielzahl von Ausgängen 70a–70b. Beispielsweise gilt folgendes: Der Eingang 68a ist mit einer (nicht gezeigten) Auswahlvorrichtung verbunden, wodurch die Betätigung der Auswahlvorrichtung das Starten des Wechselstrominduktionsmotors gestattet. Die Eingänge bzw. Eingangsgrößen 68b und 68c sind mit den entsprechenden (nicht gezeigten) Auswahlvorrichtungen verbunden, wodurch die Betätigungen der Auswahlvorrichtungen den Wechselstrominduktionsmotor 16. Wie im Folgenden beschrieben starten und stoppen. Ausgänge bzw. Ausgangsgrößen 70a und 70b können mit (nicht gezeigten) Signalvorrichtungen verbunden sein, um einen Fehler am Wechselstrominduktionsmotor 16 anzuzeigen oder zu signalisieren, oder aber die Signalvorrichtungen können anzeigen, dass der Wechselstrominduktionsmotor 16 mit voller Betriebsdrehzahl arbeitet.
Unter Bezugnahme auf 3 sei folgendes ausgeführt: bei Aktivierung des Mikroprozessors 48 wird dieser „gebootet", vergleiche BOOT-Block 74, und initialisiert, vergleiche Block 76, damit der Mikroprozessor 48, die durch den Computer ausführbaren Befehle oder Instruktionen 60 ausführen kann. Unter Bezugnahme auf 4 sei folgendes bemerkt: während der Initialisierung lädt der Mikroprozessor 48 die Softwareparameter, Block 77, entsprechend dem Wechselstrominduktionsmotor 16 und ferner die Parameter empfangen von den anderen Motorsteuerungen auf dem Netzwerk wie im folgenden beschrieben. Die Versorgungsspannungen V_A bzw. V_B bzw. V_C auf den Versorgungsleitungen 30 bzw. 32 bzw. 34 werden überwacht, um festzustellen ob Versorgungsleitungen 30, 32 oder 34 in inkorrekter Weise mit dem Wechselstrominduktionsmotor 16 derart verbunden sind, dass die Phasensequenz umgekehrt wird; vergleiche dazu Block 78. Wenn die Phasensequenz nicht umgekehrt ist, so ist die Initialisierung vollständig. In ähnlicher Weise gilt: wenn die Phasensequenz umgekehrt ist, vergleiche Block 80, aber Überwachung der Phasensequenz abgeschaltet ist (disabled), Block 82, so ist die Initialisierung des Mikroprozessor 48 vollständig. Wenn jedoch die Überwachung der Phase eingeschaltet ist (enabled) so beendet der Mikroprozessor 48 den Startvorgang des Wechselstrominduktionsmotors 16 und schaltet eine Anzeigevorrichtung, Block 84 am Ausgang 70a wie oben beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 3 sei bemerkt, dass nach Vollendung der Initialisierung, Block 76, der Mikroprozessor 48 den Nullspannungsdurchgangs- oder Kreuzungsprozess ausführt, vergleiche dazu Block 86. Bezug nehmend auf 5 sei bemerkt, dass der Mikroprozessor 48 die anfängliche Nullspannungsdurchquerung der Versorgungsspannung V_C bestimmt, vergleiche dazu Block 88. Dann wird die Periode V_C gemessen, wobei auf Block 90 hingewiesen sei. Basierend auf der gemessenen Periode wird die Periode der Versorgungsspannung V_C vorhergesagt, vergleiche dazu Block 92. Die tatsächliche oder Istperiode wird überwacht um jeden Fehler zwischen der Istperiode und der vorhergesagten Periode der Versorgungsspannung V_C zu bestimmen, wobei auf Block 94 hingewiesen sei. Der tatsächliche oder Istnullkreuzungspunkt der Versorgungsspannung V_C wird mit dem vorhergesagten Nullkreuzungspunkt der Versorgungsspannung V_C verglichen, was in Block 94 veranschaulicht ist und der Fehler zwischen dem Istnullspannungskreuzungswert und dem vorhergesagten Nullspannungskreuzungswert der Versorgungsspannung V_C wird bestimmt. Danach wird der Wert der Periode für die Versorgungsspannung V_C eingestellt, und zwar entsprechend dem zuvor bestimmten Fehler, wobei auf Block 96 hingewiesen sei. Basierend auf dem eingestellten Wert der Periode der Versorgungsspannung V_C wird die nächste Nullspannungskreuzung der Versorgungsspannung V_C vorhergesagt und der Prozess wird wiederholt. Die vorhergesagte Periode der Versorgungsspannung V_C wird dazu verwendet, um die Perioden der Versorgungsspannungen V_A und V_B zu bestimmen, die ihrerseits dazu verwendet werden, um den richtigen Zündwinkel zum Zünden der Thyristorschalter 42, 44 und 46 zu bestimmen. Die Perioden von V_A und V_B werden dadurch berechnet, dass man 120 Grad hinzuzählt bzw. 120 Grad abzieht, und zwar von der Periode V_C.
Während dessen man in 3 erkennt, bestimmt der Mikroprozessor 48 ansprechend auf seine Eingangsgrößen ob ein Überlastzustand – vergleiche Block 98 – am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist. Unter Bezugnahme auf 6 erkennt man folgendes: der Mikroprozessor 48 bestimmt ob ein Verstopfungszustand (jam condition) – vergleiche Block 100 – am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorliegt. Ein Verstopfungszustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 ist dann vorhanden, wenn in der vollen Betriebsposition die Summe der Leitungsströme I_A, I_B und I_C einen vorbestimmten Pegel über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg übersteigt. Wenn ein Verstopfungszustand detektiert wird, so wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 gestoppt, was im Folgenden beschrieben wird.
Zusätzlich bestimmt der Mikroprozessor 48 ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 stehen geblieben (stalled) ist, vergleiche dazu Block 102. Wenn ein Stehenbleibzustand dann auftritt, wenn der Wechselstrominduktionsmotor 16 beschleunigt, so ist die Summe der Leitungsströme I_A, I_B und I_C oberhalb eines vorbestimmten Pegels über die vorbestimmte Zeitperiode hinweg. Wenn ein Stehenbleibzustand während der Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 vorhanden ist, so stoppt der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 wie im Folgenden beschrieben wird.
Die Bustemperaturen T_A, T_B und T_C der Versorgungsleitungen 30 bzw. 32 bzw. 34 werden durch Mikroprozessor 48 – vergleiche Block 104 – überwacht derart, dass dann wenn die Bustemperaturen T_A, T_B oder T_C eine vorbestimmte Temperatur über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg überschreiten, der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 stoppt wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Der Mikroprozessor 48 überwacht weiterhin hinsichtlich eines thermischen Überlastzustandes – vergleiche Block 106 – am Wechselstrominduktionsmotor 16. Eine thermische Überlastung tritt dann auf, wenn die RMS-Werte der Versorgungsspannungen oder des Leitungsstroms auf einer einzigen Versorgungsleitung 30, 32 oder 34 einen vorbestimmten Wert über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg übersteigen. Wenn ein Mikroprozessor 48 einen thermischen Überlastzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 feststellt, so stoppt der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 wie im Folgenden beschrieben wird.
In der Überlastsubroutine (Overload subroutine) überwacht der Mikroprozessor 48 auch, ob ein Phasenungleichgewicht auf den Versorgungsleitungen 30, 32 oder 34 aufgetreten ist, vergleiche dazu Block 108. Um zu bestimmen, ob ein Phasenungleichgewicht aufgetreten ist, werden die RMS-Werte der Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C mit einem vorbestimmten Wert derart verglichen, dass ein Abfall in einer Versorgungsspannung V_A, V_B oder V_C von einem vorbestimmten Prozentsatz unterhalb der normalen RMS-Leitungsspannung eine Bestimmung eines Phasenungleichgewichts, durch den Mikroprozessor 48 zur Folge hat. Wenn ein Phasenungleichgewicht durch den Mikroprozessor 48 detektiert wird, so wird der Induktionsmotor 16 gestoppt, wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Der Mikroprozessor 48 bestimmt auch ob die RMS-Spannung der Versorgungsspannungen V_A, V_B oder V_C unter eine vorbestimmte RMS-Leitungsspannung abfällt, beispielsweise unterhalb 50 Prozent der normalen RMS-Leitungsspannung, wobei auf Block 110 hingewiesen sei. Wenn die RMS-Spannung der Versorgungsspannungen V_A, V_B oder V_C unter die vorbestimmte RMS-Leitungsspannung über eine vorbestimmte Zeit hinweg absinkt, so ist ein Phasenverlust aufgetreten. Wenn ein Phasenverlust durch den Mikroprozessor 48 detektiert wird, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 gestoppt, wie im Folgenden beschrieben wird.
Wie man am besten in 6 erkennt, setzt der Mikroprozessor 48 die Überwachung hinsichtlich Überlastungszuständen am Motor 16, während des Betriebs des Weichstarters 14 fort. Wenn ein Überlastzustand, wie oben beschrieben, am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist, so setzt der Mikroprozessor 48 den Ausgang 70a in die Lage, ein Signal an einen Benutzer zu liefern und kann auch Signale an die andere Motorsteuerung über das Netzwerk liefern, was im Folgenden beschrieben wird.
Wie man am besten in 3 erkennt, aktualisiert der Mikroprozessor 48 wiederholt die analogen Messungen oder Eingangsgrößen zum Mikroprozessor 48 wobei auf Block 112 verwiesen sei. Unter Verwendung dieser Eingangsgrößen startet, stoppt und steuert der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 in der Hauptsubroutine (MAIN) 114 der durch den Computer ausführbaren Befehle 60.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 22 sei Folgendes ausgeführt: um den Wechselstrominduktionsmotors 16 zu starten, kann ein anfängliches oder inertiales Anlegen der Spannung daran vorgesehen sein, um die Trägheit des Wechselstrominduktionsmotor 16 zu überwinden. Um den Wechselstrominduktionsmotor 16 plötzlich zu starten ("kick start") wählt – vergleiche Block 116 – ein Benutzer eine Zeit t1 zum Anlegen von Spannung an den Wechselstrominduktionsmotor 16 an, und zwar zur Erzeugung eines Drehmoments T1 durch den Wechselstrominduktionsmotor 16. Ansprechend auf die durch den Benutzer ausgewählte Zeit t1 und aus durch den Benutzer ausgewählte Drehmoment T1 für den Kick-Start, berechnet der Mikroprozessor 48 eine entsprechende Kerbenbreite γ, damit der Wechselstrominduktionsmotor 16, dass durch den Benutzer ausgewählte Drehmoment T1 liefern kann, und zwar im Wesentlichen über die vorbestimmte Zeitperiode t1 hinweg. Wenn der Benutzer den Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht mit einem Kick-Start starten möchte, so stellt der Benutzer, die durch den Benutzer auswählbare Zeit t1 für den Kick-Start auf gleich Null ein. Bei Vollendung des Kick-Starts – vergleiche Block 116 – stellt der Mikroprozessor 48 die Kerbenbreite γ ein, damit diese einem Benutzer gewählten Startdrehmoment T2 entspricht, vergleiche dazu Block 118. Sodann startet der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 entsprechend einem durch den Benutzer ausgewählten Verfahren, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf seine volle Betriebsdrehzahl zu bringen. Ein Benutzer kann wählen, den Wechselstrominduktionsmotor 16, durch einen normalen Rampen- oder Anstiegsstart zu starten, vergleiche Block 120, durch einen Pumpenstart – Block 122 – oder einen Start mit konstantem Strom, Block 124.
Während des normalen Rampen- oder Anstiegsstarts – vergleiche Block 120 – wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 auf die volle Betriebsdrehzahl dadurch gebracht, dass man die Leitungsströme I_A, I_B und I_C über einen Benutzer gewählte Periode der Zeit t2 allmählich erfüllt. Basierend auf einer durch den Benutzer ausgewählten Anfangsdrehmomenteinstellung T2 berechnet der Mikroprozessor 48 die anfänglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C die notwendig sind, damit der Wechselstrominduktionsmotor 16 ein derartiges Drehmoment erzeugt. Die anfänglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C entsprechen einer Anfangsbreite der Kerbe γ. Der Mikroprozessor 48 erzeugt Zündsignale S_A, S_B und S_C zum Zünden der Thyristorschalter 42 bzw. 44 bzw. 46, und zwar zu entsprechenden oder geeigneten Zeiten zur Erzeugung der Kerbe oder Nut γ. Die Leitungsströme I_A, I_B und I_C werden durch allmähliches vergrößern der Leitungsperiode der Thyristorschalter 42 bzw. 44 bzw. 46 rampenartig oder anstiegsartig erhöht, und zwar durch vermindern der Dauer der Kerben γ in den Anschlussspannungen wie sie an den Motoranschlüssen 36 bzw. 38 bzw. 40 vorhanden sind. Die Thyristorschalter 42, 44 und 46 werden in Paaren gezündet, vergleiche Block 130, um einen Pfad für den Leitungsstrom in den Wechselstrominduktionsmotor 16 hinein, und aus diesem heraus vorzusehen. Danach wird die Rück- oder Gegen-EMK-Spannung überwacht, vergleiche Block 132, wie dies zuvor beschrieben wurde, um zu bestimmen, ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich mit seiner vollen Betriebsdrehzahl dreht. Wenn sich der Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht auf seiner vollen Betriebsdrehzahl befindet, vergleiche Block 134, und die durch den Benutzer ausgewählten Rampen- oder Anstiegszeit t2 noch nicht abgelaufen ist, vergleiche Block 136, so berechnet der Mikroprozessor 48 den nächsten Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46, um die Dauer der Nut γ weiter zu reduzieren, und der Mikroprozessor 48 zündet die Thyristorschalter 42, 44 und 46 dementsprechend wie dies zuvor beschrieben wurde. Wenn die Anstiegs- oder Rampenzeit t2 abgelaufen ist, so arbeitet der Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht auf der Betriebsdrehzahl, der Wechselstrominduktionsmotor 16 wird gestoppt, vergleiche Block 137, was im Folgenden beschrieben wird.
Wenn ein Wechselstrominduktionsmotor 16 seine volle Betriebsdrehzahl innerhalb eine durch den Benutzer ausgewählten Rampen- oder Anstiegszeit t2 erreicht, so kann der Mikroprozessor 48 ohne Weiteres die Reduktion der Dauer der Nut γ, vergleiche Block 138, durchführen, während die Leitungsströme I_A, I_B und I_C, vergleiche Block 140, überwacht werden. Wenn die Leitungsströme I_A, I_B und I_C unterhalb der Volllastamper (der Volllastströme) des Wechselstrominduktionsmotors 16 liegen, so erzeugt der Mikroprozessor 48 ein Ausgangssignal B_A, B_B und B_C um die Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 zu schließen, wobei auf Block 142 hingewiesen sei. Wenn die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, wird die Bypasssubroutine, Block 144, ausgeführt.
Alternativ kann der Wechselstrominduktionsmotor 16 mit dem "Pumpen-Start" gestartet werden, und zwar wird dazu auf Block 122 hingewiesen. Unter Bezugnahme auf 9 sei Folgendes ausgeführt: während des Pumpen-Starts – vergleiche Block 122 – erzeugt der Wechselstrominduktionsmotor 16 ein relativ konstantes oder allmählich ansteigendes Drehmoment, wenn er allmählich auf seine volle Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, und zwar über eine durch den Benutzer ausgewählte Zeitperiode t2. Basierend auf einer durch den Benutzer ausgewählten anfänglichen Drehmomenteinstellung T2, berechnet der Mikroprozessor 48 die Anfangsleitungsströme I_A, I_B und I_C die für den Wechselstrominduktionsmotor 16 notwendig sind, um ein derartiges Drehmoment zu erzeugen. Die anfänglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C, entsprechen einer anfänglichen Breite der Nut γ. Der Mikroprozessor 48 erzeugt Zündsignale S_A, S_B und S_C um die Thyristorschalter 42 bzw. 44 bzw. 46 zu zünden, und zwar zu entsprechenden Zeiten um die Nut γ zu erzeugen. Der Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46 wird wie zuvor beschrieben, berechnet, vergleiche dazu Block 146, und zwar durch den Mikroprozessor 48, um so dass durch den Wechselstrominduktionsmotor 16 erzeugte Drehmoment aufrecht zu erhalten.
Wie zuvor beschrieben müssen die Thyristorschalter 42, 44 und 46 in Paaren gezündet werden, vergleiche Block 148, um einen Pfad oder eine Bahn für den Leitungsstrom in den Wechselstrominduktionsmotor 16 hinein und aus diesem heraus vorzusehen. Daher wird die Rück- oder Gegen-EMK-Spannung überwacht, vergleiche Block 150, wie dies oben beschrieben wurde, um zu bestimmen, ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 mit voller Betriebsdrehzahl sich dreht. Wenn der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf volle Betriebsdrehzahl befindet, vergleiche Block 152 und die durch den Benutzer gewählte Rampen- oder Anstiegszeit t2 noch nicht ausgelaufen ist, vergleiche Block 153, so berechnet der Mikroprozessor 48 den nächsten Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46 wie dies beschrieben wurde, vergleiche Block 146, um so dass durch den Wechselstrominduktionsmotor 16 erzeugte Drehmoment beizubehalten und der Prozess wird wiederholt. Wenn die Rampen- oder Anstiegszeit t2 abgelaufen ist und der Wechselstrominduk tionsmotor 16 sich nicht auf der Betriebsdrehzahl befindet, so wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 gestoppt, vergleiche dazu Block 137, wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Wenn der Wechselstrominduktionsmotor 16 die volle Betriebsdrehzahl innerhalb der durch den Benutzer ausgewählten Rampen- oder Anstiegszeit t2 erreicht, so reduziert der Mikroprozessor 48 unmittelbar die Dauer der Kerbe γ, vergleiche Block 154, während die Leitungsströme I_A, I_B und I_C überwacht werden, vergleiche Block 156. Wenn die Leitungsströme I_A, I_B und I_C unterhalb der vollen Lastamper des Wechselstrominduktionsmotors 16 liegen, so erzeugt der Mikroprozessor 48 ein Ausgangssignal B_A, B_B und B_C um die Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 zu schließen, wobei auf Block 158 hingewiesen sei. Wenn die Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 geschlossen sind, so wird die Bypasssubroutine – Block 144 – ausgeführt.
Ein Benutzer kann wählen den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu starten, und zwar durch Anlegen eines konstanten Stroms daran, vergleiche Block 124. Unter Bezugnahme auf 10 sei Folgendes gesagt: während Konstantstromstarts, Block 124, wird ein im Allgemeinen konstanter Strom an den Wechselstrominduktionsmotor 16 geliefert, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf volle Betriebsdrehzahl zu beschleunigen, und zwar über eine Benutzer ausgewählte Zeitperiode t2 hinweg. Basierend auf einer durch den Benutzer ausgewählten, anfänglichen Drehmomenteinstellung T2 berechnet der Mikroprozessor 48 die Anfangsleitungsströme I_A, I_B und I_C. Um konstante Leitungsströme I_A, I_B und I_C für den Wechselstrominduktionsmotor 16 aufrecht zu erhalten, muss die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 und somit die Dauer der Nut γ aufrecht erhalten werden. Wie zuvor beschrieben entsprechen die Leitungsströme I_A, I_B und I_C einer Breite der Nut γ. Infolge dessen berechnet der Mikroprozessor 48 den Zündwinkel α um die Dauer der Nut γ aufrecht zu erhalten, vergleiche Block 160, und erzeugt Zündsignale SA, S_B und S_C um die Thyristorschalter 42, 44 und 46 zu zünden, und zwar zu entsprechenden oder geeigneten Zeiten zur Erzeugung der Nut γ, wobei auf Block 162 hingewiesen sei.
Wie zuvor beschrieben müssen Thyristorschalter 42, 44 und 46 in Paaren gezündet werden, um einen Pfad oder Weg für den Leitungsstrom in den Wechselstrominduktionsmotor 16 hinein und aus diesem heraus vorzusehen. Sodann wird die Gegen-EMK-Spannung überwacht, vergleiche Block 164, was oben beschrieben wurde, um zu bestimmen, ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 mit voller Betriebsdrehzahl sich dreht. Wenn sich der Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht auf volle Betriebsdrehzahl befindet, Block 166, und die durch den Benutzer ausgewählte Rampen- oder Anstiegszeit t2 nicht abgelaufen ist, Block 168, so berechnet der Mikroprozessor 48 den nächsten Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46 wie zuvor beschrieben, Block 160, um so die Versorgung für den Wechselstrominduktionsmotor 16 beizubehalten und der Prozess wird wiederholt. Wenn die Anstiegs- oder Rampenzeit t2 abgelaufen ist und der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf Betriebsdrehzahl befindet, so wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 gestoppt, vergleiche Block 137, was im Folgenden beschrieben wird.
Wenn der Wechselstrominduktionsmotor 16 seine volle Betriebsdrehzahl, die innerhalb der durch den Benutzer ausgewählten Rampen- oder Anstiegszeit t2 erreicht, so reduziert der Mikroprozessor 48, unmittelbar die Dauer der Kerbe γ, vergleiche Block 170, während die Leitungsströme I_A, I_B und I_C überwacht werden, Block 172. Wenn die Leitungsströme I_A, I_B und I_C unterhalb der vollen Lastamper des Wechselstrominduktionsmotors 16 liegen, so erzeugt der Mikroprozessor 48 ein Ausgangssignal B_A, B_B und B_C, um die Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 zu schließen, wobei auf Block 174 verwiesen sei. Bei geschlossenen Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 wird die Bypasssubroutine, Block 144 ausgeführt.
Unter Bezugnahme auf die 11 sei Folgendes ausgeführt: im Bypasszustand überwacht der Mikroprozessor 48 die Gegen-EMK-Spannungen, vergleiche dazu Block 176. Wenn ein Spannungsabfall V_AD, V_BC oder V_CD an den Thyristorschaltern 42, 44 oder 46 detektiert wird, hat eine Bypasskontaktiervorrichtung 50 bzw. 52 bzw. 54 geöffnet. Durch Abfüllen des Vorhandenseins einer Spannung V_AD, V_BC oder V_CD an dem entsprechenden Thyristorschalter 42, 44 oder 46, bestimmt der Mikroprozessor 48 welche Kontaktiervorrichtung 50, 52 oder 54 geöffnet ist, vergleiche Block 180. Unmittelbar darauf folgend auf das Abfühlen Spannungsabfalls überträgt der Mikroprozessor 48 ein Signal S_A, S_B oder S_C zum Zünden des Thyristorschalter 42, 44 und/oder 46, und zwar entsprechend der offenen Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 oder 54, wobei auf Block 182 hingewiesen sei. Sodann überträgt oder sendet der Mikroprozessor 48 ein Signal B_A, B_B oder B_C zur entsprechenden, offenen Bypasskontaktiervorrichtung 50 bzw. 52 oder 54, und zwar versuchend die offene Bypasskontaktiervorrichtung wieder zu schließen, wobei auf Block 184 hingewiesen sei. Wenn die offene Bypasskontaktiervorrichtung 50 bzw. 52 oder 54 schließt, vergleiche Block 186, so setzt der Wechselstrominduktionsmotor 16 seine Drehung bei voller Betriebsdrehzahl fort und der Mikroprozessor 48 fährt zur Überwachung der Gegen-EMK-Spannung zurück, vergleiche Block 176, und zwar in einem Versuch zur Bestimmung eine der Bypasskontaktiervorrichtungen öffnet.
Im Falle dass die offene Bypasskontaktiervorrichtung nicht während einer vorbestimmten Zeitperiode geschlossen hat und die vorbestimmte Zeitperiode nicht abgelaufen ist, vergleiche Block 188, so setzt der Mikroprozessor 48 das Zünden des Thyristorschalters 42, 44 oder 46 fort, und zwar entsprechend der offenen Bypasskontaktiervorrichtung 50, 52 oder 54 in einem Versuch selbige wieder zu schließen. Wenn die offene Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 oder 54 nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode geschlossen werden kann, so wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 gestoppt, vergleiche dazu Block 137.
Unter Bezugnahme auf 12 sei Folgendes ausgeführt: um den Wechselstrominduktionsmotor 16 ansprechend auf einen Benutzerbefehl oder einen vorbestimmten Zustand wie oben beschrieben zu stoppen, bestimmt der Mikroprozessor 48 anfänglich ob die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind – vergleiche Block 190 – und zwar durch Abfühlen des Vorhandenseins von Spannungsabfällen V_AD, V_BD und V_CD an den Thyristorschaltern 42, 44 und 46. Wenn die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, so sendet der Mikroprozessor 48 Signale B_A, B_B und B_C zum Öffnen der Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54, vergleiche Block 192, derart, dass die Spannungsabfälle V_AD, V_BD und V_CD durch den Mikroprozessor 48 detektiert werden, sobald sich die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 öffnen. Sodann sendet der Mikroprozessor 48 unmittelbar Signale S_A, S_B und S_C zum Zünden der Thyristorschalter 42, 44 und 46. Sobald die Bypasskontaktiervorrichtungen 50, 52 und 54 geöffnet sind, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 allmählich oder graduell verzögert, und zwar durch Öffnen der Nut γ in den Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C über eine durch den Benutzer ausgewählte Zeitperiode t3 hinweg. Nach der Benutzer ausgewählten Zeitperiode t3 werden sämtliche Thyristorschalter 42, 44 und 46 geöffnet, vergleiche Block 196, und zwar derart, dass kein Strom oder Spannung an den Wechselstrominduktionsmotor 16 angelegt ist. Sodann stoppt der Wechselstrominduktionsmotor 16 unter seiner Last. Im Falle, dass der Benutzer den Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht allmählich stoppen möchte, so wird das Zünden der Thyristorschalter 42, 44 oder 46 zum graduellen Öffnen der Nut γ in den Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C eliminiert, und zwar durch Einstellen der Benutzer gewählten Zeitperiode t3 auf Null.
Wiederum auf 3 Bezug nehmend sei Folgendes ausgeführt: für den Mikroprozessor 48 des Wechselstrominduktionsmotors 16 wird ins Auge gefasst mit anderen Motorsteuerungen in Verbindung zu treten, und zwar Verbunden mit dem Netzwerk zum Übertragen oder Senden und zum Empfangen von Informationspaketen aus Gründen die im Folgenden beschrieben werden. Der Mikroprozessor 48 sendet periodisch Ausgangssignale T_XEN und T_X auf dem Netzwerk zum Transceiver 63 und lädt Input oder Eingangssignal R_X empfangen vom Transceiver 63 von dem anderen mit dem Netzwerk verbundenen Motorsteuerungen wobei auf Block 198 hingewiesen sei.
Unter Bezugnahme auf die 14 bis 15 sei auf Folgendes hingewiesen. Die Benutzereingabe und Anzeigeeinheit 22 weist einen Mikrocontroller 200 auf, und zwar verbunden mit einer LCD-Anzeige (Flüssigkristallanzeige) 210. Es wird ins Auge gefasst, dass die LCD-Anzeige 210 eine Standard vier Zeilen mal zehn Zeichen Anzeige ist. Die Eingabe- und Anzeigeeinheit 22 weist ferner ein serielles EEPROM 212 auf, und zwar verbunden mit dem Mikrocontroller 200 und mit einer Vielzahl von Benutzereingabevorrichtungen, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 214 bezeichnet sind. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 16 weisen die Eingabevorrichtungen 214 einen Wellencodierer 216 und vier Drucktastenschalter bzw. Drucktastenschalter 218 bis 221 auf.
Der Mikrocontroller 200 ist mit dem Netzwerk über einen Transceiver 222 verbunden. Es wird ins Auge gefasst, dass der Transceiver 222 ein universaler asynchroner Empfänger/Sender ist, wie beispielsweise ein Standard RS485 Transceiver, der es dem Mikrocontroller 200 gestattet, Informationspakete zu senden und zu empfangen.
16 zeigt ein Strömungs- oder Flussdiagramm für die ausführbaren Befehle gespeichert in dem Mikrocontroller 200. Beim Starten, vergleiche Block 224, initiiert der Mikrocontroller 200 die damit verbundenen Dinge (items) und fängt einen Discovery- oder Entdeckungsprozess an, vergleiche Block 228, um seine Identität zu den anderen Motorsteuerungen zu senden, die mit dem Netzwerk in Verbindung stehen, und um zu entdecken oder festzustellen welche anderen Motorsteuerungen mit dem Netzwerk verbunden sind. Der Mikrocontroller 200 sendet ein Entdeckungs- oder Ermittlungssignal an das Netzwerk durch den Transceiver 222 und erwartet eine Antwort von den anderen Motorsteuerungen. Sodann wartet der Mikrocontroller 200 bis die Entdeckung erfolgreich war, wobei auf Block 230 hingewiesen wird. Wenn die Entdeckung nicht erfolgreich war, so wird der Prozess wiederholt. Wenn jedoch die Entdeckung erfolgreich war, schickt der Mikrocontroller 200 eine Anforderung für eine Parameterstruktur, vergleiche Block 232 von dem predominanten oder vorherrschenden, gleichberechtigten Motorantrieb, beispielsweise dem Selbst starter 14, des Motorsteuersystems 10. Die Parameterstruktur ist eine Liste des informationsdefinierten Softwaregebrauchs eines einzigen Motorantriebsparameters.
Wenn die Parameterstruktur Information nicht der eine vorprogrammierten Datenbasis für den predominanten oder vorherrschenden, gleichberechtigten Motorantrieb, den Weichstarter 14, entspricht, so werden die ausführbaren Befehle am Mikrocontroller 200 enden, da keine entsprechende Datenbasis vorhanden war, wobei hier auf Block 232 hingewiesen sei. Wenn jedoch die entsprechende Datenbasis vorliegt, sodann wird die Parameterstrukturinformation herabgeladen, vergleiche Block 234, und zwar durch den Mikrocontroller 200 und die Speicherung erfolgt in dem Serien EEPROM 212. Sobald die Parameterstrukturinformation erfolgreich herabgeladen wurde, werden die Datenwerte, die mit diesen Parametern assoziiert sind, ebenfalls herabgeladen, vergleiche Block 236 und werden in dem RAM gespeichert. Nachdem diese Schritte vollendet sind, werden die ausführbaren Befehle des Mikrocontrollers 200 Vektor zur Main- oder Hauptsubroutine geschickt.
Unter Bezugnahme auf 19 sei Folgendes ausgeführt: in der Hauptsubroutine, Block 238 tastet der Mikrocontroller 200 die Eingangs- oder Eingabevorrichtungen (Wellencodierer 216 und Druckknöpfe bzw. Drucktasten 218 bis 221) um zu bestimmen, ob irgendeine Benutzertätigkeit erfolgte, vergleiche Block 240. Wenn eine Änderung detektiert wird, vergleiche Block 242, so führt der Mikrocontroller 200 die durch den Mikrocontroller ausführbaren Befehle assoziiert mit jeder Eingabevorrichtung aus, wobei auf die 17 bis 21 hingewiesen sei. Die Enter/Menüsubroutine (Eingabe/Menüsubroutine), vergleiche dazu Block 243, wird durch einen Benutzer initiiert, und zwar durch Niederdrücken der "enter/menü" (Eingabe/Ausgabe). Drucktaste 219. Unter Bezugnahme auf die 17 bis 18 sei bemerkt: durch Niederdrücken der Enter/Menü Drucktaste 219 wird die Anzeige auf der LCD-Anzeige 210 hin und hergeschaltet, und zwar zwischen einem Hauptmenüschirm 246 und einem Parameterschirm 248. Nach dem Starten wird der Hauptmenüschirm oder die Hauptmenüanzeige 246 solange angezeigt, bis die Enter/Menü Druck taste 219 niedergedrückt wird. In dem Hauptmenüschirm werden drei Parameter 250a 250b und 250c angezeigt. Die Pfeilköpfe 252 sind auf den mittleren angezeigten Parameter 250b gerichtet. Die untere Rechte Ecke des Hauptmenüschirms zeigt das Wort "Enter" während die untere linke Ecke des Schirms die Richtung des Wechselstrominduktionsmotors 16 anzeigt. Es wird ins Auge gefasst, dass durch Drehen des Wellencodierers (shafting encoders) 216 der Mikrocontroller 200 die Increment/Decrement-Subroutine ausführen wird, wobei auf Block 251 hingewiesen sei. In der Increment/Decrement-Subroutine, vergleiche 19, wird der Hauptmenüschirm 246, wenn die LCD den Hauptmenüschirm anzeigt, vergleiche Block 265 und der Wellencodierer 216 gedreht wird, durch die Liste von Parametern laufen, die in den Serien EEPROM 212 gespeichert ist, wobei auf Block 267 hingewiesen sei.
Durch Niederdrücken der Enter/Menü Drucktaste 219 wird die LCD-Anzeige 210 zum Parameterschirm umkippen, und zwar entsprechend dem Parameter 250b ausgerichtet mit Pfeilköpfen 252. In dem Parameterschirm 248 zeigt die obere Zeile 260 (HORIZONTAL BAR GRAPH) der LCD-Anzeige 210 einen horizontalen Stangengraph (Bandgraph) und zwar entsprechend dem vorhandenen Wert des Parameters 248. Die zweite Zeile 262 (VALUE LABEL) zeigt den Datenwert und die zugehörige Massstabsdarstellung (scale label) des ausgewählten Parameters 250 gespeichert in dem RAM. Die dritte Linie bzw. Zeile zeigt den Namen des ausgewählten Parameters 250b. Die vierte Zeile 264 zeigt noch immer die Motorrichtung in der unteren linken Ecke der LCD-Anzeige 210, aber die untere rechte Ecke liegt sich nunmehr als "main" bzw. "Haupt", da die neue Funktion des Enter/Menü 219 die Rückkehr der LCD-Anzeige 210 zum Hauptmenüschirm 246 ist.
Der auf der zweiten Linie oder Zeile 262 des Parameterschirms 248 gezeigte Datenwert kann eine von zwei Typen von "änderbarben" oder "meter" bzw. "Mess" Datenwerten sein. Wenn die LCD-Anzeige den Parameterschirm 248 anzeigt, vergleiche Block 265, und der Wellencodierer 216 gedreht wird, so kann ein Benutzer den "meter" Wert des angezeigten Datenwertes modifizieren, wenn der Datenwert ein "änderbarer" (changeable) Wert ist, wobei auf Block 269 hingewiesen sei. Wenn der Datenwert ein nicht "änderbarer" Wert ist, so wird die Drehung des Wellencodierers 216 keinen Effekt haben. Wenn der Datenwert durch den Benutzer geändert wird, vergleiche Block 271, so sendet der Mikrocontroller 200 den Benutzer eingestellten Datenwert zum Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14, und zwar folgend auf die darauf folgende Niederdrückung der Enter/Menü Drucktaste 219, um zum Hauptmenüschirm 246 zurückzukippen. Sodann kehrt der Mikrocontroller 200 zur Hauptsubroutine zurück, wobei auf Block 273 hingewiesen sei.
Zusätzlich sendet beim Niederdrückender Enter/Menüdrucktaste 219 zur Auswahl eines Parameters 250b aus dem Hauptmenüschirm 246 der Mikrocontroller 200 eine Anforderung durch den Transceiver 222 über das Netzwerk zum Mikroprozessor 48 der vorherrschenden "Peer" Motorsteuerung, Selbststarter 14, für den vorhandenen Wert des ausgewählten Parameters 250b, den der Mikroprozessor 48 dahin zurückschickt.
Es wird ins Auge gefasst, dass die Startdrucktaste 220 in Verbindung mit der Motorrichtungsdrucktaste 218 arbeitet. Das Niederdrücken der Motorrichtungsdrucktaste 218 durch ein Benutzer bewirkt, dass die untere linke Ecke der LCD-Anzeige 210 durch eine Reihe von vorbestimmten Richtungseinstellungen kippt oder läuft, beispielsweise vorwärts, rückwärts, vorwärts-jog, rückwärts-jog, und zwar für den Wechselstrominduktionsmotor 16, vergleiche dazu Block 266. Wenn – vergleiche dazu 20 – sich die Richtungseinstellung ziehender Vorwärts- oder Rückwärtsbetriebsart befindet, so bewirkt das Niederdrücken der Startdrucktaste 220 das der Mikrocontroller 200 in die Startsubroutine eintritt, wobei auf Block 268 verwiesen wird und ein Befehlssignal zu predominanten oder vorherrschenden Motorsteuerung, den Selbststarter 14, schickt, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu starten oder zu stoppen, wobei auf Block 270 hingewiesen sei; dabei liegt Benutzerauswahl vor. Wenn die Richtung sich in der Vorwärts-jog-Einstellung oder der Rückwärts-jog-Richtungseinstellung sich befindet, vergleiche Block 272, so sendet der Mikrocontroller 200 ein Befehlssignal, vergleiche Block 276 über das Netzwerk zu der vorherrschenden Motorsteuerung, dem Selbststarter 14, und zwar bei Freigabe der Startdrucktaste 220, vergleiche Block 274, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 in der durch den Benutzer ausgewählten Richtung zu "joggen bzw. zu treiben. Sodann wird die Startsubroutine beendet, was in Block 275 veranschaulicht ist.
Unter Bezugnahme auf die 21 sei Folgendes ausgeführt: bei einem Niederdrücken der Stoppdrucktaste 221 wird der Mikrocontroller 200 in die Stoppsubroutine eintreten, vergleiche Block 276 und schickt sofort einen Stoppbefehl, vergleiche Block 278, zu der vorherrschenden Motorsteuerung, dem Weichstarter 14, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu stoppen. Bei Freigabe der Stoppdrucktaste 220, vergleiche Block 279 schickt der Microcontroller 200 einen Stoppfreigabebefehl, vergleiche Block 281, an die vorherrschende Motorsteuerung, den Weichstarter 14. Der Stoppfreigabebefehl verhindert, dass der Weichstarter 14 wieder gestartet wird, bis die Stoppdrucktaste 221 freigegeben wird, und zwar unabhängig davon, ob ein Startbefehl empfangen wird oder nicht, und zwar durch den Mikroprozessor 48 am Eingang 68b oder von einer weiteren Motorsteuerung am Netzwerk. Sodann endet die Stoppsubroutine, vergleiche dazu Block 283.
Wiederum auf 17 Bezug nehmend sei bemerkt, dass nach der Vollendung der oben beschriebenen Subroutinen der Mikrocontroller die LCD-Anzeige 210 aktualisiert, vergleiche dazu Block 285, und zu dem Schritt des Abtastens (scanning) der Eingangsvorrichtungen dazu zurückkehrt.
Unter Bezugnahme auf die 22 bis 24 sei Folgendes ausgeführt: das Motorsteuersystem 10 kann ein programmierbares Eingabe/Ausgabemodul 26 aufweisen, und zwar mit einem Mikrocontroller 280 verbunden mit dem Netzwerk über einen Transceiver 282. Es wird ins Auge gefasst, dass der Transceiver 282 ein universaler asynchroner Empfänger/Sender ist, wie beispielsweise ein Standard RS485 Transceiver. Der Transceiver 282 gestattet dem Mikrocontroller 280 Signale zu senden und zu empfangen, und zwar von den anderen Motorsteuerungen über das Netzwerk. Das programmierbare Eingabe/Ausgabemodul 28 weist ferner eine Vielzahl von Benutzereinga be/ausgabe-Vorrichtungen auf die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 284 bezeichnet werden und ferner weist das Modul 26 eine Vielzahl von LED's auf, die allgemein mit dem Bezugszeichen 286 versehen sind und die auch mit dem Mikrocontroller 280 verbunden sind.
Wie man am besten in 22 erkennt, weist die Vielzahl von Benutzereingabe/ausgabe-vorrichtungen einen ersten Tauch- oder Dippschalter 290 auf, der zwischen einer ersten Jam-On-Position und einer zweiten Abschaltposition bewegbar ist. In der Jam-On-Position sendet der Mikrocontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 über das Netzwerk, welches den Mikroprozessor 48 instruiert, zu überwachen, ob eine Jam-Condition an den Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist, wie dies zuvor beschrieben wurde. Mit dem Dippschalter 290 in der abgeschalteten Position sendet der Mikrocontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 und instruiert den Mikroprozessor 48 die Überwachung auf ein positionellen Jam-Zustand des Mikroprozessors 48 abzuschalten, und zwar hinsichtlich des Wechselstrominduktionsmotors 16. Wenn ein Dippschalter 290 sich in der JAM-ON Position befindet und ein Jam-Zustand oder eine Jam-Bedingung an dem Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 detektiert wird, so wird der Mikroprozessor 48 des Weichstarters 16 ein Alarmsignal an den Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 senden, und zwar über das Netzwerk derart, dass der Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 die LED 292 einschaltet und beleuchtet.
Ein zweiter Dippschalter 294 ist zwischen einer ersten Ruheposition ("STALL ON") und einer zweiten Abschaltposition ("disable position") bewegbar. In der Ruheposition sendet der Mikrocontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14, und zwar über das Netzwerk, welches den Mikroprozessor 48 instruiert, zu überwachen, ob der Ruhe- oder Stockungszustand in dem Wechselstrominduktionsmotor 16 wie zuvor beschrieben vorhanden ist. Wenn der Dipschalter 294 in der abgeschalteten Position sich befindet, so sendet der Mikrocontroller 280 ein Steuersignal zum Mikro prozessor 48 des Weichstarters 14, und zwar den Mikroprozessor 48 instruierend, dass die Überwachung des Mikroprozessors 48 auf einen potenziellen Ruhezustand ("stall on") am Wechselstrominduktionsmotor 16 durchgeführt werden soll. Wenn der Dippschalter 294 sich in der Steckenbleib-Ein-Position ("stall-on-position") sich befindet und eine Steckenbleib-Situation ("stall condition") an dem Wechselstrominduktionsmotor 16 detektiert wird, und zwar durch den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14, so wird der Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 ein Alarmsignal zum Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 über das Netzwerk derart senden, dass der Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 die LED 296 in ihren Betriebszustand versetzt und beleuchtet.
Ein dritter Dippschalter 298 ist zwischen einer ersten Phasenumkehrposition und in einer zweiten Abschaltposition bewegbar. In der Phasenumkehrposition sendet der Mikrocontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14, und zwar über das Netzwerk, welches den Mikroprozessor 48 instruiert, zu überwachen, ob die Phasen an dem Wechselstrominduktionsmotor 16 umgekehrt sind, wobei auf die obige Beschreibung hingewiesen sei. Wenn sich der Dipschalter 298 in der Abschaltposition befindet, so sendet der Mikrocontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 und instruiert oder befehlt den Mikroprozessor 48 die Überwachung des Mikroprozessors 48 einer potentiellen Phasenumkehrung am Wechselstrominduktionsmotor 16 abzuschalten. Wenn sich der Dipschalter 298 in der Phasenumkehrposition befindet und ein Phasenumkehrzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 detektiert wird, so wird der Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 ein Alarmsignal zum Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 übertragen, und zwar über das Netzwerk derart, dass der Mikrocontroller 280 das programmierbare Eingabe/Ausgabemodul 26 einschaltet und die LED 300 beleuchtet.
Der Dipschalter 302 ist zwischen einer ersten manuellen Rücksetzposition und einer zweiten automatischen Rücksetzposition bewegbar. In der manuellen Rücksetzposition sendet der Microcontroller 280 ein Befehlssignal (instruction signal) an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 und befiehlt dem Mikroprozessor 48 nicht zu versuchen den Wechselstrominduktionsmotor 16 wieder zu starten, nachdem der Wechselstrominduktionsmotor 16 in folge einer Überlastung oder eines Fehlers, wie oben beschrieben, gestoppt wurde. Wenn sich der Dipschalter 302 in der automatischen Rücksetzposition (auto reset position) befindet, so sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 derart, dass der Weichstarter 14 automatisch ein erneutes Starten des Wechselstrominduktionsmotor 16 versucht, und zwar nach einer vorbestimmten Zeitperiode, nachdem eine Überlastung oder ein Ausfall am Wechselstrominduktionsmotor 16 bestimmt ist.
Der Dippschalter 304 ist zwischen einer ersten normalen Startposition und einer zweiten Pumpstartposition bewegbar. Wenn sich der Dippschalter 304 in einer normalen Startposition befindet, so sendet der Microcontroller 280 ein Befehls- oder Instruktionssignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14, um einen normalen Anstiegs- oder Rampenstart, vergleiche dazu Block 120, des Wechselstrominduktionsmotors 16 vorzunehmen, wie dies oben beschrieben wurde, und zwar beim Empfang eines Startbefehls. Wenn sich der Dipschalter 304 in der Pumpstartposition befindet, so sendet der Mikrocontroller 280 einen Instruktions- oder Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 um einen Pumpstart auszuführen, vergleiche dazu Block 122, und zwar des Wechselstrominduktionsmotors 16 bei Empfang eines Startbefehls.
Der Dipschalter 306 ist zwischen einer ersten Rampenstartposition und einer zweiten Strombegrenzungsposition bewegbar. Wenn sich der Dipschalter 306 in der Rampenstartposition befindet, so sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal über das Netzwerk zum Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 und ermöglicht dem Mikroprozessor 48 einen normalen Rampenstart auszuführen, vergleiche Block 120, oder aber einen Pumpenstart, vergleiche Block 122, und zwar des Wechselstrominduktionsmotors 16 ansprechend auf den Empfang eines Startbefehls. Wenn sich der Dippschalter 306 in der Strombegrenzungsposition befindet, so sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 und befiehlt dem Weichstarter 14 einen Konstanttstromstart, vergleiche Block 124, des Wechselstrominduktionsmotor 16 auszuführen, wie dies oben beschrieben wurde, und zwar ansprechend auf einen Startbefehl.
Das programmierbare Eingabe/Ausgabemodul 26 weist ferner eine Vielzahl von Potentiometern auf, um die verschiedenen Zeitperioden, und Drehmomentwerte zu variieren, und zwar während des Startens des Motors 16. Das Potentiometer 320 gestattet dem Benutzer die Zeitperiode t1 für einen Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den Weichstarter 14 einzustellen. Durch Drehen des Potentiometers 320 wird der Spannungsabfall am Potentiometer 320 derart verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls einer vorbestimmten Zeitperiode t1 für den Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 entspricht. Als Beispiel sei Folgendes erwähnt: das Potentiometer 320 ist verdrehbar zwischen t1 Ventil Null (0) Sekunden, wo kein Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den Weichstarter 14 ausgeführt wird und die Zahl zwei (2) Sekunden verdrehbar. Ansprechend auf die Einstellung des Potentiometers 320 und den Spannungsabfall daran, sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14, um einen Kickstart für die ausgewählte Zeitperiode t1, wie zuvor beschrieben, auszuführen.
Das Potentiometer 322 gestattet dem Benutzer das maximale Drehmoment wert T1 für den Kickstart eines Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den Weichstarter 14 einzustellen. Durch Verdrehen des Potentiometers 322 wird der Spannungsabfall am Potentiometer 322 verändert, derart, dass die Größe der Spannungsabfälle dem durch den Benutzer ausgewählten Maximaldrehmoment T1 für den Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 entspricht. Beispielsweise sei Folgendes ausgeführt: das Potentiometer 322 ist zwischen einem ersten Wert entsprechend Null (0) Drehmoment, wodurch kein Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den Weichstarter 14 ausgeführt wird, und 90 Prozent (90%) des vollen direkten Online-Startdrehmoments des Wechselstrominduktionsmotors 16 verdrehbar. Ansprechend auf die Einstellung des Potentiometers 322 und dem Spannungsabfall daran sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 über das Netzwerk, um ein Kickstart "ramping" (Hochfahren) des Drehmoments, erzeugt durch den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf den durch den Benutzer ausgewählten Wert T1 auszuführen.
Das Potentiometer 324 gestattet dem Benutzer die Zeitperiode T2 für den Weichstarter 14 so einzustellen, dass der Wechselstrominduktionsmotor 16 auf die volle Betriebsdrehzahl heraufgefahren wird (ramp). Durch Verdrehen des Potentiometers 324 wird der Spannungsabfall am Potentiometer 324 derart verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls der durch den Benutzer ausgewählten Zeitperiode t2 für das Herauffahren (ramping) des Wechselstrominduktionsmotors 16 entspricht, und zwar von einem anfänglichen durch den Benutzer ausgewählten Drehmomentwert T2 zu einem Drehmomentwert entsprechend dem Betrieb des Wechselstrominduktionsmotors 16 bei voller Spannung. Beispielsweise ist das Potentiometer 324 zwischen einem Wert entsprechend einer Rampen- oder Anstiegszeit von 0,5 Sekunden und einem Wert entsprechend einer Rampen- oder Anstiegszeit von hundertachtzig (180) Sekunden verdrehbar. Ansprechend auf die Einstellung des Potentiometers 324 und den Spannungsabfall daran sendet der Mikrocontroller 280 ein Instruktions- oder Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 und informiert den Mikroprozessor 48 hinsichtlich der durch den Benutzer ausgewählten Zeitperiode t2 um den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf seine volle Betriebsdrehzahl zu bringen.
Das Potentiometer 326 gestattet dem Benutzer einen Anfangsdrehmomentwert T2 nach dem Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 einzustellen. Durch Drehen des Potentiometers 326 wird der Spannungsabfall am Potentiometer 326 derart verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls einem vorbestimmten Anfangsdrehmoment T2 erzeugt durch den Wechsel strominduktionsmotor 16 nach dem Kickstart desselben entspricht. Beispielsweise ist das Potentiometer 326 zwischen einem Wert entsprechend dem Null (0) Drehmoment, wodurch der Motor 16 kein Drehmoment nach dem Kickstart erzeugt und einem Wert entsprechend einem Anfangsdrehmoment von einhundert Prozent (100%) des Drehmomentwerts vorgesehen durch den Betrieb des Wechselstrominduktionsmotors 16 bei voller Versorgungsspannung verdrehbar. Ansprechend auf die Einstellung des Potentiometers 326 und den Spannungsabfall daran sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 derart, dass das Anfangsdrehmoment gleich dem durch den Benutzer ausgewählten Anfangsdrehmoment T2 ist.
Das Potentiometer 328 gestattet dem Benutzer die Zeitperiode t3 für allmähliches Erhöhen der Dauer der Nut γ bzw. Kerbe während des Stoppens des Wechselstrominduktionsmotors 16 einzustellen, wie dies oben beschrieben wurde. Durch Drehen des Potentiometers 328 wird der Spannungsabfall am Potentiometer 328 derart verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls daran einer durch den Benutzer ausgewählten Zeitperiode t3 für das graduelle oder allmähliche Stoppen des Wechselstrominduktionsmotors 16 entspricht. Beispielsweise ist das Potentiometer 328 zwischen einem Wert entsprechend Null (0) Sekunden, wodurch der Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht allmählich gestoppt wird und einem Wert entsprechend sechzig (60) Sekunden verdrehbar. Für die durch den Benutzer ausgewählte Einstellung des Potentiometers 328 und den daran auftretenden Spannungsabfall sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 um den Wechselstrominduktionsmotor 16 allmählich zu stoppen, und zwar nach dem Öffnen der Bypasskontaktiervorrichtungen 50 bzw. 52 bzw. 54 und vor dem Öffnen der Thyristorschalter 42, 44 und 46 bei einer Zeitperiode t3 in einer zuvor beschriebenen Art und Weise.
Das Potentiometer 330 gestattet einem Benutzer den Mikroprozessor 48 über die Volllastamper Belastung für den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu informieren. Durch Drehen des Potentiometers 330 wird der Spannungsabfall daran derart verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls einer vorbe stimmten Volllastamper Belastung für den Wechselstrominduktionsmotor 16 entspricht. Ansprechend auf die Einstellung des Potentiometers 320 und den Spannungsabfall daran, sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 und informiert den Mikroprozessor 48 über die Volllastamper Leistung des Wechselstrominduktionsmotors 16.
Das programmierbare Eingabe/Ausgabemodul 26 weist ferner erste und zweite Schalter 332 bzw. 334 der Auslöseklasse (trip class) auf. Jeder Auslöseklassedipschalter 332 und 334 ist zwischen der ersten und zweiten Position bewegbar. Die Kombination von Positionen der Auslöseklassedipschalter 332, 334 gestatten dem Benutzer die Auslöseklasse (trip class) für den Mikroprozessor 48 einzustellen, um hinsichtlich einer thermischen Überlastung eines Wechselstrominduktionsmotors 16 eine Überwachung vorzusehen. Ansprechend auf die Kombination der Einstellung der Auslöseklasseschalter 332 und 334 sendet der Mikrocontroller 280 ein Befehlssignal an den Mikroprozessor 48 und informiert diesen hinsichtlich der gewünschten Auslöseklasse, wenn die Bestimmung vorgenommen wird, ob die thermische Überlastung am Wechselstrominduktionsmotor 16 aufgetreten ist. Das programmierbare Eingabe/Ausgabemodul 26 weist ferner eine LED 336 auf, um einem Benutzer zu signalisieren, dass ein thermischer Überlastungszustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 existiert. Ansprechend auf einen thermischen Überlastungszustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 sendet der Mikroprozessor 48 ein Befehlssignal an den Mikrocontroller 280 und informiert diesen hinsichtlich des thermischen Überlastungszustands. Ansprechend darauf schaltet der Mikrocontroller 280 die Überlast-LED 336 ein, um so den Benutzer entsprechend zu informieren.
Das programmierbare Eingabe/Ausgabemodul 26 weist ferner eine thermische Überlast-LED 337 auf. Wie zuvor beschrieben überwacht der Mikroprozessor 48 weiterhin hinsichtlich eines thermischen Überlastzustandes, vergleiche dazu Block 106, und zwar am Wechselstrominduktionsmotor 16. Wenn der Mikroprozessor 48 einen thermischen Überlastzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 detektiert, so wird der Mikroprozessor 48 des Weichstarts 14 ein Alarmsignal an den Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 über das Netzwerk derart senden, dass der Mikrocontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabemoduls 26 die thermische Überlast-LED 337 einschaltet und beleuchtet.
Unter Bezugnahme auf 24 sei bemerkt, dass ein Flussdiagramm die durch den Benutzer ausführbaren Befehle gespeichert im Mikrocontroller 280 darstellt. Beim Starten wird ein Mikrocontroller 280, vergleiche Block 340 initialisiert, vergleiche dazu Block 342. Sodann fängt der Mikrocontroller 280 den Discovery- oder Entdeckungsprozess an, vergleiche Block 344 (DISCOVERY), um seine Identität zu den anderen Motorsteuerungen, die mit dem Netzwerk verbunden sind, zu senden oder zu übertragen und um die anderen Motorsteuerungen, die mit dem Netzwerk verbunden sind zu entdecken oder festzustellen. Der Mikrocontroller 280 sendet ein Feststell- oder Entdeckungssignal (DISCOVERY SIGNAL) auf dem Netzwerk durch den Transceiver 282 und wartet auf eine Antwort von den anderen Motorsteuerungen, wobei auf Block 346 hingewiesen sei. Wenn die Feststellung oder Entdeckung nicht erfolgreich ist, so wird der Prozess wiederholt. Wenn jedoch die Feststellung erfolgreich ist, so führt der Mikrocontroller 280 die Hauptsubroutine, Block 347 aus, und zwar die Hauptsubroutine seiner durch den Computer ausführbaren Befehle.
25 zeigt ein Flussdiagramm für die Hauptsubroutine der durch den Computer ausführbaren Befehle gespeichert im Mikrocontroller 280. Die Hauptsubroutine, vergleiche Block 347, des Mikrocontrollers 280 tastet die Dipschalter ab, Block 348 und aktualisiert die Jam-LED 292 die Stall-LED 296, die Phasenumkehr-LED 300 und die Überlast-LED 336 sowie die thermische Überlast-LED 337, wobei auf Block 350 hingewiesen sei, und zwar geschieht dies ansprechend auf einen Befehl oder ein Alarmsignal empfangen vom Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14. Wenn der Mikrocontroller 280 eine Anforderung hinsichtlich Daten über das Netzwerk vom Mikroprozessor 48 des Weichstarters 14 empfängt, vergleiche dazu Block 352, so verarbeitet der Mikrocontroller 280 die Anforderung vom Mikroprozessor 48, vergleiche dazu Block 354, und tastet die Potentiometer, Block 356, ab und überträgt oder ü bersendet die angeforderte Information hinsichtlich der Position der Potentiometer und der Dippschalter, Block 358, zu dem Mikrocontroller 48 des Weichstarters 14 wie dies beschrieben wurde.
Das Drucktastenmodul 28, vergleiche 26, weist ein Gehäuse 360 auf, um eine Vielzahl von Dippschaltern 362a bis 362h und eine Vielzahl von Druckschaltern 364a bis 364f zu tragen. Eine Auflage (overlay) 366 ist vorgesehen, um über der oberen Oberfläche 368 des Gehäuses 316 zu liegen. Die Auflage 366 weist sechs Tasten- oder Druckteile 370a bis 370f auf, die den jeweiligen Druckschaltern 364a bis 364f entsprechen, und diese überlappen.
Unter Bezugnahme auf 28 sei Folgendes erwähnt: Druckknöpfe 364a–364f und Dippschalter 362a–362h sind im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 372 bezeichnet. Die Eingabevorrichtungen 372 sind mit einem Mikrocontroller 374 verbunden, der seinerseits mit dem Netzwerk in Verbindung steht, und zwar über einen Transceiver 376. Es wird ins Auge gefasst, dass der Transceiver 376 ein universeller, asynchroner Empfänger/Sender (receiver/transmitter) ist, wie beispielsweise ein Standard RS485 Transceiver. Wie man am besten in den 24a–27c und in 28 erkennt, kann eine Vielzahl von LED's 378a–378f mit dem Mikrocontroller 374 verbunden sein, um den Status verschiedener Motorparameter anzuzeigen, was im Folgenden noch beschrieben wird. Die LED's 378a–378f entsprechen den jeweiligen Druckknöpfen 364a–364f und sind benachbart zu diesen angeordnet.
Es wird ins Auge gefasst, dass jede Kombination von Einstellungen der Dippschalter 362a–362h einer einzigartigen Kombination von Zuweisungen für die Druckknöpfe 364a–364f und die LED's 378a–378f entspricht. Insofern gilt Folgendes: durch Verändern der Einstellungen der Dippschalter 362a–362h überträgt der Mikrocontroller 374 unterschiedliche vorprogrammierte Befehlssignale an die anderen Motorsteuerungen des Motorsteuersystems 10 ansprechend auf das Niederdrücken der Druckknöpfe 364a–364f und bringt die unterschiedlichen LED's 378a–378f in Betrieb, und zwar ansprechend auf den Empfang eines Befehls von der einen der anderen Motorsteuerungen des Motorsteuer systems 10. Beispielsweise sind "overlays" (Überlagerungen) 366a–366c vorgesehen. Jedes "overlay" entspricht unterschiedlichen Einstellungen der Dippschalter 362a–362h und somit unterschiedlichen Assignments oder Zuweisungen für die Druckknöpfe 364a–364f und die LED's 378a–378f.
Unter Bezugnahme auf 27a sei Folgendes bemerkt: die Druckknöpfe 364a, 364c und 364d sind nicht zugewiesen, und somit sind die Tastenteile 370a, 370c und 370d des "overlays" 366 frei von Indizien oder Anzeigemitteln. Basierend auf der Kombination der Einstellungen der Dippschalter 362a–362h ist die Drucktaste 364b ebenfalls nicht zugewiesen ("unassigned"), aber der Mikrocontroller 374 setzt die LED 378b in Betrieb, wenn das Motorsteuersystem 10 abgeschaltet ist. Insofern gilt Folgendes: der Tastenteil 370b des "overlays" 366 besitzt ein Anzeigemittel oder eine Anzeige, die eine derartige Zuweisung anzeigt.
Ansprechend auf das Niederdrücken der Drucktaste 364e überträgt der Mikrocontroller 364 einen Startbefehl an den Mikroprozessor 48 des Softstarters 14. Die LED 378e wird durch den Mikrocontroller 374 eingeschaltet, und zwar ansprechend auf das Niederdrücken der Drucktaste 364e, um einen Benutzer darauf hinzuweisen, dass der Startbefehl durch den Mikrocontroller 374 übertragen wurde. Der Tastenteil 370e des "overlays" 366 ist mit einer Anzeige oder Anzeigemitteln darauf versehen, um die Funktion der Drucktaste 364e anzuzeigen.
In ähnlicher Weise bewirkt der Mikrocontroller 374 basierend auf der Kombination der Einstellungen der Dippschalter 362a–362h, der Niederdrückung der Drucktaste 364f die Übertragung eines Stoppbefehls an den Mikroprozessor 48 des Softstarters 14, um den AC Induktionsmotor 16, wie zuvor beschrieben, zu stoppen. Beim Niederdrücken der Drucktaste 364f schaltet der Mikrocontroller 374 die LED 378f ein, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass der Stoppbefehl durch den Mikrocontroller 374 übertragen wurde. Der Tastenteil 370f des "overlay" 366 besitzt Anzeigemittel oder eine Anzeige darauf, um die Funktion der Drucktaste 364f zu identifizieren.
Die 27b und 27c entsprechen verschiedenen alternativen Zuweisungen für die Druckknöpfe 364a–364f und für die LED's 378a–378f, und zwar basierend auf der Kombination von Einstellungen der Dippschalter 362a–362h. Die Anzeigen oder Anzeigemitteln auf den Tastenteilen 370a–370f entsprechen den Zuweisungen der Drucktasten 364a–364f und der LED's 378a–378f. Die 27a bis 27c sind als Proben oder Samplerepräsentationen der Zuweisungen für die Druckköpfe 364a–364f und der LED's 378a–378f vorgesehen und sind nicht in einschränkender Weise zu verstehen, hinsichtlich der möglichen Assignments oder Zuweisungen der Druckknöpfe 368a–368f und der LED's 378a–378f basierend auf der Kombination der Einstellungen der Dippschalter 362a–362h.
Bezug nehmend auf 29 sei Folgendes bemerkt: ein Flussdiagramm der durch den Computer ausführbaren Befehle ausgeführt durch den Mikrocontroller 374 des Tastenmoduls 28 ist vorgesehen. Beim Starten wird der Mikrocontroller 374 initialisiert, vergleiche dazu Block 380. Während der Initialisierung werden die Reihen (banks) des RAM des Mikrocontrollers 374 gelöscht; die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Mikrocontrollers 374 und ihrer Datenrichtungsregister werden eingestellt; und die kommunikationsvariablen und die Taktregister werden initialisiert.
Nach der Initialisierung fängt der Mikrocontroller 374 einen Entdeckungs- oder Discovery-Prozess an, vergleiche Block 383, und zwar um seine Identität zu den anderen Motorsteuerungen zu übertragen, die mit dem Netzwerk in Verbindung stehen, und um die anderen mit dem Netzwerk in Verbindung stehenden Motorsteuerungen zu entdecken. Der Mikrocontroller 37 überträgt ein Entdeckungssignal auf dem Netzwerk durch den Transceiver 376 bis zu einer solchen Zeit, wo der Mikrocontroller 374 eine Antwort von jeder der anderen Motorsteuerungen empfängt, die mit dem Netzwerk verbunden sind; vergleiche Block 384.
Während auf eine Antwort von den anderen Motorsteuerungen, die mit dem Netzwerk verbunden sind, gewartet wird, wird der Mikrocontroller 374 zu vorbestimmten Zeitintervallen, vergleiche Block 386, die Druckknöpfe 364a–364f abtasten oder überprüfen, um festzustellen, ob einer der Druckknöpfe 364a–364f niedergedrückt ist. Es wird ins Auge gefasst, dass der Mikrocontroller 374 eine stecken gebliebene Drucktaste 364a–364f detektiert, wenn der Mikrocontroller 374 abfühlt, dass eine Drucktaste 364a–364f für mehr als eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgenden Abtastungen niedergedrückt wird.
Wenn der Mikrocontroller 374 ein Befehlssignal von einer der anderen mit dem Netzwerk verbundenen Motorsteuerungen vergleiche dazu Block 93, empfängt, so bestimmt der Mikrocontroller 374 ob ein derartiges Befehlssignal es erforderlich macht eine LED 378a–378f einzuschalten. Ansprechend auf den Empfang eines derartigen Befehlssignals empfangen von einer "peer", dass heißt gleichberechtigten Motorsteuerung verbunden mit dem Netzwerk, aktualisiert der Mikrocontroller 374 die entsprechende LED 378a–378f bzw. schaltet diese ein, wobei hier auf Block 392 hingewiesen sei und auf die vorhergehende Beschreibung.
Wenn der Mikrocontroller 374 ordnungsgemäß mit dem Netzwerk durch den Transceiver 376 verbunden ist, vergleiche dazu Block 394, und wenn einer der Druckknöpfe 364a–364f gültig niedergedrückt würde, vergleiche Block 396, so sendet der Mikrocontroller 374 ein Befehlssignal an die entsprechende Motorsteuerung am Netzwerk, wobei auf Block 398 hingewiesen sei, und zwar basierend auf den Einstellungen der Dippschalter 362a–362h, um so den vom Benutzer gewünschten Befehl auszuführen. Wenn der Mikrocontroller 374 ein gültiges Signal von einer der anderen Motorsteuerungen – vergleiche Block 400 – empfängt, die mit dem Netzwerk verbunden ist, so verarbeitet der Mikrocontroller 374 in ähnlicher Weise das empfangene Signal und interpretiert dieses um – vergleiche Block 402 – den Befehl auszuführen.
Der Mikrocontroller 374 kann auch ein Feststellungs- oder Entdeckungssignal von einer der anderen Motorsteuerungen verbunden mit dem Netzwerk empfangen, wobei auf Block 404 hingewiesen sei. Wenn der Mikrocontroller 374 in ordnungsgemäßer Weise mit dem Netzwerk durch den Transceiver 376 verbunden ist, vergleiche Block 406, so sendet der Mikrocontroller 374 eine sich selbst identifizierende Antwort an die entsprechenden Motorsteuerung, die das Entdeckungssignal übertragen hatte, vergleiche dazu Block 408.
Verschiedene Arten der Ausführung (22669) der Erfindung liegen im Rahmen der Folgenden Ansprüche.

Claims

Ein Interface-Modul (26) um einem Benutzer zu gestatten die Betriebsparameter eines durch eine Motorsteuerung (14) betriebenen Motor einzustellen, wobei die Motorsteuerung (14) betriebsmäßig mit einem Netzwerk in Verbindung steht, wobei folgendes vorgesehen ist: – ein Mikrocontroller (280) zur Erzeugung von Befehlssignalen für die Motorsteuerung (14); – eine Nachrichtenverbindung (282), die den Mikrocontroller (280) mit dem Netzwerk verbindet, um Datenpakete von der Motorsteuerung (14) zu empfangen und zwar über das Netzwerk und zur Lieferung derselben an den Mikrocontroller (280) und zum Übertragen der Befehlssignale von dem Mikrocontroller (280) zur Motorsteuerung (14) über das Netzwerk; – eine visuelle Anzeigestruktur (286) betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280) zum Vorsehen einer visuellen Anzeige für den Benutzer ansprechend auf den Empfang eines vorbestimmten Datenpaketes durch den Mikrocontroller (280) von der Nachrichtenverbindung (282) dadurch gekennzeichnet, dass ferner Folgendes vorgesehen ist: eine Kick-Start-Steuerung (320) betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280), wobei die Kick-Start-Steuerung (320) dem Benutzer gestattet eine Zeitperiode einzustellen, während der die Motorsteuerung (14) eine erhöhte Spannung an den Motor (16) während des Startens (+1) liefert, um die Trägheit des Motors (16) zu überwinden und um die Größe der Spannung zu verändern und liefern von mindestens einem Parametersignal an den Mikrocontroller (280) und zwar ansprechend darauf, wobei der Mikrocontroller (280) mindestens ein Befehlssignal ansprechend auf das mindestens eine Parametersignal empfangen von der Kick-Start-Steuerung (320) erzeugt, um der Motorsteuerung das Starten des Motors zu befehlen; – eine Motorrampen- bzw. -anstiegssteuerung (324) betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280), wobei die Motoranstiegssteuerung (324) dem Benutzer gestattet eine Zeitperiode (+2) einzustellen, während der die Motorsteuerung (14) den Motor (16) zum Anstieg auf seine Betriebsdrehzahl bringt, und um einen anfänglichen Energiepegel zu bestimmen, der an den Motor geliefert werden muss und liefern von mindestens einem Parametersignal an den Mikrocontroller (280) und zwar ansprechend darauf, wobei der Mikrocontroller (280) mindestens ein Befehlssignal ansprechend auf das mindestens eine Parametersignal, welches von der Motoranstiegssteuerung (324) empfangen wurde, erzeugt und zwar zum Instruieren bzw. Befehlen der Motorsteuerung (14).
Interface Modul nach Anspruch 1, wobei der Mikrocontroller (280) eine Vielzahl von durch den Mikrocontroller ausführbaren Befehlen gespeichert darauf zur Durchführung der folgenden Schritte aufweist: – überwachen des Netzwerks innerhalb der Nachrichtenverbindung (282); – aktivieren der visuellen Anzeige (286) ansprechend auf den Empfang eines vorbestimmten Datenpakets; – lesen der Parametersignale aus der Kick-Start-Steuerung und der Motoranstiegssteuerung (290, 294, 298, 302, 304, 306, 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 324); und – erzeugen von Befehlssignalen entsprechend den Parametersignalen ausgelesen aus der Kick-Start-Steuerung und der Motoranstiegssteuerung (290, 294, 298, 302, 304, 305, 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 324).
Interface Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Netzwerk ein Nachrichtennetzwerk ist, wobei die Befehlssignale vorgesehen durch den Mikrocontroller die Betriebsparameter des Motors (16) einstellen, und wobei mindestens eines der Parametersignale vorgesehen durch die Kick-Start-Steuerung (320) für den Mikrocontroller (280) mindestens ein Steuersignal ist und wobei ferner folgendes vorgesehen ist: – mindestens ein Einschaltschalter (290, 294, 298) betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280) und bewegbar zwischen einer ersten abgeschalteten und einer zweiten eingeschalteten Position, wobei der Einschaltschalter ein Steuersignal an den Mikrocontroller (280) liefert, der ein Befehlssignal ansprechen darf, erzeugt, um die Motorsteuerung (14) zu Instruieren den Motor (16) auf einen vorbestimmten Zustand zu überwachen; und – mindestens ein Funktionsschalter (302, 304, 306) betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280) und bewegbar zwischen den ersten und zweiten Positionen, wobei der Funktionsschalter (302, 304, 306) ein entsprechendes Steuersignal an den Mikrocontroller (280) liefert und zwar ansprechend auf die Position desselben derart, dass der Mikrocontroller (280) ein Befehlssignal erzeugt und zwar ansprechend auf das von den Funktionsschalter (302, 304, 306) erhaltenen Steuersignals um die Motorsteuerung (14) zu instruieren eine vorbestimmte Funktion des Motors (16) auszuführen.
Interface Modul nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine Einschaltschalter eine Auslöseauswahlvorrichtung (290, 294, 298) aufweist und zwar betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280) und bewegbar zwischen einer ersten eingeschalteten Position und einer zweiten ausgeschalteten Position, wobei in der ersten eingeschalteten Position die Motorsteuerung (14) den Motor (16) auslöst und zwar ansprechend auf einen vorbestimmten Zustand und, wobei ferner in der zweiten Abschaltposition die Motorsteuerung (14) den Betrieb des Motors (16) ansprechend auf den vorbestimmten Zustand fortsetzt.
Interface Modul nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei mindestens ein Funktionsschalter eine Rücksetzausfallvorrichtung (302) aufweist und zwar betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280) und beweglich zwischen einer ersten manuellen Rücksetzposition in der, der Motor (16) manuell wiedergestartet werden muss, wenn der Motor (16) ausgelöst wird und einer zweiten automatischen Rücksetzposition wo die Motorsteuerung (14) automatisch den Motor wiederstartet nach einer vorbestimmten Zeitperiode, wenn der Motor (16) ausgelöst ist.
Interface Modul nach einem der Ansprüche 3–5, wobei der mindestens eine Funktionsschalter eine erste Startauswahlvorrichtung (304, 306) aufweist und zwar betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280) und bewegbar zwischen einer ersten Startposition, wo die Motorsteuerung (14) eine konstante Energie zum Motor (16) während des Startens des Motors (16) liefert und einer zweiten Startposition, wo die Energie geliefert an den Motor (16), während des Startens des Motors (16) über die Zeit hinweg erhöht wird.
Interface Modul nach einem der Ansprüche 3–6, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Erste und zweite Auslöseklassenauswahlvorrichtungen (332, 334) betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller und bewegbar zwischen ersten und zweiten Positionen entsprechend den Zeitperioden, die ein Überlastungszustand am Motor existieren kann, bevor die Motorsteuerung den Motor auslöst, wobei die Auslöseklassenauswahlvorrichtungen ein entsprechendes Steuersignal an den Mikrocontroller ansprechend auf die Positionen desselben liefern, wobei der Mikrocontroller ein Sefehlssignal erzeugt und zwar ansprechend auf das Steuersignal empfangen von den Auslöseklassenauswahlvorrichtungen zum Instruieren der Motorsteuerung hinsichtlich einer ausgewählten Zeitperiode, für die der Überlastungszustand am Motor existieren kann, bevor die Motorsteuerung den Motor auslöst.
Interface Modul nach einem der Ansprüche 3–7, wobei die Kick-Start-Steuerung ein erstes Kick-Start-Potentiometer (320) aufweist mit einem benutzergewählten Widerstand, der eine Zeitperiode bestimmt, während der die Motorsteuerung (14) eine erhöhte Spannung an den Motor (16) während des Startens liefert, um die Trägheit des Motors (16) zu überwinden.
Interface Modul nach Anspruch 8, wobei die Kick-Start-Steuerung ferner ein zweites Kick-Start-Potentiometer (322) aufweist zur Veränderung der Größe der an den Motor (16) gelieferten Spannung durch die Motorsteuerung (14) während der Zeitperiode.
Interface Modul nach einem der Ansprüche 3–9, wobei ferner eine Verzögerungssteuerung vorgesehen ist und zwar betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller und beweglich zwischen ersten und zweiten Positionen entsprechend den Verzögerungszeiten des Motors aus seiner vollen Betriebsdrehzahl zu einem vollen Stop, wobei die Verzögerungssteuerung mindestens ein Steuersignal an den Mikrocontroller liefert und zwar ansprechend auf die Position davon, wodurch der Mikrocontroller mindestens ein Befehlssignal erzeugt und zwar ansprechend auf das mindestens eine Steuersignal, empfangen von der Verzögerungssteuerung, um an die Motorsteuerung eine benutzerausgewählte Verzögerungszeit für den Motor zu liefern.
Interface Modul nach einem der Ansprüche 3–10, wobei ferner eine Stromeinstellvorrichtung (330) betriebsmäßig mit dem Mikrocontroller verbunden ist und zwar bewegbar zwischen einer Vielzahl von Positionen entsprechend den vorbestimmten Volllaststromeinstellungen für den Motor, wobei die Stromeinstellvorrichtung mindestens ein Steuersignal an den Mikrocontroller liefert und zwar ansprechend auf die Position desselben, wodurch der Mikrocontroller mindestens ein Befehlssignal ansprechend auf das mindestens eine Steuersignal empfangen von der Stromeinstellvorrichtung erzeugt und zwar zum Versorgen der Motorsteuerung (14) mit einer ausgewählten Volllaststromeinstellung für den Motor (16).
Interface Modul nach Anspruch 3, wobei ferner eine Motoranstiegssteuerung vorgesehen ist und zwar betriebsmäßig verbunden mit dem Mikrocontroller (280), wobei die Motoranstiegssteuerung dem Benutzer gestattet eine Zeitperiode einzustellen, während der die Motorsteuerung (14) den Anstieg des Motors (16) auf seine Betriebsdrehzahl vorsieht, und die Bestimmung eines Energieanfangspegels der an den Motor geliefert werden muss und ferner zum Vorsehen von mindestens einem Steuersignal für den Mikrocontroller ansprechend darauf, wodurch der Mikrocontroller (280) mindestens ein Befehlssignal ansprechend auf mindestens ein Steuersignal erzeugt und zwar empfangen von der Motoranstiegssteuerung zum Instruieren der Motorsteuerung.
Interface Modul nach Anspruch 12, wobei die Motoranstiegssteuerung ein erstes Anstiegspotentiometer (324) aufweist mit einem benutzerausgewählten Wiederstand, der eine Zeitperiode bestimmt, während welcher die Motorsteuerung (14) den Motor (16) auf seine Betriebsdrehzahl erhöht.
Interface Modul nach Anspruch 13, wobei die Motoranstiegssteuerung ein zweites Anstiegspotentiometer (326) aufweist mit einem durch den benutzerausgewählten Wiederstand, der den anfänglichen Energiepegel, der an den Motor (16) geliefert wird, bestimmt, wodurch die Motorsteuerung (14) den Anstieg des Motors zu seiner Betriebsdrehzahl beginnt.
Interface Modul nach den Ansprüche 12–14, wobei die Motoranstiegssteuerung eine Auswahlvorrichtung aufweist mit einer Vielzahl von benutzerausgewählten Positionen, wobei jede Position der Auswahlvorrichtung die Zeitperiode für den Anstieg des Motors und den anfänglichen an den Motor gelieferten Energiepegel einstellt.
Interface Modul nach Anspruch 15, wobei die Auswahlvorrichtung ein Potentiometer mit einer benutzerbestimmten Spannung daran aufweist, wobei die Spannung am Potentiometer ein vorbestimmtes Parametersignal ist, welches der Einstellung einer der folgenden Größen entspricht: – der Zeitperiode für den Anstieg des Motors und – des an den Motor gelieferten Anfangsenergiepegels.
Verfahren zum Einstellen der Betriebsparameter eines Motors betrieben durch eine Motorsteuerung (14), die mit einem Netzwerk in Verbindung steht und wobei ferner die folgenden Schritte vorgesehen sind: – verbinden eines Mikrocontrollers (280) mit dem Netzwerk mittels einer Nachrichtenverbindung (282); – übertragen von Befehlsignalen von dem Mikrocontroller (280) zu der Motorsteuerung (14) über das Netzwerk: – betriebsmäßige Verbindung einer visuellen Anzeigestruktur (286) mit dem Mikrocontroller (280); – vorsehen einer visuellen Anzeige für den Benutzer ansprechend auf ein vorbestimmtes Datenpaket empfangen durch den Mikrocontroller (280) über die Nachrichtenverbindung (282); – betriebsmäßiges Verbinden einer Kick-Start-Steuerung, (320) mit dem Mikrocontroller; und ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – verwenden der Kick-Start-Steuerung (320) zur Einstellung einer Zeitperiode, während der die Motorsteuerung (14) eine erhöhte Spannung an den Motor (16) während des Startens liefert, um die Trägheit des Motors (16) zu überwinden und die Größe der Spannung zu verändern; – vorsehen von mindestens einem Parametersignal an die Mikrosteuervorrichtung (280), wobei diese mindestens ein Befehlssignal erzeugt und zwar ansprechend auf mindestens ein Parametersignal empfangen von der Kick-Start-Steuerung (320) zum Instruieren der Motorsteuerung beim Starten des Motors; – betriebsmäßige Verbindung einer Motoranstiegssteuerung (324) mit dem Mikrocontroller (280); und – verwenden der Motoranstiegssteuerung (326) zur Einstellung einer Zeitperiode, mit der die Motorsteuerung (14) den Motor (16) auf seine Betriebsdrehzahl erhöht und zur Bestimmung eines anfänglichen Energiepegels, der an den Motor geliefert werden soll und ansprechend darauf das Vorsehen von mindestens einem Parametersignal für den Mik rocontroller (280), der mindestens ein Befehlssignal ansprechend auf das mindestens eine Parametersignal erzeugt und zwar empfangen von der Motoranstiegssteuerung (324), zum Instruieren der Motorsteuerung (14).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der zusätzliche Schritt des Bestimmens des Typs der Motorsteuerung (14), verbunden mit dem Nachritennetzwerk, vorgesehen ist.
Interface Modul nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Bestimmens des Typs der Motorsteuerung (14) die folgenden zusätzlichen Schritte aufweist: – senden eines Initialisierungssignals auf dem Nachrichtennetzwerk mit dem Interface-Modul (26); – Empfang einer Antwort von der Motorsteuerung (14).
Interface Modul einem der Ansprüchen 17–19, wobei die folgenden zusätzlichen Schritte vorgesehen sind: – Überwachung des Nachrichtennetzwerks hinsichtlich Fehlersignalen der Motorsteuerung (14), und – Erzeugen einer visuellen Anzeige ansprechend auf den Empfang eines Fehlersignals auf dem Nachrichtennetzwerk.