DE60028110T2

DE60028110T2 - Verfahren zur Regelung des Startens, des Anhaltens und der Geschwindigkeit eines Wechselstrominduktionsmotors

Info

Publication number: DE60028110T2
Application number: DE60028110T
Authority: DE
Inventors: Charles Theodore Younger; Guy Albert Moore; Peter Joseph Unsworth
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2020-03-11
Also published as: BR0000948A; EP1037372B1; EP1037372A2; JP2000278991A; DE60028110D1; US6163129A; CN1267127A; JP4605414B2; EP1037372A3; CN1214513C

Description

Hintergrund und Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
Diese Erfindung betrifft Motorsteuerungen und im Besonderen ein Verfahren zum Steuern des Anlassens bzw. Anlaufenlassens, Anhaltens und der Drehzahl eines Wechselstrominduktionsmotors mit einem weichen bzw. sanften Anlasser bzw. Starter.
Es gibt zwei grundsätzliche Ansätze zum Steuern des Anlassens, Anhaltens und der Drehzahleines Wechselstrominduktionsmotors. Bei einem ersten Ansatz wird eine nachstellbare Frequenzsteuereinheit mit dem Wechselstrominduktionsmotor verbunden. Die nachstellbare Frequenzsteuereinheit umfasst einen Wechselrichter, welcher Festkörperschalter verwendet, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom mit gestufter Wellenform umzuwandeln. Ein Frequenzgeber erzeugt Umschaltsignale für den Inverter unter Aufsicht eines Mikroprozessors. Während nachstellbare Frequenzsteuereinrichtungen die Steuerung der Motordrehzahl und der von einem Wechselstrominduktionsmotor verwendeten Energie effizient steuern, kann die Verwendung solcher Arten von Steuereinheiten zu kostspielig sein. Ferner sind Alternativen zu nachstellbaren Frequenzsteuereinrichtungen entwickelt worden, da viele Anwendungen von Wechselstrominduktionsmotoren keine ausgefeilte Frequenz- und Spannungssteuerung benötigen.
Ein alternativer Ansatz zu den nachstellbaren Frequenzsteuereinheiten ist der sanfte Anlasser. Sanfte Anlasser arbeiten unter Verwendung des Prinzips der Anschnittsteuerung, wobei die Dreiphasen-Hauptversorgung zum Wechselstrominduktionsmotor mittels antiparalleler Thyristorschalter in jeder Versorgungsleitung gesteuert wird. Bei der Anschnittsteuerung werden die Thyristorschalter in jeder Versorgungsleitung gezündet, um den Anteil der Halbwelle zu steuern, über welchen Strom zum Motor geleitet wird (als die Leitungsperiode bekannt). Die nicht-leitende Dauer jeder Halbwelle (als der Verzögerungswinkelwinkel oder die Einschnittsbreite bekannt) ist als ein Einschnitt in der Spannungswellenform an jeder Motoranschlussklemme sichtbar. Während dieser Dauer fließt kein Strom zu den Motoranschlüssen bzw. Motoran schlussklemmen. Um die nicht-leitende Periode zu beenden, werden die Thyristorschalter in der Versorgungsleitung zu den Motoranschlussklemmen gezündet, um ihre Leitung bzw. Leitfähigkeit zu erneuern. Die Leitung durch die Thyristorschalter geht weiter, bis der Strom wieder bei einem Punkt in der nächsten Halbwelle Null wird und die Thyristorschalter wieder öffnen. Nach den Prinzipien der Anschnittsteuerung können, durch Verändern der Dauer der nicht-leitenden Periode die Spannung und der Strom, die dem Wechselstrominduktionsmotor zugeführt werden, gesteuert werden.
Daher hat die Verwendung eines sanften Anlassers, um einen Wechselstrominduktionsmotor anzulassen, zu einer übergroßen Beschleunigung oder Abbremsung des Wechselstrominduktionsmotors während bestimmter Anwendungen geführt. Bei Lasten, welche durch einen Gurt angetrieben werden, kann die schnelle Erhöhung des Drehmoments mit der Drehzahl dazu führen, dass der Gurt auf der Motorriemenscheibe gleitet, wodurch ein ernsthafter Abrieb des Gurts erzeugt wird. Folglich ist es hoch wünschenswert, ein Verfahren zum sanften Anlassen und Anhalten eines Wechselstrominduktionsmotors mit einem sanften Anlasser ohne die Instabilität der bekannten Verfahren bereitzustellen.
Ferner umfassen sanfte Anlasser häufig eine Überbrückungskontakteinrichtung parallel zu einem zugehörigen Thyristorschalter in der Versorgungsleitung. Sobald der Wechselstrominduktionsmotor eine vorbestimmte Betriebsdrehzahl erreicht, werden die Überbrückungskontakteinrichtungen geschlossen, so dass der Wechselstrominduktionsmotor direkt mit der Wechselstromquelle durch die Überbrückungskontakteinrichtungen verbunden wird. Es ist herausgefunden worden, dass, aus einer Vielzahl von Gründen, einer oder mehrere der Überbrückungskontakteinrichtungen während des Betriebs des Wechselstrominduktionsmotors ausfallen können. Um die Spannung und den Strom zum Wechselstrominduktionsmotor während des Ausfalls einer Überbrückungskontakteinrichtung aufrechtzuerhalten, werden die Thyristorschalter an jeder Versorgungsleitung periodisch alle paar Sekunden gezündet. Jedoch kann aufgrund der potentiellen Verzögerung zwischen dem Öffnen der Über brückungskontakteinrichtung und dem Zünden des Thyristorschalters ein Lichtbogen zwischen den Kontakten der öffnenden Überbrückungskontakteinrichtungen auftreten. Bekanntlich erhöht sich die Größe des Lichtbogens, wenn sich die Zeitdauer zwischen dem Öffnen der Überbrückungskontakteinrichtung und dem Zünden des Thyristorschalters erhöht. Als ein Ergebnis werden die Überbrückungskontakteinrichtungen, welche in sanften Anlassern verwendet werden, häufig für vier- bis sechsmal den Volllast-Amperezahlen ("Full Load Amperes"; FLA) des Wechselstrominduktionsmotors ausgelegt. Eine Verwendung solcher großen Überbrückungskontakteinrichtungen erhöht nicht nur die Größe des sanften Anlassers, sondern auch die Herstellungskosten desselben. Folglich ist es hoch wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zum Zünden des Thyristorschalters als Antwort auf das Öffnen einer zugehörigen Überbrückungskontakteinrichtung bereitzustellen, um so die Verwendung einer Überbrückungskontakteinrichtung in einem sanften Anlasser zu ermöglichen, welcher auf ungefähr die FLA des Wechselstrominduktionsmotors eingestellt ist, um gestartet zu werden.
EP 0 446 936 ist auf eine elektrische Motorsteuerung mit Überbrückungskontakteinrichtungen gerichtet. Jede Phase des Motors ist mit der Wechselstromeingangsquelle mittels eines Thyristorschalters und einer dazu parallelen Überbrückungskontakteinrichtung verbunden. Opto-Koppler 64–66 sind vorgesehen, um die Spannungen über zugehörige SCR-Paare 16–18 zu überwachen. Falls die Opto-Koppler erfassen, dass ein oder mehrere Kontakteinrichtungen geöffnet haben, werden alle der Paare von SCRs 16–18 "simultan getriggert".
In EP 0 435 038 wird eine Steuereinrichtung zum Anlassen und Anhalten eines Elektromotors bereitgestellt. Jedoch beinhaltet die Steuereinrichtung keine Überbrückungskontakteinrichtungen.
In US 4,142,136 ist eine Steuerschaltung zum Zuführen eines Betriebsstroms an einen Motor durch eine Überbrückungsschaltung vorgesehen. Wie am besten aus 1 zu erkennen, werden die SCR-Schalter durch eine Trigger schaltung oder ein Relais gesteuert. Beim Betrieb, wenn der Motor seine Betriebsdrehzahl erreicht hat, schließt der Überbrückungsbetreiber die Überbrückungskontakteinrichtungen. Danach wird die SCR-Triggerschaltung deaktiviert, um so die SCR-Schalter zu öffnen.
Das Abstract des Japanischen Patents 01316021 offenbart eine kontaktlose dreiphasige Kontakteinrichtung.
US 4,767,975 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Dreiphasen-Wechselstrominduktionsmotors.
Daher ist es eine Hauptaufgabe und ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Steuern des Anlassens, Anhaltens und der Drehzahl eines Wechselstrominduktionsmotors bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe und ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrominduktionsmotors bereitzustellen, welches eine sanfte und allmähliche Beschleunigung und Abbremsen des Wechselstrominduktionsmotors bereitstellt.
Es ist eine weitere Aufgabe und ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern des Anlassens, Anhaltens und der Drehzahl eines Wechselstrominduktionsmotors bereitzustellen, welches preisgünstiger herzustellen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern bzw. Ansteuern eines Dreiphasen-Wechselstrominduktionsmotors bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 ausgeführt ist.
Der Schritt des Zündens der Paare von Thyristorschaltern kann den Schritt des Bereitstellens eines konstanten Stroms an den Wechselstrominduktionsmotor oder den Schritt des Erhöhens des Stroms zum Wechselstromindukti onsmotor durch jeweiliges aufeinanderfolgendes Zünden der Paare von Thyristorschaltern umfassen.
Es ist vorgesehen, die Temperatur an jeder Phase des Wechselstrominduktionsmotors zu überwachen und den Wechselstrominduktionsmotor als Antwort darauf anzuhalten, dass die Temperatur an einer der Phasen des Wechselstrominduktionsmotors eine vorbestimmte Temperatur übersteigt. Der Wechselstrominduktionsmotor kann auch hinsichtlich eines thermischen Überlastungszustands überwacht werden, wobei der Wechselstrominduktionsmotor darauf ansprechend angehalten wird. Es wird ferner vorgesehen, die Spannung zu überwachen, die an den Wechselstrominduktionsmotor geliefert wird, und den Motor als Antwort auf die Spannung an irgendeiner Phase des Wechselstrominduktionsmotors anzuhalten, wenn sie unter einem vorbestimmten Wert liegt.
Der Induktionsmotor kann als Antwort auf einen Anhaltebefehl durch einen Bediener angehalten werden. Der Schritt des Anhaltens des Induktionsmotors umfasst die Schritte des Öffnens der Überbrückungskontakteinrichtungen und des Reduzierens des Stroms an den Wechselstrominduktionsmotor für eine durch einen Bediener ausgewählte Zeit. Danach öffnen die Thyristorschalter so, dass der Induktionsmotor unter Last stoppen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 11 bereitgestellt zum Ansteuern eines Wechselstrommotors, welcher mit einer Wechselstrom-Eingabequelle mittels eines Thyristorschalters und einer parallel verbundenen Überbrückungskontakteinrichtung verbunden ist, um dem Wechselstrommotor eine Spannung und einen Strom bereitzustellen.
Das Verfahren kann auch die zusätzlichen Schritte des Bereitstellens eines neuen Zündwinkels als dem anfänglichen Zündwinkel, des Bereitstellens einer neuen Phasenverzögerung als der anfänglichen Phasenverzögerung und des Zurückkehrens zum Schritt des Bestimmens des nachfolgenden Auftretens einer Null-Versorgungsspannung an den Wechselstrommotor umfassen.
Es wird ferner vorgesehen, dass das Verfahren den Schritt des Anhaltens des Wechselstrommotors als Antwort auf ein Kommando des Bedieners umfasst. Der Schritt des Anhaltens des Wechselstrommotors umfasst die Schritte eines Öffnens der Überbrückungskontakteinrichtungen, eines Übertragens des Stroms auf den Thyristorschalter und eines Reduzierens des dem Wechselstrommotor zugeführten Stroms für eine von einem Bediener ausgewählte Zeit. Danach wird der Thyristorschalter offen gelassen, um den Wechselstrommotor abzutrennen. Das Verfahren kann auch die Schritte des Überwachens des Wechselstrommotors auf einen Wärmeüberlastzustand davon oder eine Verringerung der dem Wechselstrommotor zugeführten Spannung durch die Wechselstrom-Quelle umfassen. Für den Fall solcher Zustände wird der Wechselstrommotor angehalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die hiermit beigebrachten Zeichnungen zeigen einen bevorzugten Aufbau der vorliegenden Erfindung, in welcher die obigen Vorteile und Merkmale klar offenbart sind, als auch andere, welche aus der folgenden Beschreibung der dargestellten Ausführungsform schnell klar werden.
Zu den Zeichnungen:
1 ist eine schematische Ansicht eines Motorsteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a und 2b sind schematische Ansichten eines sanften Anlassers für das Motorsteuerungssystem aus 1;
3 ist ein Flussdiagramm computerausführbarer Anweisungen für den Mikroprozessor des sanften Anlassers von 2a;
4 ist ein Flussdiagramm der Initialisierungs-Unterroutine für die computerausführbaren Anweisungen von 3;
5 ist ein Flussdiagramm der Nullspannungsdurchgangs-Unterroutine für den Computer;
6 ist ein Flussdiagramm der Überlast-Unterroutine für die computerausführbaren Anweisungen von 3;
7 ist ein Flussdiagramm der Haupt-Unterroutine für die computerausführbaren Anweisungen von 3;
8 ist ein Flussdiagramm der Normalrampenanlass-Unterroutine der Haupt-Unterroutine von 7;
9 ist ein Flussdiagramm der Pumpenanlass-Unterroutine der Haupt-Unterroutine von 7;
10 ist ein Flussdiagramm der Konstantstromanlass-Unterroutine der Haupt-Unterroutine von 7;
11 ist ein Flussdiagramm der Überbrückungs-Unterroutine der Haupt-Unterroutine von 7;
12 ist ein Flussdiagramm der Anhalt-Unterroutine der Haupt-Unterroutine von 7;
13 und 13b sind graphische Darstellungen der Spannung über und des Stroms durch einen antiparallelen SCR in 1 als eine Funktion der Zeit;
14 ist eine Vorderansicht eines Datenschnittstellenmoduls für das Motorsteuerungssystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine schematische Darstellung des Datenschnittstellenmoduls von 14;
16 ist ein Flussdiagramm von computerausführbaren Anweisungen für den Mikrokontroller der Datenschnittstelle von 15;
17 ist ein Flussdiagramm der Haupt-Unterroutine für die computerausführbaren Anweisungen von 16;
18 ist eine schematische Ansicht der Bildschirme, welche von dem Datenschnittstellenmodul von 14 angezeigt werden;
19 ist ein Flussdiagramm der Inkrement/Dekrement-Unterroutine der computerausführbaren Anweisungen von 16;
20 ist ein Flussdiagramm der Anlass-Unterroutine der computerausführbaren Anweisung von 16;
21 ist ein Flussdiagramm der Anhalt-Unterroutine der computerausführbaren Anweisungen von 16;
22 ist eine Vorderansicht eines Schnittstellenmoduls für das Motorsteuerungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
23 ist eine schematische Ansicht des Schnittstellenmoduls von 22;
24 ist ein Flussdiagramm der computerausführbaren Anweisungen für den Mikrokontroller des Schnittstellenmoduls von 22;
25 ist ein Flussdiagramm der Haupt-Unterroutine der computerausführbaren Anweisungen von 24;
26 ist eine schräge Explosionsansicht eines Knopfmoduls für das Motorsteuerungssystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27a–27c sind Vorderansichten von Überlagerungen bzw. Overlays für das Knopfmodul von 26;
28 ist eine schematische Ansicht des Knopfmoduls von 26; und
29 ist ein Flussdiagramm der computerausführbaren Anweisungen für den Mikrokontroller des Knopfmoduls von 28.
Genaue Beschreibung der Zeichnungen
Bezug nehmend auf 1 wird ein Motorsteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Motorsteuerungssystem 10 umfasst eine bestimmende Motorsteuerung, wie beispielsweise einen sanften Anlasser 14, 2a–2b, welcher einen Wechselstrominduktionsmotor 16 mit einer Wechselstrom-Quelle 18 koppelt, wie im Folgenden beschrieben. Wie am besten in den 1–2 erkennbar, ist der sanfte Anlasser 14 mit einem Netzwerk durch einen Bus 20 verbunden.
Das Motorsteuerungssystem 10 mag eine Vielzahl von peripheren Motorsteuerungen umfassen, wie beispielsweise eine Bedienereingabe- und Anzeigeeinheit 22, welche mit dem Netzwerk durch eine Netzwerkschnittstelle 24 verbunden ist. Ähnlich kann ein programmierbares Eingabe/Ausgabe-Modul 26 mit dem Netzwerk durch die Netzwerkschnittstelle 24 verbunden sein. Zusätzlich kann ein Knopfmodul 28 mit dem Netzwerk durch die Netzwerkschnittstelle 24 verbunden sein. Es ist vorgesehen, dass das Motorsteuerungssystem 10 sanfte Anlasser 14 und jegliche Kombination von Bedienereingabe- und Anzeigemodul 22, programmierbarem Eingabe/Ausgabe-Modul 26 und/oder Knopfmodul 28 umfasst, und zwar abhängig von den bedienerbestimmten Überlegungen.
Kommunikationen bzw. Datenübertragungen zwischen dem sanften Anlasser 14, der Bedienereingabe- und Anzeigeeinheit 22, dem programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Modul 26 und/oder dem Knopfmodul 28 über das Netzwerk müssen so verwaltet werden, dass all diese Kommunikationen zwischen den verschiedenen Motorsteuerungen hindurchgehen. Folglich muss ein Protokoll ausgewählt werden, um die Übertragung von Signalen über das Netzwerk zu steuern, um die mögliche Kollision von Informationspaketen zu verhindern. Es ist vorgesehen, dass das Protokoll ein serielles Protokoll ist, so dass jede Motorsteuerung mit dem Netzwerk unter Verwendung eines herkömmlichen universellen asynchronen Empfängers/Senders verbunden werden kann, und so, dass die individuellen Informationspakete oder Signale seriell übertragen werden können.
Herkömmlicherweise weist der Wechselstrominduktionsmotor 16 drei Wicklungen auf. Jede Wicklung des Wechselstrominduktionsmotors 16 ist wirkend mit einer zugehörigen Versorgungsleitung 30, 32 und 34 von einer Wechselstromquelle 18 an Motoranschlussklemmen 36, 38 bzw. 40 verbunden. Antiparallele gesteuerte Siliziumgleichrichter ("Silicon Controlled Rectifiers"; SCRs) oder Thyristorschalter 42, 44 und 46 sind ebenfalls vorgesehen. Jeder Thyristorschalter 42, 44 und 46 besteht aus einem Paar invers verbundener SCRs, die verwendet werden, um die Spannung an und den Strom durch eine zugehörige Versorgungsleitung 30, 32 bzw. 34 zu steuern, welche wiederum den zu den Motoranschlüssen 36, 38 bzw. 40 gelieferten Strom bzw. die daran anliegende Spannung des Wechselstrominduktionsmotors 16 ändert. Alternativ ist vorgesehen, Thyristorschalter 42, 44 und 46 in Reihe mit entsprechenden Wicklungen des Wechselstrominduktionsmotors 16 innerhalb der zugehörigen Delta-Schleife anzuordnen.
Die Klemmenspannungen 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, außer dass sie um 120° zueinander außer Phase liegen. Beispielhaft wird, mit Bezug auf die 2b und 13a–13b die Klemmenspannung V_T am Motoranschluss 36 mit dem Leitungsstrom I_A und der Versorgungsspannung V_A von der Wechselstromquelle 18 verglichen. Bekanntlich ist die Wellenform der Versorgungsspannung V_A sinusförmig. Wenn sie durch eine Anschnittsteuerung angesteuert wird, ist die Klemmenspannung V_T im Allgemeinen identisch zur Versorgungsspannung V_A außer während einer kurzen nicht-leitenden Zeit oder eines Einschnitts mit einer Dauer γ, welcher in jede Halbwelle der Versorgungsspannung V_A eingeführt wird. Der Einschnitt γ wird in die Versorgungsspannung V_A jedes Mal dann eingeführt, wenn der Leitungsstrom I_A auf Null abfällt. Der Leitungsstrom I_A bleibt Null bis zum Ende des Einschnitts γ, zu welchem Zeitpunkt der Leitungsstrom I_A als eine pulsierende Wellenform weiterläuft.
Der Versorgungsleitungsstrom I_A wird durch die Dauer des Einschnitts γ gesteuert. Während des Einschnitts γ arbeitet der Thyristorschalter 42, welcher den Motoranschluss 36 mit der Wechselstromquelle 18 verbindet, als ein offener Kreislauf, so dass statt des Einhaltens der sinusförmigen Versorgungsspannung V_A am Motoranschluss 36 eine interne, motorerzeugte Rück-EMK-Spannung gesehen werden kann. Die Rück-EMK-Spannung ist allgemein gleich zur Quellen- bzw. Versorgungsspannung V_A, abzüglich dem Spannungsabfall V_AD über den Thyristorschalter 42.
Bekanntlich gibt es verschiedene Ansätze, den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf seine Betriebsdrehzahl zu bringen. Beim ersten Ansatz werden die Leitungsströme I_A, I_B und I_C allmählich über eine Zeitdauer bzw. -periode erhöht. Um die Leitungsströme I_A, I_B und I_C, die an den Wechselstrominduktionsmotor 16 angelegt werden, zu erhöhen, wird die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 erhöht. Während die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 allmählich während jeder Halbwelle erhöht wird, wird die Dauer des Einschnitts γ in der Spannungswellenform an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 vermindert. Zusätzlich erhöhen sich, während die Leitungsperiode der Thyristorschalter 42, 44 und 46 allmählich erhöht wird und der Motor 16 sich seiner Betriebsdrehzahl näher, die Rück-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40. Es ist vorgesehen, dass, sobald die Rück-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 einen vorbestimmten Wert überschreiten, der Wechselstrominduktionsmotor 16 als bei seiner vollen Betriebsdrehzahl arbeitend angesehen wird. Falls der Motorstrom auf die FLA des Wechselstrominduktionsmotors 16 abgefallen ist, werden Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54, welche parallel mit entsprechenden Thyristorschaltern 42, 44 bzw. 46 verbunden sind, aufeinander folgend geschlossen. Mit den Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen, wird der Motoranschluss 36 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 30 verbunden, 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 Stroms daran gebracht werden. Bekanntlich ist der Leitungsstrom I_A, I_B und I_C bezüglich der Versorgungsspannung V_A, V_B und V_C um einen Winkel θ verzögert, welcher dem Leistungsfaktor bzw. Verlustwinkel eines Wechselstrominduktionsmotors 16 entspricht. Die Leitungsströme I_A, I_B und I_C an den Wechselstrominduktionsmotor 16 werden aufrechterhalten durch Aufrechterhalten der Leitungsdauer der Thyristorschalter 42, 44 und 46 so, dass die Dauer des Einschnitts γ aufrechterhalten wird. Durch Aufrechterhalten der Leitungsströme I_A, I_B und I_C an den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf einem vorbestimmten Pegel über eine vorbestimmte Zeitdauer verringert sich der Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16, während der Wechselstrominduktionsmotor 16 beschleunigt und die Rück-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 sich entsprechenden Quellenspannungen V_A, V_B bzw. V_C annähern. Es ist vorgesehen, dass, sobald die Rück-EMK-Spannungen an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 einen vorbestimmten Wert überschreiten, zugehörige Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 bzw. 54 aufeinander folgend geschlossen werden, so dass der Motoranschluss 36 des Wechselstromindukti onsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 30 verbunden ist, der Motoranschluss 38 des Motors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 32 verbunden ist und der Motoranschluss 40 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstrom-Quelle 18 durch die Versorgungsleitung 34 verbunden ist.
Bei gewissen Anwendungen, bei denen der Wechselstrominduktionsmotor 16 zum Antreiben verschiedener Arten von Pumpen zum Pumpen verschiedener Arten dicker Flüssigkeiten verwendet wird, wird häufig ein spezielles Anfahren des Wechselstrominduktionsmotors 16 gewünscht, um Schwankungen in dem vom Wechselstrominduktionsmotor 16 gelieferten Drehmoment zu beschränken, während die Motordrehzahl erhöht wird. Um ein nahezu konstantes Drehmoment während der Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 während eines sog. "Pumpanfahrens" aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, den Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16 aufrechtzuerhalten. Um den Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16 konstant zu halten, wird die anfängliche Dauer des Einschnitts γ aus einer vom Bediener ausgewählten anfänglichen Drehmomentausgabe T2 für den Wechselstrominduktionsmotor 16 berechnet. Der Winkel θ zwischen dem Mittelpunkt des Einschnitts γ und der anfänglichen Nulldurchgangsspannung für jede Versorgungsspannung V_A, V_B und V_C kann berechnet werden. Unter Kenntnis des Mittelpunktes des Einschnitts γ, und dass der Einschnitt jedes Mal auftreten wird, wenn ein zugehöriger Leitungsstrom I_A, I_B und I_C auf Null abfällt – in anderen Worten, bei –γ/2, wobei γ die neue Einschnittsbreite ist – können die Thyristorschalter 42, 44 und 46 bei einer Periode von γ/2 nach dem vorher bestimmten Mittelpunkt θ gezündet werden. Als ein Ergebnis wird, während die Breite des Einschnitts γ sich ändern kann, der Winkel θ des Leistungsfaktors des Wechselstrominduktionsmotors 16 konstant bleiben.
Alternativ kann ein "Pumpenanfahrens" mittels einer Alpha-Steuerung erreicht werden. Bei der Alphasteuerung werden die Thyristorschalter 42, 44 und 46 nach einer Verzögerung von α Grad nach dem Auftreten von Nullversor gungsspannungen an zugehörigen Motoranschlüssen 36, 38 bzw. 40 gezündet. Während dies für die meisten Anwendungen ausreichend ist, bewirkt die Alphasteuerung, dass eine kleine Minderheit von Motoren instabil wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, um eine erhöhte Stabilität während der Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 bereitzustellen, kann der Zündwinkel α proportional zu Änderungen im Phasenverzögerungswinkel φ geändert werden, welcher von einer Welle zum nächsten auftritt (eine komplette Welle bzw. Zyklus entspricht 360°). Als solches wird die proportionale Änderung im folgenden Zündwinkel α eingestellt gemäß der Beziehung: αi = αi-1 + P(φi – φi-1) Gleichung (1),wobei φ_i die Phasenverzögerung; φ_i-1 die vorangegangene Phasenverzögerung; P die proportionale Verstärkung, typischerweise zwischen 0,8 und 1,2; α_i der neue Zündwinkel und α_i-1 der vorhergehende Zündwinkel ist.
Dann wird eine integrale Verstärkung verwendet, um den Durchschnittswert des Zündwinkels α zu steuern, indem dieser langsam mit der Zeit verändert wird. Dies wird durchgeführt durch Hinzufügen eines zusätzlichen Integralausdrucks zur Gleichung (1), welche wird zu: αi = αi-1 + P(φi – φi-1) + I(αref – αi-1) Gleichung (2),wobei I die integrale Verstärkung und α_ref der gewünschte Zündwinkel ist.
Als ein Ergebnis wird der Integralausdruck in Gleichung (2) negativ, falls der Zündwinkel α für aufeinander folgende Zündungen zu spät in der Versorgungshalbwelle (d.h. α_ref – α_i-1 < 0) auftritt. Dies wird aufeinander folgende Zündwinkel α allmählich nach vorne in die gewünschte Position bringen. Falls der Zündwinkel α zu früh in der Halbwelle auftritt, erhöht der positive Integral ausdruck α allmählich über viele Zündungen und nimmt α auf die gewünschte Position mit.
Um den Effekt auf den Einschnitt γ während eines Pumpenanlaufs zu zeigen, kann Gleichung (2) in Ausdrücken aufeinander folgender Einschnittswinkel γ umgeschrieben werden. Dies wird getan durch Abziehen von φ_i von beiden Seiten von Gleichung (2), um 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 ausgedrückt werden als: γi = γi-1 + (P – 1)Δφi + I(αref – αi-1). Gleichung (4)wobei Δφ_i die Änderung (φ_i – φ_i-1) im Phasenverzögerungswinkel aufeinander folgender Strom-Nullwerte ist.
Gleichung (4) zeigt die Anpassung am Einschnitt γ, die benötigt wird, um eine sanfte Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 zu erzeugen, um die großen Drehmomentvariationen zu vermeiden. Δφ_i ist die Änderung (φ_i – φ_i-1) im Phasenverzögerungswinkel aufeinander folgender Strom-Nullwerte. Um das Drehmoment allmählich zu erhöhen, wird α_ref fortlaufend über die Beschleunigungsperiode des Wechselstrominduktionsmotors 16 verringert.
Wiederum ist vorgesehen, dass, falls die Rück-EMK-Spannung an den Motoranschlüssen 36, 38 und 40 einen vorbestimmten Wert überschreitet, zugehörige Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 bzw. 54 aufeinander folgend geschlossen werden, so dass der Motoranschluss 36 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 30 verbunden ist, der Motoranschluss 38 des Wechselstrominduktionsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 32 verbunden ist und der Motoranschluss 40 des Wechselstromindukti onsmotors 16 direkt mit der Wechselstromquelle 18 durch die Versorgungsleitung 34 verbunden ist.
Sobald der Wechselstrominduktionsmotor 16 auf voller Betriebsdrehzahl arbeitet und die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, ist vorgesehen, die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 zu überwachen, so dass dann, falls eine oder mehrere solcher Überbrückungskontakteinrichtungen ausfällt bzw. ausfallen, der entsprechende Thyristorschalter 42, 44 oder 46 zündet und die Verbindung des Wechselstrominduktionsmotors 16 zur Wechselstromquelle 18 durch entsprechende Versorgungsleitungen 30, 32 oder 34 aufrechterhält.
Damit der sanfte Anlasser 14 wie oben beschrieben funktioniert, führt der Mikroprozessor 48 eine Zahl vorbestimmter Funktionen aus, welche in die computerausführbaren Anweisungen 60, 3 eingebaut sind. Es sollte verstanden werden, dass, während diese Funktionen in Software implementiert sind, es ist vorgesehen, dass die Funktionen auch in diskreter Festkörperhardware als auch in einer Kombination von Festkörperhardware und Software ausgeführt sein können.
Bezug nehmend auf 2a ist der Mikroprozessor 48 mit dem Netzwerk durch den Sendeempfänger 63 verbunden. Der Sendeempfänger bzw. Transceiver 63 umfasst erste und zweite Eingänge T_XEN und T_X vom Mikroprozessor 48 und weist einen Ausgang R_X zum Mikroprozessor 48 auf. Der Sendempfänger 63 ermöglicht es dem Mikroprozessor 48, Signale von den anderen Motorsteuerungen des Motorsteuerungssystems 10 über das Netzwerk zu senden und zu empfangen. Es ist vorgesehen, dass der Sendempfänger 63 ein universeller asynchroner Sender/Empfänger, wie beispielsweise ein herkömmlicher RS485-Sendeempfänger, ist.
Der Mikroprozessor 48 weist eine Vielzahl von Eingabesignalen auf, welche zu den oben beschriebenen ausgewählten Parametern zugehörig sind. Diese Eingaben umfassen Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C und die zugehö rigen Leitungsströme I_A, I_B und I_C. Die Spannungsabfälle V_AD, V_BD und V_CD über die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 werden ebenfalls in den Mikroprozessor 48 eingegeben. Zusätzlich werden die Bustemperaturen T_A, T_B und T_C der Versorgungsleitungen 30, 32 bzw. 34 in den Mikroprozessor 48 eingegeben. Die in den Mikroprozessor 48 eingegebenen Spannungen werden durch einen Spannungsteiler 64 geführt, um die Größe der Eingangssignale zu reduzieren, welche auf einem Wert innerhalb des Bereichs annehmbarer Eingaben ohne Beschädigung des Mikroprozessors 48 bereitgestellt werden. Die Leitungsstromsignale und die Temperaturablesungen werden durch Filter 65 geschickt, um genaue Ablesungen bzw. Abtastungen davon durch den Mikroprozessor 48 sicherzustellen und ein zugehöriges Rauschen zu beseitigen.
Der Mikroprozessor 48 kann auch eine Vielzahl von programmierbaren Eingängen 68a–68e und eine Vielzahl von Ausgängen 70a–70b umfassen. Beispielsweise ist der Eingang 68a mit einer Auswahlvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, wobei eine Betätigung der Auswahlvorrichtung es ermöglicht, dass der Wechselstrominduktionsmotor gestartet bzw. angelassen wird. Eingänge 68b und 68c sind mit entsprechenden Auswahlvorrichtungen (nicht gezeigt) verbunden, wobei eine Betätigung der Auswahlvorrichtungen den Wechselstrominduktionsmotor 16 anlässt und anhalten, wie im Folgenden beschrieben. Ausgänge 70a und 70b können mit Signalvorrichtungen verbunden sein (nicht gezeigt), um einen Fehler am Wechselstrominduktionsmotor 16 anzuzeigen, oder dass der Wechselstrominduktionsmotor 16 auf voller Betriebsdrehzahl läuft.
Bezug nehmend auf 3 wird, bei Aktivierung des Mikroprozessors 48, der Mikroprozessor 48 gebootet, Kasten 74, und initialisiert, Kasten 76, damit der Mikroprozessor 48 die computerausführbaren Anweisungen 60 ausführt. Bezug nehmend auf 4 lädt der Mikroprozessor 48 während einer Initialisierung die Softwareparameter, Kasten 77, welche dem Wechselstrominduktionsmotor 16 entsprechen, als auch die Parameter, welche von den anderen Motorsteuerungen am Netzwerk empfangen werden, wie im Folgenden beschrieben. Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C an Versorgungsleitungen 30, 32 bzw. 34 werden überwacht, um zu bestimmen, ob die Versorgungsleitungen 30, 32 oder 34 falsch mit dem Wechselstrominduktionsmotor 16 ver bunden sind, so dass die Phasenabfolge umgekehrt wird, Kasten 78. Falls die Phasenabfolge nicht umgekehrt wird, wird die Initialisierung abgeschlossen. Falls analog die Phasenabfolge umgekehrt ist, Kasten 80, aber die Überwachung der Phasenabfolge nicht freigeschaltet ist, Kasten 82, wird die Initialisierung des Mikroprozessors 48 abgeschlossen. Falls jedoch ein Überwachen der Phase ermöglicht wird, beendet der Mikroprozessor 48 das Hochfahren des Wechselstrominduktionsmotors 16 und aktiviert einen Anzeiger, Kasten 84, am Ausgang 70a, wie oben beschrieben.
Bezug nehmend auf 3 führt, nach Abschluss der Initialisierung, Kasten 76, der Mikroprozessor 48 den Nullspannungsdurchgangs-Prozessablauf durch, Kasten 86. Bezug nehmend auf 5 bestimmt der Mikroprozessor 48 den ursprünglichen Nullspannungsdurchgang der Versorgungsspannung V_C, Kasten 88. Danach wird die Periode bzw. Zeitdauer von V_C gemessen, Kasten 90. Auf der Grundlage der gemessenen Periode wird die Periode der Versorgungsspannung V_C vorausgesagt, Kasten 92. Die tatsächliche Periode wird überwacht, um jeden Fehler zwischen der tatsächlichen Periode und der vorherbestimmten Periode der Versorgungsspannung V_C zu bestimmen, Kasten 94. Der tatsächliche Nulldurchgangspunkt der Versorgungsspannung V_C wird mit dem vorhergesagten Nulldurchgangspunkt der Versorgungsspannung V_C verglichen, Kasten 94, und der Fehler zwischen dem tatsächlichen und dem vorhergesagten Null-Spannungsdurchgangswert der Versorgungsspannung V_C wird bestimmt. Danach wird der Wert der Periode für die Versorgungsspannung V_C gemäß dem vorher bestimmten Fehler nachgestellt, Kasten 96. Mit dem nachgestellten Wert der Periode der Versorgungsspannung V_C gegeben, wird der nächste Null-Spannungsdurchgang der Versorgungsspannung V_C vorherbestimmt, und der Prozessablauf wird wiederholt. Die vorhergesagte Periode der Versorgungsspannung V_C wird verwendet, um die Perioden der Versorgungsspannung V_A und V_B zu berechnen, welche wiederum 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 berechnet durch Hinzufügen von 120° bzw. Abziehen von 120° zu bzw. von der Periode von V_C.
Wie am besten aus 3 zu erkennen, bestimmt, als Antwort auf seine Eingaben, der Mikroprozessor 48, ob ein Überlastzustand, Kasten 98, am Wechselstrominduktionsmotor vorhanden. Bezug nehmend auf 6 bestimmt der Mikroprozessor 48, ob ein Blockierzustand, Kasten 100, am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist. Ein Blockierzustand existiert am Wechselstrominduktionsmotor 16, falls, bei voller Betriebsstellung, die Summe der Leitungsströme I_A, I_B und I_C einen vorbestimmten Pegel über eine vorbestimmte Zeitdauer übertrifft. Falls ein Blockierzustand erfasst wird, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 angehalten, wie im Folgenden beschrieben.
Zusätzlich bestimmt der Mikroprozessor 48, ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 abgewürgt worden ist, Kasten 102. Ein Abwürgezustand tritt auf, falls, während der Induktionsmotor 16 beschleunigt, die Summe der Leitungsströme I_A, I_B und I_C oberhalb eines vorbestimmten Pegels über der vorbestimmten Zeitdauer liegt. Falls ein Abwürgezustand während der Beschleunigung des Wechselstrominduktionsmotors 16 vorliegt, stoppt der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16, wie im Folgenden beschrieben.
Die Bustemperaturen T_A, T_B und T_C der Versorgungsleitungen 30, 32 bzw. 34 werden mit dem Mikroprozessor 48 überwacht, Kasten 104, so dass dann, falls die Bustemperaturen T_A, T_B oder T_C eine vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer überschreiten, der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 anhält, wie im Folgenden beschrieben.
Der Mikroprozessor 48 überwacht ferner auf einen Wärmeüberlastzustand, Kasten 106, am Wechselstrominduktionsmotor 16. Eine thermische bzw. Wärme-Überlast bzw. Überhitzung tritt auf, falls die quadratisch gemittelten Werte der Versorgungsspannung oder des Leitungsstroms auf einer einzelnen Versorgungsleitung 30, 32 oder 34 einen vorbestimmten Wert für eine vorbe stimmte Zeitdauer überschreiten. Falls ein Mikroprozessor 48 einen Wärmeüberlastzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 feststellt, hält der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 an, wie im Folgenden beschrieben.
Bei der Überlast-Unterroutine überwacht der Mikroprozessor 48 auch, ob ein Phasenungleichgewicht an den Versorgungsleitungen 30, 32 oder 34 aufgetreten ist, Kasten 108. Um zu bestimmen, ob ein Phasenungleichgewicht aufgetreten ist, werden die Werte des quadratischen Mittels der Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C mit einem vorbestimmten Wert verglichen, so dass ein Abfall in einer Versorgungsspannung V_A, V_B oder V_C um einen vorbestimmten Prozentsatz unter die normale quadratisch gemittelte Leitungsspannung zu einer Feststellung eines Phasenungleichgewichts durch den Mikroprozessor 48 führt. Falls ein Phasenungleichgewicht durch den Mikroprozessor 48 festgestellt wird, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 angehalten, wie im Folgenden beschrieben.
Der Mikroprozessor 48 bestimmt auch, ob die quadratisch gemittelte Spannung der Versorgungsspannungen V_A, V_B oder V_C unter eine vorbestimmte quadratisch gemittelte Leitungsspannung abfällt, beispielsweise auf unter 50% der normalen quadratisch gemittelten Leitungsspannung, Kasten 110. Falls die quadratisch gemittelte Spannung der Versorgungsspannungen V_A, V_B oder V_C unter die vorbestimmte quadratisch gemittelte Leitungsspannung für eine vorbestimmte Zeitdauer absinkt, ist ein Phasenverlust aufgetreten. Falls ein Phasenverlust vom Mikroprozessor 48 erfasst wird, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 angehalten, wie im Folgenden beschrieben.
Wie am besten in 6 zu erkennen, fährt der Mikroprozessor 48 fort, auf Überlastzustände am Motor 16 während des Betriebs des sanften Anlassers 14 zu überwachen. Falls ein Überlastzustand, wie oben beschrieben, am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist, aktiviert der Mikroprozessor 48 den Ausgang 70a, um einem Bediener ein Signal bereitzustellen, und kann auch den anderen Motorsteuerungen Signale über das Netzwerk bereitstellen, wie im Folgenden beschrieben.
Wie am besten in 3 zu erkennen, aktualisiert der Mikroprozessor 48 die analogen Messungen oder Eingaben an den Mikroprozessor 48 wiederholt, Kasten 112. Unter Verwendung dieser Eingaben startet, stoppt und steuert der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 in der Haupt-Unterroutine 114 der computerausführbaren Anweisung 60.
Bezug nehmend auf die 7 und 22 kann, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 anzulassen, ein anfängliches Anlegen von Spannung daran vorgesehen werden, um die Trägheit des Wechselstrominduktionsmotors 16 zu überwinden. Um den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu "kickstarten", Kasten 116, wählt ein Bediener eine Zeit t1 zum Anlegen einer Spannung und ein Drehmoment T1 aus, das vom Wechselstrominduktionsmotor 16 zu erzeugen ist. In Antwort auf die vom Bediener ausgewählte Zeit t1 und das bedienerausgewählte Drehmoment T1 für den Kickstart berechnet der Mikroprozessor 48 eine zugehörige Einschnittsbreite γ, damit der Wechselstrominduktionsmotor 16 das vom Bediener ausgewählte Drehmoment T1 im Wesentlichen durch die vorbestimmte Zeitdauer t1 hindurch bereitstellt. Falls der Bediener wünscht, den Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht mit einem Kickstart zu starten, stellt der Bediener die nutzerausgewählte Zeit t1 für den Kickstart auf Null ein. Bei Beendigung des Kickstarts, Kasten 116, stellt der Mikroprozessor 48 die Einschnittsbreite γ nach, damit diese mit einem bedienerausgewählten Anfangsdrehmoment T2 übereinstimmt, Kasten 118. Danach startet der Mikroprozessor 48 den Wechselstrominduktionsmotor 16 gemäß einem bedienerausgewählten Verfahren, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf volle Betriebsdrehzahl zu bringen. Ein Bediener kann es auswählen, den Wechselstrominduktionsmotor 16 mittels eines normalen Rampenanlaufs, Kasten 120, eines Pumpenanlaufs, Kasten 122, oder eines Konstantstromanlaufs, Kasten 124, anzulassen.
Während eines normalen Rampenanlaufs, Kasten 120, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 durch allmähliches Erhöhen der Leitungsströme I_A, I_B und I_C über eine bedienerausgewählte Zeitdauer t2 auf volle Betriebsdrehzahl gebracht. Auf der Grundlage einer bedienerausgewählten anfänglichen Drehmomenteinstellung T2 berechnet der Mikroprozessor 48 die ursprünglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C, die für den Wechselstrominduktionsmotor 16 notwendig sind, um ein solches Drehmoment zu erzeugen. Die ursprünglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C entsprechen einer ursprünglichen Breite des Einschnitts γ. Der Mikroprozessor 48 erzeugt Zündsignale S_A, S_B und S_C, um die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 zu geeigneten Zeiten zu zünden, um den Einschnitt γ zu erzeugen. Die Leitungsströme I_A, I_B und I_C werden durch allmähliches Erhöhen der Leitungsdauer der Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 hochgefahren, und zwar durch Verringern der Dauer der Einschnitte γ in den Klemmenspannungen, wie sie an den Motoranschlüssen 36, 38 bzw. 40 gesehen werden.
Die Thyristorschalter 42, 44 und 46 werden in Paaren gezündet, Kasten 130, um einen Pfad für den Leitungsstrom in den und aus dem Wechselstrominduktionsmotor 16 bereitzustellen. Danach wird die Rück-EMK-Spannung überwacht, Kasten 132, wie oben beschrieben, um zu bestimmen, ob sich der Wechselstrominduktionsmotor 16 bei voller Betriebsdrehzahl dreht. Falls der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf voller Betriebsdrehzahl befindet, Kasten 134, und die bedienerausgewählte Rampenzeit t2 nicht ausgelaufen ist, Kasten 136, berechnet der Mikroprozessor 48 den nächsten Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46, um die Dauer des Einschnitts γ weiter zu reduzieren, und zündet die Thyristorschalter 42, 44 und 46 entsprechend, wie oben beschrieben. Falls die Rampenzeit t2 abgelaufen ist und sich der Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht auf der Betriebsdrehzahl befindet, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 angehalten, Kasten 137, wie im Folgenden beschrieben.
Falls der Wechselstrominduktionsmotor die volle Betriebsdrehzahl innerhalb einer vom Bediener ausgewählten Rampenzeit t2 erreicht hat, verringert der Mikroprozessor 48 beschleunigt die Dauer des Einschnitts γ, Kasten 138, während er die Leitungsströme I_A, I_B und I_C überwacht, Kasten 140. Falls sich die Leitungsströme I_A, I_B und I_C unter den Volllast-Amperezahlen des Wechselstrominduktionsmotors 16 befinden, erzeugt der Mikroprozessor 48 ein Ausgabesignal B_A, B_B und B_C, um die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 bzw. 54 zu schließen, Kasten 142. Mit den Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen, wird die Überbrückungs-Unterroutine, Kasten 144, ausgeführt.
Alternativ kann der Wechselstrominduktionsmotor 16 im "Pumpenanlauf" gestartet werden, Kasten 122. Bezug nehmend auf 9, erzeugt der Wechselstrominduktionsmotor 16 während des Pumpanlaufs, Kasten 122, ein relativ konstantes, oder sich allmählich erhöhendes Drehmoment, während er allmählich auf die volle Betriebsdrehzahl über eine vom Bediener ausgewählte Zeitdauer t2 beschleunigt. Auf der Grundlage einer vom Bediener ausgewählten anfänglichen Drehmomenteinstellung T2 berechnet der Mikroprozessor 48 die anfänglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C, die notwendig sind, damit der Wechselstrominduktionsmotor 16 ein solches Drehmoment erzeugt. Die anfänglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C entsprechen einer ursprünglichen Breite des Einschnitts γ. Der Mikroprozessor 48 erzeugt Zündsignale S_A, S_B und S_C, um die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 zu geeigneten Zeiten zu zünden, um den Einschnitt γ zu erzeugen. Der Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46 wird wie oben beschrieben berechnet, Kasten 146, und zwar durch den Mikroprozessor 48, um das durch den Wechselstrominduktionsmotor 16 erzeugte Drehmoment aufrechtzuerhalten.
Wie vorher beschrieben, müssen die Thyristorschalter 42, 44 und 46 in Paaren gezündet werden, Kasten 148, um einen Pfad für den Leitungsstrom in und aus dem Wechselstrominduktionsmotor 16 bereitzustellen. Danach wird die Rück-EMK-Spannung überwacht, Kasten 150, wie oben beschrieben, um festzustellen, ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 bei voller Betriebsdrehzahl dreht. Falls der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf voller Betriebsdrehzahl befindet, Kasten 142, und die vom Bediener ausgewählte Rampenzeit t2 nicht abgelaufen ist, Kasten 153, berechnet der Mikroprozessor 48 den nächsten Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46, wie oben beschrieben, Kasten 146, um so das durch den Wechselstrominduktionsmotor 16 erzeugte Drehmoment aufrechtzuerhalten, und der Prozessablauf wird wiederholt. Falls die Rampenzeit t2 abgelaufen ist und der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf der Betriebsdrehzahl befindet, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 angehalten, Kasten 137, wie im Folgenden beschrieben.
Falls der Wechselstrominduktionsmotor 16 seine volle Betriebesdrehzahl innerhalb einer vom Bediener ausgewählten Rampenzeit t2 erreicht, verringert der Mikroprozessor 48 beschleunigt die Dauer des Einschnitts γ, Kasten 154, während er die Leitungsströme I_A, I_B und I_C überwacht, Kasten 156. Falls sich die Leitungsströme I_A, I_B und I_C unterhalb der Volllastamperezahl des Wechselstrominduktionsmotor 16 befinden, erzeugt der Mikroprozessor 48 ein Ausgabesignal B_A, B_B und B_C, um die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 bzw. 54 zu schließen, Kasten 158. Mit den Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen, wird die Überbrückungs-Unterroutine, Kasten 144, ausgeführt.
Ein Benutzer kann es auswählen, den Wechselstrominduktionsmotor 16 durch Anlegen eines konstanten Stroms daran zu starten, Kasten 124. Bezug nehmend auf 10 wird, während eines Konstantstromanlaufs, Kasten 124, ein im Wesentlichen konstanter Strom dem Wechselstrominduktionsmotor 16 zugeführt, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 auf volle Betriebsdrehzahl über eine von einem Bediener ausgewählte Zeitdauer t2 zu beschleunigen. Auf der Grundlage einer vom Bediener ausgewählten anfänglichen Drehmomenteinstellung T2, berechnet der Mikroprozessor 48 die anfänglichen Leitungsströme I_A, I_B und I_C. Um die konstanten Leitungsströme I_A, I_B und I_C am Wechselstrominduktionsmotor 16 aufrechtzuerhalten, muss die Leitungsdauer der Thyristorschalter 42, 44 und 46, und dadurch die Dauer des Einschnitts γ, aufrecht erhalten werden. Wie oben beschrieben, entsprechen die Leitungsströme I_A, I_B und I_C einer Breite des Einschnitts γ. Als ein Ergebnis berechnet der Mikroprozessor 48 den Zündwinkel α, um die Dauer des Einschnitts γ aufrechtzuerhalten, Kasten 160, und erzeugt Zündsignale S_A, S_B und S_C, um die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 zu geeigneten Zeiten zu zünden, um den Einschnitt γ zu erzeugen, Kasten 162.
Wie oben beschrieben, müssen die Thyristorschalter 42, 44 und 46 in Paaren gezündet werden, um einen Pfad für den Leitungsstrom in den und aus dem Wechselstrominduktionsmotor 16 bereitzustellen. Danach wird die Rück-EMK-Spannung überwacht, Kasten 164, wie oben beschrieben, um zu bestimmen, ob der Wechselstrominduktionsmotor 16 bei voller Betriebsdrehzahl dreht. Falls der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf voller Betriebsdrehzahl befindet, Kasten 166, und die vom Bediener ausgewählte Rampenzeit t2 nicht abgelaufen ist, Kasten 168, berechnet der Mikroprozessor 48 den nächsten Zündwinkel α der Thyristorschalter 42, 44 und 46, wie oben beschrieben, Kasten 160, um so den dem Wechselstrominduktionsmotor 16 zugeführten Strom aufrechtzuerhalten, und der Prozessablauf wird wiederholt. Falls die Rampenzeit t2 abgelaufen ist und der Wechselstrominduktionsmotor 16 sich nicht auf Operationsdrehzahl befindet, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 angehalten, Kasten 137, wie im Folgenden beschrieben.
Falls der Wechselstrominduktionsmotor 16 seine volle Betriebesdrehzahl innerhalb einer vom Bediener ausgewählten Rampenzeit t2 erreicht, verringert der Mikroprozessor 48 allmählich die Dauer des Einschnitts γ, Kasten 170, während er die Leitungsströme I_A, I_B und I_C überwacht, Kasten 172. Falls die Leitungsströme I_A, I_B und I_C sich unterhalb der Volllastamperezahlen des Wechselstrominduktionsmotors 16 befinden, erzeugt der Mikroprozessor 48 ein Ausgabesignal B_A, B_B und B_C, um die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 bzw. 54 zu schließen, Kasten 174. Mit den Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen, wird die Überbrückungs-Unterroutine, Kasten 144, ausgeführt.
Bezug nehmend auf 11 überwacht, beim Überbrücken, der Mikroprozessor 48 die Rück-EMK-Spannungen, Kasten 176. Falls ein Spannungsabfall V_AD, V_BC oder V_CD über die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 erfasst wird, hat eine Überbrückungskontakteinrichtung 50, 52 bzw. 54 geöffnet. Durch Abtasten des Vorhandenseins einer Spannung V_AD, V_BC oder V_CD über einen entsprechenden Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 bestimmte der Mikroprozessor 48, welche Kontakteinrichtung 50, 52 oder 54 geöffnet ist, Kasten 180. Unmittelbar beim Abtasten des Spannungsabfalls übermittelt der Mikroprozessor 48 ein Signal S_A, S_B oder S_C, um den Thyristorschalter 42, 44 und/oder 46 entsprechend zu zünden, und zwar entsprechend der offenen Überbrückungskontakteinrichtung 50, 52 bzw. 54, Kasten 182. Danach übermittelt der Mikroprozessor 48 ein Signal B_A, B_B oder B_C zur zugehörigen offenen Überbrückungskontakteinrichtung 50, 52 bzw. 54, versuchend, die offene Überbrückungskontakteinrichtung wieder zu schließen, Kasten 184. Falls die offene Überbrückungskontakteinrichtung 50, 52 oder 54 schließt, Kasten 186, dreht sich der Wechselstrominduktionsmotor 16 weiter bei voller Betriebsdrehzahl, und der Mikroprozessor 48 kehrt dahin zurück, die Rück-EMK-Spannung zu überwachen, Kasten 176, und zwar in einem Versuch, zu bestimmen, ob sich eine der Überbrückungskontakteinrichtungen öffnet.
Für den Fall, dass die offene Überbrückungskontakteinrichtung sich nicht während einer vorbestimmten Zeitdauer geschlossen hat, Kasten 188, und diese nicht abgelaufen ist, zündet der Mikroprozessor 48 den Thyristorschalter 42, 44 oder 46 weiter entsprechend der offenen Überbrückungskontakteinrichtung 50, 52 oder 54 in einem Versuch, die gleiche wieder zu schließen. Falls die offene Überbrückungskontakteinrichtung 50, 52 oder 54 nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer geschlossen werden kann, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 angehalten, Kasten 137.
Bezug nehmend auf 12, bestimmt, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 als Antwort auf einen Befehl vom Bediener oder einen vorbestimmten Zustand, wie oben beschrieben, anzuhalten, der Mikroprozessor 48 anfänglich, ob die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, Kasten 190, und zwar durch Abtasten des Vorhandenseins von Spannungsabfällen V_AD, V_BD oder V_CD über die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46. Falls die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geschlossen sind, übermittelt der Mikroprozessor 48 Signale B_A, B_B und B_C, um die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 bzw. 54 zu öffnen, Kasten 192, so dass dann, sobald die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 öffnen, die Spannungsabfälle V_AD, V_BD oder V_CD vom Mikroprozessor 48 erkannt werden. Danach sendet der Mikroprozessor 48 unmittelbar Signale S_A, S_B und S_C aus, um die Thyristorschalter 42, 44 bzw. 46 zu zünden. Sobald die Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 geöffnet sind, wird der Wechselstrominduktionsmotor 16 allmählich abgebremst durch Verbreitern des Einschnitts γ in den Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C über eine von einem Bediener ausgewählte Zeitdauer t3. Nach der vom Bediener ausgewählten Zeitdauer t3 sind alle Thyristorschalter 42, 44 und 46 geöffnet, Kasten 196, so dass kein Strom und keine Spannung an den Wechselstrominduktionsmotor 16 angelegt wird. Danach hält der Wechselstrominduktionsmotor 16 unter seiner Last an. Für den Fall, dass der Bediener nicht wünscht, den Wechselstrominduktionsmotor 16 allmählich anzuhalten, wird das Zünden der Thyristorschalter 42, 44 und 46, um den Einschnitt γ in den Versorgungsspannungen V_A, V_B und V_C allmählich zu verbreitern, durch Einstellen der vom Bediener ausgewählten Zeitdauer t3 auf Null beseitigt.
Zurück zu 3, ist es für den Mikroprozessor 48 des Wechselstrominduktionsmotors 16 vorgesehen, mit den anderen Motorsteuerungen zu kommunizieren, welche mit dem Netzwerk zum Übertragen und Empfangen von Informationspaketen aus im Folgenden beschriebenen Gründen zusammengeschaltet sind. Der Mikroprozessor 48 sendet durch den Sendempfänger 63 regelmäßig Ausgabesignale T_XEN und T_X an das Netzwerk und lädt Eingabesignale R_X, welche vom Sendempfänger 63 von den anderen Motorsteuerungen empfangen werden, die mit dem Netzwerk zusammengeschaltet sind, Kasten 198.
Bezug nehmend auf die 14–15 umfasst die Bedienereingabe- und Anzeigeeinheit 22 einen Mikrokontroller 200, welcher mit einer Flüssigkristall ("Liquid Crystal Display"; LCD)-Anzeige 210 verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass die LCD-Anzeige 210 eine herkömmliche 4 × 10-Linien-Schriftzeichen-Anzeige ist. Die Bedieneranzeigeeingabe- und Anzeigeeinheit 22 umfasst weiterhin einen in Reihe geschalteten EEPROM 212, der mit dem Mikrokontroller 200 und einer Vielzahl von Bedienereingabevorrichtungen zusammengeschaltet ist, welche allgemein durch die Referenzzahl 214 bezeichnet werden. In der in 16 zu sehenden bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bedienereingabevorrichtungen 214 einen Drehgeber 216 und vier Druckknopfschalter 218–221.
Der Mikrokontroller 200 ist mit dem Netzwerk durch einen Sendempfänger 222 zusammengeschaltet. Es ist vorgesehen, dass der Sendeempfänger 222 ein universaler asynchroner Sender/Empfänger ist, wie beispielsweise ein herkömmlicher RS-485-Sendeempfänger, was es dem Mikrokontroller 200 ermöglicht, Informationspakete zu senden und zu empfangen.
Bezug nehmend auf 16 wird ein Flussdiagramm für die ausführbaren Anweisungen, die am Mikrokontroller 200 gespeichert sind, bereitgestellt. Beim Hochfahren, Kasten 224, initialisiert der Mikrokontroller 200 die damit zusammengeschalteten Geräte und beginnt einen Erkennungsprozess, Kasten 228, um seine Identität bzw. Kennung den anderen Motorsteuerungen zu übermitteln, welche mit dem Netzwerk verbunden sind und die anderen Motorsteuerungen, die mit den Netzwerk verbunden sind, zu erkennen. Der Mikrokontroller 200 überträgt ein Erkennungssignal auf das Netzwerk durch den Sendeempfänger 222 und wartet auf eine Antwort von den anderen Motorsteuerungen. Danach wartet der Mikrokontroller 200, bis die Erkennung erfolgreich ist, Kasten 230. Falls die Erkennung nicht erfolgreich ist, wird der Prozessablauf wiederholt. Falls jedoch die Erkennung erfolgreich ist, wird der Mikrokontroller 200 eine Anforderung nach einer Parameterstruktur senden, Kasten 232, und zwar vom bestimmenden Peer- bzw. Teilnehmer-Motorantrieb, z.B. dem Selbstanlasser 14, des Motorsteuerungssystems 10. Die Parameterstruktur ist eine Liste von Information, welche eine Softwareverwendung eines einzelnen Motorantriebsparameters definiert.
Falls die Parameterstrukturinformation nicht mit einer vorprogrammierten Datenbank für den beherrschenden Teilnehmer-Motorantrieb, den sanften Anlasser 14, übereinstimmt, werden die ausführbaren Anweisungen am Mikrokontroller 200 beendet, da keine Datenbankübereinstimmung vorhanden war, Kasten 232. Falls jedoch die Datenbank übereinstimmt, wird die Parameterstrukturinformation dann durch den Mikrokontroller 200 heruntergeladen, Kasten 234, und im seriellen EEPROM 212 gespeichert. Sobald die Parameterstrukturinformation erfolgreich heruntergeladen worden ist, werden die mit diesen Parametern verbundenen Datenwerte ebenfalls heruntergeladen, Kasten 236, und im RAM gespeichert. Nachdem diese Schritte beendet worden sind, wenden sich die ausführbaren Anweisungen des Mikrokontrollers 200 der Haupt-Unterroutine zu.
Bezug nehmend auf 19 tastet, in der Haupt-Unterroutine, Kasten 238, der Mikrokontroller 200 die Eingabevorrichtungen (Drehgeber 216 und Druckknöpfe 218–221) ab, um zu bestimmen, ob irgendeine Handlung vom Bediener vorgenommen wurde, Kasten 240. Falls eine Änderung erkannt wurde, Kasten 242, führt der Mikrokontroller 200 die durch den Mikrokontroller ausführbaren Instruktionen, welche jeder Eingabevorrichtung zugeordnet sind, aus, 17–21.
Die Eingabe/Menü-Unterroutine, Kasten 243, wird dadurch begonnen, dass ein Bediener den "Eingabe/Menü"-Druckknopf 219 niederdrückt. Bezug nehmend auf die 17–18 wird durch Herunterdrücken des Eingabe/Menü-Druckknopfes 219 die Anzeige an der LCD-Anzeige 210 zwischen einem Hauptmenübildschirm 246 und einem Parameterbildschirm 248 hin und her geschaltet. Nach Hochfahren wird der Hauptmenübildschirm 246 angezeigt, bis der Eingabe/Menü-Druckknopf 219 niedergedrückt wird. Im Hauptmenübildschirm werden drei Parameter 250a, 250b und 250c angezeigt. Pfeilspitzen 252 sind auf den mittleren angezeigten Parameter 250b gerichtet. Die untere rechte Ecke des Hauptmenübildschirms zeigt das Wort "Eingabe" an, während die untere linke Ecke des Bildschirms die Richtung des Wechselstrominduktionsmotors 16 anzeigt. Es ist vorgesehen, dass durch Drehen des Drehgebers 216 der Mikrokontroller 200 die Inkrement/Dekrement-Unterroutine durchführen wird, Kasten 251. In der Inkrement/Dekrement-Unterroutine, 19, wird, falls die LCD den Hauptmenübildschirm anzeigt, Kasten 265, und der Drehgeber 216 gedreht wird, der Hauptmenübildschirm 246 durch die Liste der im seriellen EEPROM 212 gespeicherten Parameter durchfahren, Kasten 267.
Durch Niederdrücken des Eingabe/Menü-Druckknopfes 219 wird die LCD-Anzeige 210 den Parameterbildschirm entsprechend dem Parameter 250b umschalten, welcher mit den Pfeilspitzen 252 ausgerichtet ist. Im Parameterbildschirm 248 zeigt die obere Linie 260 der LCD-Anzeige 210 einen horizontalen Balkenanzeige an, welcher dem aktuellen Wert des Parameters 248 entspricht. Die zweite Linie 262 zeigt den Datenwert und die zugehörige Skalierungsmarkierung des im RAM gespeicherten ausgewählten Parameters 250b an. Die dritte Linie zeigt den Namen des ausgewählten Parameters 250b an. Die vierte Linie 264 wird immer noch die Motorrichtung in der unteren linken Ecke der LCD-Anzeige 210 anzeigen, aber die rechte untere Ecke wird nun "Haupt" lauten, da es die neue Funktion der Eingabe/Menü-Taste 219 ist, die LCD-Anzeige 210 zum Hauptmenübildschirm 246 zurückkehren zu lassen.
Der Parameterdatenwert, der an der zweiten Linie 262 des Parameterbildschirms 248 gezeigt ist, kann von zweierlei Art sein, nämlich von "änderbaren" oder "Mess"-Datenwerten sein. Falls die LCD-Anzeige den Parameterbildschirm 248 anzeigt, Kasten 265, und der Drehgeber 216 gedreht wird, kann ein Nutzer den Messwert des angezeigten Datenwerts nur dann verändern, falls der Datenwert ein "änderbarer" Wert ist, Kasten 269. Falls der Datenwert kein "änderbarer" Wert ist, wird eine Drehung des Drehgebers 216 keinen Effekt aufweisen. Falls der Datenwert durch den Bediener geändert wird, Kasten 271, wird der Mikrokontroller 200 den vom Bediener angepassten Datenwert zum Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 beim folgenden Niederdrücken des Eingabe/Menü-Druckkopfes 219, um zum Hauptmenübildschirm 246 zurückzukehren, übertragen. Danach kehrt der Mikrokontroller 200 zur Haupt-Unterroutine zurück, Kasten 273.
Zusätzlich sendet bei Niederdrücken des Eingabe/Menü-Druckknopfes 219, um ein Parameter 250b vom Hauptmenübildschirm 246 auszuwählen, der Mikrokontroller 200 eine Anfrage durch den Sendeempfänger 222 über das Netzwerk zum Mikroprozessor 48 der vorherrschenden Teilnehmer-Motorsteuerung, dem Selbstanlasser 14, nach dem aktuellen Wert des ausgewählten Parameters 250b, welchen der Mikroprozessor 48 dahin zurück übermittelt.
Es ist vorgesehen, dass der Start-Druckknopf 220 zusammen mit dem Motorrichtungs-Druckknopf 218 arbeitet. Niederdrücken des Motorrichtungs-Druckknopfes 218 durch einen Bediener bewirkt, dass die untere linke Ecke der LCD-Anzeige 210 durch eine Folge vorbestimmter Richtungseinstellungen für den Wechseistrominduktionsmotor 16 hindurch läuft, z.B. vorwärts, rückwärts, vorwärts joggen, rückwärts joggen, Kasten 266. Bezug nehmend auf 20, wenn die Richtungseinstellung sich im Vorwärts- oder Rückwärts-Modus befindet, bewirkt das Niederdrücken des Start-Druckknopfes 220, dass der Mikrokontroller 200 die Start-Unterroutine beginnt, Block 268, und ein Befehlssignal zur vorherrschenden Motorsteuerung, dem Selbstanlasser 14, sendet, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 anzulassen oder anzuhalten, Kasten 270, wie oben beschrieben, und zwar in der vom Bediener ausgewählten Art. Wenn die Richtung die Vorwärts-Jogging oder Rückwärts-Jogging-Richtungseinstellung ist, Kasten 272, überträgt der Mikrokontroller 200 ein Befehlssignal, Kasten 276, über das Netzwerk zur vorherrschenden Motorsteuerung, dem Selbstanlasser 14, bei Loslassen des Start-Druckknopfes 220, Kasten 274, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 in die vom Bediener ausgewählte Richtung zu joggen. Danach wird die Start-Unterroutine beendet, Kasten 275.
Bezug nehmend auf 21 beginnt der Mikrokontroller 200 bei Niederdrücken des Anhalte-Druckknopfes 221 die Anhalte-Unterroutine, Kasten 276, und sendet unmittelbar einen Anhaltebefehl, Kasten 278, zur vorherrschenden Motorsteuerung, dem sanften Anlasser 14, um den Wechselstrominduktions motor 16 anzuhalten. Bei Freigeben des Anhalte-Druckknopfes 220, Kasten 279, sendet der Mikrokontroller 200 einen Anhaltelösebefehl, Kasten 281, zur vorherrschenden Motorsteuerung, dem sanften Anlasser 14. Der Anhaltelösebefehl verhindert, dass der sanfte Anlasser 14 erneut gestartet wird, bis der Anhalte-Druckknopf 221 gelöst wird, und zwar unabhängig davon, ob oder ob nicht ein Startbefehl vom Mikroprozessor 48 am Eingang 68b empfangen wird, oder von einer anderen Motorsteuerung am Netzwerk. Danach endet die Anhalte-Unterroutine, Kasten 283.
Zurück zu 17 aktualisiert nach Beendigen der oben beschriebenen Unterroutinen der Mikrokontroller die LCD-Anzeige 210, Kasten 285, und kehrt zum Schritt des Abtastens der zugehörigen Eingabevorrichtungen zurück.
Bezug nehmend auf die 22–24 kann das Motorsteuerungssystem 10 ein programmierbares Eingabe/Ausgabe-Modul 26 mit einem Mikrokontroller 280 umfassen, welcher mit dem Netzwerk durch einen Sendeempfänger 282 verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass der Sendeempfänger 282 ein universaler asynchroner Empfänger/Sender ist, wie beispielsweise ein herkömmlicher RS485-Sendeempfänger. Der Sendeempfänger 282 ermöglicht es dem Mikrokontroller 280, den anderen Motorsteuerungen über das Netzwerk Signale zu senden und zu von ihnen empfangen. Das programmierbare Eingabe/Ausgabe-Modul 26 umfasst ferner eine Vielzahl von Bediener-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen, welche allgemein durch die Bezugsziffer 284 bezeichnet sind, und eine Vielzahl von LEDs bzw. Leuchtdioden, welche allgemein mit der Bezugsziffer 286 bezeichnet werden, welche auch mit einem Mikrokontroller 280 zusammengeschaltet sind.
Wie am besten in 22 zu erkennen, umfasst die Vielzahl der Bediener-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen einen ersten DIP-Schalter 290, welcher zwischen einer ersten Blockier-Ein-Stellung und einer zweiten Sperrstellung beweglich ist. In der Blockier-Ein-Stellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Steuersignal zum Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 über das Netzwerk, welches den Mikroprozessor 48 anweist, zu überwachen, ob ein Blockierzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist, wie oben beschrieben. Mit dem DIP-Schalter 290 in der Sperrstellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, um den Mikroprozessor 48 anzuweisen, das Überwachen des Mikroprozessors 48 auf einen möglichen Blockierzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 hin anzuhalten. Falls der DIP-Schalter 290 sich in der Blockier-Ein-Position befindet, und ein Blockierzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers erkannt wird, wird der Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 ein Alarmsignal an den Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 über das Netzwerk dergestalt übertragen, dass der Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 die LED 292 freigeschaltet und angeschaltet.
Ein zweiter DIP-Schalter 294 ist zwischen einer ersten Abwürge-Ein-Stellung und einer zweiten Sperrstellung beweglich. In der Abwürge-Ein-Stellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 über das Netzwerk, welches den Mikroprozessor 48 anweist, zu überwachen, ob ein Abwürgezustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorhanden ist, wie oben beschrieben. Mit dem DIP-Schalter 294 in der Sperrstellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, welches den Mikroprozessor 48 anweist, das Überwachen eines möglichen Abwürgezustands am Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 zu deaktivieren. Falls der DIP-Schalter 294 sich in der Abwürge-Ein-Stellung befindet, und ein Abwürgezustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 erkannt wird, wird der Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers ein Alarmsignal an den Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 über das Netzwerk dergestalt übermitteln, dass der Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 die LED 296 freigeschaltet und angeschaltet.
Ein dritter DIP-Schalter 298 ist zwischen einer ersten Phasenumkehrstellung und einer zweiten Sperrstellung beweglich. In der Phasenumkehrstellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 über das Netzwerk, welches den Mikroprozessor 48 anweist, zu überwachen, ob die Phasen am Wechselstrominduktionsmotor 16 vertauscht sind, wie oben beschrieben. Mit dem DIP-Schalter 298 in der Sperrstellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Steuersignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, welches den Mikroprozessor 48 anweist, das Überwachen einer möglichen Phasenumkehr am Wechselstrominduktionsmotor 16 durch den Mikroprozessor 48 zu deaktivieren. Falls der DIP-Schalter 298 sich in der Phasenumkehrstellung befindet, und am Wechselstrominduktionsmotor 16 ein Phasenumkehrzustand durch den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 erkannt wird, wird der Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers ein Alarmsignal an den Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 über das Netzwerk dergestalt übermitteln, dass der Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 die LED 300 freigeschaltet und angeschaltet.
Ein DIP-Schalter 302 ist zwischen einer ersten manuellen Reset-Stellung und einer zweiten automatischen Reset-Stellung beweglich. In der manuellen Reset-Stellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, welches den Mikroprozessor 48 anweist, nicht zu versuchen, den Wechselstrominduktionsmotor 16 neu anzulassen, nachdem der Wechselstrominduktionsmotor 16 aufgrund einer Überlast oder eines Fehlers angehalten worden ist, wie bereits beschrieben. Mit dem DIP-Schalter 302 in der automatischen Reset-Stellung überträgt der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, so dass der Mikroprozessor 48 automatisch versucht, den Wechselstrominduktionsmotor 16 neu zu starten, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer nach einer Überlast oder einem Fehler am Wechselstrominduktionsmotor 16 festgestellt worden.
Ein DIP-Schalter 304 ist zwischen einer ersten, normalen Anlassstellung und einer zweiten, Pumpenanlassstellung beweglich. Mit dem DIP-Schalter 304 in einer normalen Anlassstellung sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, um ein normales Rampenanlassen des Wechselstrominduktionsmotors 16 durchzuführen, Kasten 120, wie vorher beschrieben. Mit dem DIP-Schalter 304 in der Pumpenanlassstellung sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, um ein Pumpenanlassen des Wechselstrominduktionsmotors 16 auf Empfang eines Anlassbefehls durchzuführen, Kasten 122.
Ein DIP-Schalter 306 ist zwischen einer ersten Rampenanlassstellung und einer zweiten, Strombegrenzungsstellung beweglich. Mit dem DIP-Schalter 306 in der Rampenanlassstellung sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, um es dem Mikroprozessor 48 zu ermöglichen, ein normales Rampenanlassen, Kasten 120, oder ein Pumpenanlassen, Kasten 122, des Wechselstrominduktionsmotors 16 auf Empfang eines Anlassbefehls durchzuführen. Mit dem DIP-Schalter 306 in der Strombegrenzungsstellung sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, um den sanften Anlasser anzuweisen, ein Konstantstromanlassen, Kasten 124, des Wechselstrominduktionsmotors 16 auf Empfang eines Anlassbefehls durchzuführen, wie oben beschrieben.
Das programmierbare Eingabe/Ausgabe-Modul 26 umfasst ferner eine Vielzahl von Potentiometern zum Verändern verschiedener Zeitdauern bzw. -perioden und Drehmomentwerten während des Hochfahrens des Motors 16. Das Potentiometer 320 ermöglicht es dem Bediener, die Zeitdauer t1 für einen Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den sanften Anlasser 14 einzustellen. Durch Drehen des Potentiometers 320 wird der Spannungsabfall über das Potentiometer 320 so verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls mit einer vorbestimmten Zeitdauer t1 für den Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 übereinstimmt. Beispielsweise ist das Po tentiometer 320 zwischen einem t1-Wert von Null (0) Sekunden, wobei kein Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den sanften Anlasser 14 ausgeführt wird, und zwei (2) Sekunden drehbar. Als Antwort auf das Einstellen des Potentiometers 320 und den Spannungsabfall darüber übersendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, einen Kickstart für die ausgewählte Zeitdauer t1 durchzuführen, wie beschrieben.
Das Potentiometer 322 ermöglicht es dem Bediener, den Maximaldrehmomentwert T1 für einen Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den sanften Anlasser 14 einzustellen. Durch Drehen des Potentiometers 322 wird der Spannungsabfall über das Potentiometer 322 so verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls mit einem durch den Bediener ausgewählten Maximaldrehmomentwert T1 für den Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 übereinstimmt. Beispielsweise ist das Potentiometer 322 zwischen einem Wert von Null (0) Drehmoment, wobei kein Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 durch den sanften Anlasser 14 ausgeführt wird, und einem Wert von neunzig Prozent (90%) des vollen, direkt anliegenden Anfangsdrehmoments drehbar. Als Antwort auf das Einstellen des Potentiometers 322 und den Spannungsabfall darüber, sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, einen Kickstart durchzuführen, wobei das durch den Wechselstrominduktionsmotors 16 erzeugte Drehmoment auf den durch den Bediener ausgewählten Wert T1 hochgefahren wird.
Das Potentiometer 324 ermöglicht es dem Bediener, die Zeitdauer t2 den sanften Anlasser 14 einzustellen, damit dieser den Wechselstrominduktionsmotors 16 auf volle Betriebsdrehzahl hochfährt. Durch Drehen des Potentiometers 324 wird der Spannungsabfall über das Potentiometer 324 so verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls mit der vom Bediener ausgewählten Zeitdauer t2 des Hochfahrens des Wechselstrominduktionsmotors 16 von einem ursprünglichen vom Bediener ausgewählten Drehmomentwert T2 auf einen Drehmomentwert, der dem Betreiben des Wechsel strominduktionsmotors 16 bei voller Spannung entspricht, übereinstimmt. Beispielsweise ist das Potentiometer 324 zwischen einem Wert, der einer Hochlaufzeit von 0,5 s entspricht, und einem Wert drehbar, der einer Hochlaufzeit von einhundertachtzig (180) s entspricht. Als Antwort auf das Einstellen des Potentiometers 324 und den Spannungsabfall darüber übersendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48, das den Mikroprozessor 48 anweist, den Wechselstrominduktionsmotors 16 über die vom Bediener ausgewählte Zeit t2 auf seine volle Betriebsdrehzahl hochzufahren.
Das Potentiometer 326 ermöglicht es dem Bediener, den anfänglichen Drehmomentwert T2 für einen Kickstart des Wechselstrominduktionsmotors 16 einzustellen. Durch Drehen des Potentiometers 326 wird der Spannungsabfall über das Potentiometer 326 so verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls einem vorbestimmten anfänglichen Drehmomentwert T2, der durch den Wechselstrominduktionsmotor 16 erzeugt wird nach dessen Kickstart entspricht. Beispielsweise ist das Potentiometer 326 zwischen einem Wert drehbar, der einem Drehmoment von Null (0) entspricht, wobei der Motor 16 kein Drehmoment nach dem Kickstart ausübt, und einem Wert, der einem Drehmoment von einhundert Prozent (100%) des vom bei voller Versorgungsspannung arbeitenden Wechselstrominduktionsmotor 16 bereitgestellten Drehmomentwerts entspricht. Als Antwort auf das Einstellen des Potentiometers 326 und einen Spannungsabfall darüber, sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48 so, dass das anfängliche Drehmoment gleich dem vom Bediener ausgewählten anfänglichen Drehmoment T2 ist.
Das Potentiometer 328 ermöglicht es dem Bediener, die Zeitdauer t3 für ein allmähliches Erhöhen der Dauer des Einschnitts γ während des Anhaltens des Wechselstrominduktionsmotors 16 einzustellen, wie oben beschrieben. Durch Drehen des Potentiometers 328 wird der Spannungsabfall über das Potentiometer 328 so verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls darüber einer vom Bediener ausgewählten Zeitdauer t3 zum allmählichen Anhalten des Wechselstrominduktionsmotors 16 entspricht. Beispielsweise ist das Potentiometer 328 zwischen einem Wert entsprechend Null (0) Sekunden, bei dem der Wechselstrominduktionsmotor 16 nicht allmählich angehalten wird, und einem Werts drehbar, der sechzig (60) Sekunden entspricht. Mit der durch den Bediener ausgewählten Einstellung des Potentiometers 328 und dem Spannungsabfall darüber sendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 nach Öffnen der Überbrückungskontakteinrichtungen 50, 52 und 54 und vor Öffnen der Thyristorschalter 42, 44 und 46 für eine Zeitdauer t3 in der oben beschriebenen Weise allmählich anzuhalten.
Das Potentiometer 330 ermöglicht es einem Bediener, dem Mikroprozessor 48 die Nennamperezahl für die Volllast für den Wechselstrominduktionsmotor 16 mitzuteilen. Durch Drehen des Potentiometers 330 wird der Spannungsabfall darüber so verändert, dass die Größe des Spannungsabfalls einer vorbestimmten Volllast-Ampere-Nenngröße für den Wechselstrominduktionsmotor 16 entspricht. Als Antwort auf das Einstellen des Potentiometers 330 und den Spannungsabfall darüber übersendet der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48, um den Mikroprozessor 48 über die Volllast-Ampere-Nenngröße für den Wechselstrominduktionsmotor 16 zu informieren.
Das programmierbare Eingabe/Ausgabe-Modul 26 umfasst ferner erste und zweite Auslöseklasse-DIP-Schalter 332 bzw. 334. Jeder Druck-Kipp-Schalter 332 und 334 ist zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung beweglich. Die Kombination von Stellungen der Auslöseklasse-DIP-Schalter 332 und 334 erlaubt es einem Bediener, die Auslöseklasse für den Mikroprozessor 48 einzustellen, um nach einer thermischen Überlast am Wechselstrominduktionsmotor 16 zu überwachen. Als Antwort auf die Kombination der Einstellungen der Auslöseklasse-Schalter 332 und 334 überträgt der Mikrokontroller 280 ein Anweisungssignal an den Mikroprozessor 48, um den Mikroprozessor 48 bezüglich der gewünschten Auslöseklasse anzuweisen, wenn festgesetzt wird, ob die thermische Überlast am Wechselstrominduktionsmotor 16 aufgetreten ist. Das programmierbare Eingabe/Ausgabe-Modul 26 umfasst ferner eine LED bzw. Leuchtdiode 336 zum Anzeigen an einen Bediener, dass ein Wärmeüberlastzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 vorherrscht. Als Antwort auf einen Wärmeüberlastzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 überträgt der Mikroprozessor 48 ein Anweisungssignal an den Mikrokontroller 280, um den Mikrokontroller 280 über den Wärmeüberlastzustand zu informieren. Als Antwort darauf aktiviert der Mikrokontroller 280 die LED 336, um so entsprechend einen Bediener zu benachrichtigen.
Das programmierbare Eingabe/Ausgabe-Modul 26 umfasst ferner eine Wärmeüberlast-Leuchtdiode 337. Wie oben beschrieben, überwacht der Mikroprozessor 48 ferner auf einen Wärmeüberlastzustand, Kasten 106, am Wechselstrominduktionsmotor 16. Falls der Mikroprozessor 48 einen Wärmeüberlastzustand am Wechselstrominduktionsmotor 16 erkennt, wird der Mikroprozessor 38 des sanften Anlassers 14 ein Alarmsignal an den Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 über das Netzwerk dergestalt übermitteln, dass der Mikrokontroller 280 des programmierbaren Eingabe/Ausgabe-Moduls 26 die Wärmeüberlast- bzw. Überhitzungs-Leuchtdiode 337 freigibt und anschaltet.
Bezug nehmend auf 24 wird ein Flussdiagramm der vom Bediener ausführbaren Anweisungen, die am Mikrokontroller 280 gespeichert sind, bereitgestellt. Beim Hochfahren, Kasten 340, wird der Mikrokontroller 280 initialisiert, Block 342. Danach beginnt der Mikrokontroller 280 den Erkennungsprozess, Kasten 344, um seine Identität bzw. Kennung anderen Motorsteuerungen zu übertragen, welche mit dem Netzwerk zusammengeschaltet sind, und um die anderen Motorsteuerungen zu erkennen, welche mit dem Netzwerk zusammengeschaltet sind. Der Mikrokontroller 280 übermittelt ein Erkennungssignal an das Netzwerk durch den Sendeempfänger 282 und wartet auf eine Antwort von den anderen Motorsteuerungen, Kasten 346. Falls die Erkennung nicht erfolgreich ist, wird der Prozessablauf wiederholt. Falls jedoch die Erkennung erfolgreich ist, führt der Mikrokontroller 280 die Haupt-Unterroutine, Kasten 347, seiner computerausführbaren Anweisungen durch.
Bezug nehmend auf 25 wird ein Flussdiagramm der Haupt-Unterroutine der computerausführbaren Anweisungen bereitgestellt, die auf dem Mikrokontroller 280 gespeichert sind. in der Haupt-Unterroutine, Kasten 347, tatstet der Mikrokontroller 280 die DIP-Schalter, Kasten 348, ab, und aktualisiert die Blockier-LED 292, die Abwürge-LED 296, die Phasenumkehr-LED 300, die Überlast-LED 336 und die Wärmeüberlast-LED 337, Kasten 350, als Antwort auf eine Anweisung oder ein Alarmsignal, das vom Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 empfangen wurde. Falls der Mikrokontroller 280 eine Anforderung nach Daten über das Netzwerk vom Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14, Kasten 352, erhält, verarbeitet der Mikrokontroller 280 die Anforderung vom Mikroprozessor 48, Kasten 354, tastet die Potentiometer ab, Kasten 356, und überträgt die angeforderte Information bezüglich der Stellung der Potentiometer und DIP-Schalter, Kasten 358, zum Mikrokontroller 48 des sanften Anlassers 14, wie hierin beschrieben.
Bezug nehmend auf 26 umfasst das Knopfmodul 28 ein Gehäuse 360 zum Tragen einer Vielzahl von DIP-Schaltern 362a–362h und einer Vielzahl von Druckschaltern 364a–364f. Eine Überlagerung 366 ist vorgesehen, um die obere Oberfläche 368 des Gehäuses 360 zu überlappen. Die Überlagerung 366 umfasst sechs Knopfteile 370a–370f, welche überlappen und Druckknopfschaltern 364a-364f entsprechend zugehörig sind.
Bezug nehmend auf 28 werden die Druckknöpfe 364a–364f und die DIP-Schalter 362a–362h allgemein durch die Bezugsziffer 372 bezeichnet. Eingabevorrichtung 372 sind mit einem Mikrokontroller 374 zusammengeschaltet, welcher wiederum mit dem Netzwerk durch den Sendeempfänger 376 zusammengeschaltet ist. Es ist vorgesehen, dass der Sendeempfänger 376 ein universeller asynchroner Empfänger/Sender ist, wie beispielsweise ein herkömmlicher RS485-Sendeempfänger. Wie am besten in den 27a–27c und 28 zu erkennen, kann eine Vielzahl von LEDs 378a–378f mit dem Mikrokontroller 374 verbunden bzw. zusammengeschaltet sein, um den Zustand verschiedener Motorparameter anzuzeigen, wie im Folgenden beschrieben. Die LEDs 378a–378f entsprechen und sind benachbart entsprechender Druckknöpfe 364a–364f angeordnet.
Es ist vorgesehen, dass jede Kombination von Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h einer eindeutigen Kombination von Zuordnungen für Druckknöpfe 364a–364f und LEDs 378a–378f entspricht. Als solches wird, durch Verändern der Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h, der Mikrokontroller 374 unterschiedliche vorprogrammierte Anweisungssignale an die anderen Motorsteuerungen des Motorsteuerungssystems 10 als Antwort auf das Niederdrücken der Druckknöpfe 364a und 364f übermitteln und wird unterschiedliche LEDs 378a–378f als Antwort auf den Empfang eines Befehls von einer der anderen Motorsteuerungen des Motorsteuerungssystems 10 aktivieren. Beispielsweise werden Überlagerungen 366a–366c bereitgestellt. Jede Überlagerung entspricht einer unterschiedlichen Einstellung der DIP-Schalter 362a–362h und daher unterschiedlichen Zuordnungen für die Druckknöpfe 364a–364f und die LEDs 378a–378f.
Bezug nehmend auf 27a sind die Druckknöpfe 364a, 364c und 364d nicht zugewiesen und daher sind die Knopfteile 370a, 370c und 370d der Überlagerung 366 frei von Anzeigen. Auf der Grundlage der Kombination von Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h ist auch der Druckknopf 364b nicht zugeordnet, aber der Mikrokontroller 374 aktiviert die LED 378b, falls das Motorsteuerungssystem 10 ausgeschaltet ist. Als solches weist der Knopfteil 370b der Überlagerung 366 Anzeigen auf, welche eine solche Zuordnung anzeigen.
Als Antwort auf das Niederdrücken des Druckknopfes 364e übermittelt der Mikrokontroller 374 ein Anlasskommando an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14. Die LED 378e wird durch den Mikrokontroller 374 als Antwort auf das Niederdrücken des Druckknopfes 364e aktiviert, um einen Bediener dahingehend zu alarmieren, dass der Startbefehl durch den Mikrokontroller 374 übermittelt worden ist. Der Knopfteil 370e der Überlagerung 366 ist mit Anzeigen daran ausgestattet, welche die Funktion des Druckknopfes 364e identifizieren.
Auf ähnliche Weise veranlasst, auf der Grundlage der Kombination von Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h, ein Niederdrücken des Druckknopfes 364f, dass der Mikrokontroller 374 einen Anhaltebefehl an den Mikroprozessor 48 des sanften Anlassers 14 übermittelt, um den Wechselstrominduktionsmotor 16 anzuhalten, wie oben beschrieben. Bei Niederdrücken des Druckknopfes 364f aktiviert der Mikrokontroller 374 die LED 378f, um den Bediener darüber zu alarmieren, dass der Anhaltebefehl durch den Mikrokontroller 374 übertragen worden ist. Der Knopfteil 370f der Überlagerung 366 weist Anzeigen daran auf, um die Funktion des Druckknopfes 364f zu identifizieren.
Die 27b und 27c entsprechen verschiedenen alternativen Zuordnungen von Druckknöpfen 364a–364f und LEDs 378a–378f, und zwar auf der Grundlage der Kombination von Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h. Die Anzeigen der Knopfteile 370a–370f entsprechen den Zuordnungen der Druckknöpfe 364a–364f und der LEDs 378a–378f. Die 27a–27c sind als beispielhafte Darstellungen der Zuordnungen von Druckknöpfen 364a–364f und von LEDs 378a–378f vorgesehen und nicht dazu gedacht, mögliche Zuordnungen von Druckknöpfen 368a–368f und LEDs 378a–378f auf der Grundlage der Kombination von Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h zu beschränken.
Bezug nehmend auf 29 wird ein Flussdiagramm von computerausführbaren Anweisungen bereitgestellt, welche von einem Mikrokontroller 374 des Knopfmoduls 28 ausgeführt werden. Beim Hochfahren wird der Mikrokontroller 374 initialisiert, Kasten 380. Während der Initialisierung, werden die RAM-Bänke des Mikrokontrollers 374 geleert, die Eingabe- und Ausgabeanschlüsse des Mikrokontrollers 374 und ihre Datenrichtungsregister werden gesetzt und die Kommunikationsvariablen und Taktregister werden initialisiert.
Danach Initialisierung beginnt der Mikrokontroller 374 den Erkennungsprozess, Kasten 382, um seine Identität bzw. Kennung den anderen Motorsteuerungen zu senden, welche mit dem Netzwerk zusammengeschaltet sind, und um die anderen Motorsteuerungen zu erkennen, welche mit dem Netzwerk zusammengeschaltet sind. Der Mikrokontroller 374 sendet ein Erkennungssignal an das Netzwerk durch den Sendeempfänger 376 bis zum einem solchen Zeitpunkt, zu dem der Mikrokontroller 374 eine Antwort von jeder der anderen Motorsteuerungen empfängt, die mit dem Netzwerk verbunden sind, Kasten 384.
Während der Mikrokontroller 374 auf eine Antwort von den anderen Motorsteuerungen wartet, die mit dem Netzwerk verbunden sind, wird er bei vorbestimmten Zeitintervallen, Kasten 386, die Druckknöpfe 364a–364f abtasten, um zu bestimmen, ob einer der Druckknöpfe 364a–364f niedergedrückt worden ist. Es ist vorgesehen, dass der Mikrokontroller 374 einen klemmenden Druckknopf 364a–364f erkennt, falls der Mikrokontroller 374 erfasst, dass ein Druckknopf 364a–364f für mehr als eine vorbestimmte Zahl aufeinander folgender Abtastungen niedergedrückt wird.
Falls der Mikrokontroller 374 ein Anweisungssignal von einer der anderen Motorsteuerungen empfängt, die mit dem Netzwerk verbunden sind, Kasten 390, bestimmt der Mikrokontroller 374, ob ein solches Anweisungssignal ein Aktivieren einer LED 378a–378f benötigt. Als Antwort auf den Empfang eines solchen Anweisungssignals, das von einer Teilnehmer-Motorsteuerung empfangen wird, die mit dem Netzwerk verbunden ist, aktualisiert der Mikrokontroller 374 oder aktiviert die entsprechende LED 378a–378f, Kasten 392, wie bereits beschrieben.
Falls der Mikrokontroller 374 mit dem Netzwerk durch den Sendeempfänger 376 richtig verbunden ist, Kasten 394, und falls einer der Druckknöpfe 364a–364f gültig niedergedrückt worden ist, Kasten 396, überträgt der Mikrokontroller 374 ein Anweisungssignal an die geeignete Motorsteuerung am Netzwerk, Kasten 398, und zwar auf der Grundlage der Einstellungen der DIP-Schalter 362a–362h, um so das vom Bediener gewünschte Kommando auszuführen. Falls gleichermaßen der Mikrokontroller 374 ein gültiges Signal von einer der anderen Motorsteuerungen empfängt, Kasten 400, die mit dem Netzwerk verbunden sind, verarbeitet der Mikrokontroller 374 das empfangene Signal und interpretiert dieses, Kasten 402, um den Befehl durchzuführen.
Der Mikrokontroller 374 kann auch ein Erkennungssignal von einer der anderen Motorsteuerungen empfangen, die mit dem Netzwerk verbunden sind, Kasten 404. Falls der Mikrokontroller 374 richtig mit dem Netzwerk über den Sendeempfänger 376 verbunden ist, Kasten 406, überträgt der Mikrokontroller 374 eine Antwort, welche ihn selbst für die zugehörige Motorsteuerung identifiziert, welche das Erkennungssignal ausgesandt hat, Kasten 408.
Verschiedene Betriebsarten des Durchführens der Erfindung sind als innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche liegend vorgesehen, insbesondere auf den Gegenstand gerichtet und diesen insbesondere beanspruchend, welcher als die Erfindung angesehen wird.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotors (16), wobei jede Phase des Induktionsmotors mit einer Wechselstrom-Eingangsquelle (18) über einen Thyristorschalter (42, 44, 46) und eine Überbrückungskontakteinrichtung (50, 52, 54), die parallel geschaltet sind, verbunden sind zum Vorsehen einer Spannung und eines Stroms an den Wechselstrom-Induktionsmotor (16), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Aufeinanderfolgendes Zünden von Paaren von Thyristorschaltern (42, 44, 46), um den Wechselstrom-Induktionsmotor (16) auf seine volle Drehzahl zu bringen, wobei jeder Thyristorschalter (42, 44, 46) sich öffnet ansprechend auf einen Null-Strom, der durch die Wechselstrom-Eingabequelle (18) geliefert wird. Überwachen der Drehzahl des Wechselstrom-Induktionmotors (16); Schließen der Überbrückungskontakteinrichtungen (50, 52, 54), darauf ansprechend, dass der Wechselstrom-Induktionsmotor (16) bei einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet; gekennzeichnet durch Zünden eines Thyristorschalters (42, 44, 46) der mit einer ersten Phase des Wechselstrom-Induktionsmotors verbunden ist, ansprechend auf einen Spannungsabfall über den Thyristorschalter hinweg, und zwar unabhängig von den Thyristorschaltern, die mit den anderen Phasen des Wechselstrom-Induktionsmotors verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schrift des aufeinanderfolgenden Zündens von Paaren von Thyristorschaltern (42, 44, 46) den Schritt des Vorsehens eines konstanten Stroms an den Wechselstrom-Induktionsmotor (16) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des aufeinanderfolgenden Zündens von Paaren von Thyristorschaltern (42, 44, 46) den Schritt des Erhöhens der Spannung umfasst, die an den Wechselstrom- Induktionsmotor (16) geliefert wird, und zwar mit jedem nachfolgenden Zünden der Paare von Thyristorschaltern (42, 44, 46).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die zusätzlichen Schritte aufweist: Überwachen der Temperatur an jeder Phase des Wechselstrom-Induktionsmotors (16); und Anhalten des Wechselstrom-Induktionsmotors (16), darauf ansprechend, dass die Temperatur einer Phase des Wechselstrom-Induktionsmotors (16) eine vorbestimmte Temperatur übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte aufweist: Überwachen des Wechselstrom-Induktionsmotors (16) hinsichtlich eines thermischen Überlastungszustandes daran; und Anhalten des Wechselstrom-Induktionsmotors (16), darauf ansprechend, dass ein thermischer Überlastzustand daran besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, der ferner die zusätzlichen Schritte aufweist: Überwachen der Spannung, die an den Wechselstrom-Induktionsmotor (16) geliefert wird; und Anhalten des Wechselstrom-Induktionsmotors (16), darauf ansprechend, dass die Spannung an irgendeiner Phase des Wechselstrom-Induktionsmotors (16) unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die zusätzlichen Schritte aufweist: Anhalten des Wechselstrom-Induktionsmotors (16) ansprechend auf einen Anhaltebefehl durch den Bediener, wobei das Anhalten Folgendes aufweist: Öffnen der Überbrückungskontakteinrichtungen (50, 52, 54); Reduzieren des Stroms an den Wechselstrom-Induktionsmotor (16) für eine durch einen Bediener ausgewählte Zeit; und Öffnen der Thyristorschalter (42, 44, 46).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Bediener-Anhaltebefehl über ein Netzwerk an den Wechselstrom-Induktionsmotor (16) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Spannungsabfall über den Thyristorschalter (42, 44, 46) auftritt ansprechend auf das Öffnen einer entsprechenden Überbrückungskontakteinrichtung (50, 52, 54), die parallel dazu geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, das die zusätzlichen Schritte aufweist: Versuchen eines erneuten Schließens der geöffneten Überbrückungs-Kontakteinrichtung (50, 52, 54) für eine vorbestimmte Zeitperiode; und Anhalten des Wechselstrom-Induktionsmotors (16), wenn sich die geöffnete Überbrückungs-Kontakteinrichtung (50, 52, 54) nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode geschlossen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte aufweist: Anlegen einer Spannung und eines Stroms an den Wechselstrom-Motor (16), wobei die Spannung und der Strom an den Wechselstrom-Motor gemäß den folgenden Schritten angelegt wird: Bestimmen eines anfänglichen Auftretens einer Null-Versorgungsspannung an einen Motoranschluss (36, 38, 40); Anfängliches Zünden des Thyristorschalters (42, 44, 46) bei einem vorbestimmten Winkel nach dem anfänglichen Auftreten einer Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40); Vorsehen des vorbestimmten Auslösewinkels als einen anfänglichen Auslösewinkel; Bestimmen eines nachfolgenden Auftretens einer Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40); Bestimmen eines anfänglichen Auftretens eines Null-Versorgungsstroms an dem Motoranschluss (36, 38, 40) von der Wechselstromquelle (18) und Vorsehen einer Verzögerung zwischen dem nachfolgenden Auftreten einer Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40) und dem anfänglichen Auftritt eines Null-Versorgungsstroms an dem Motoranschluss (36, 38, 40) als eine anfängliche Phasenverzögerung; Öffnen des Thyristorschalters (42, 44, 46) ansprechend auf den Null-Versorgungsstrom dorthin durch; erneutes Zünden des Thyristorschalters (42, 44, 46) bei dem anfänglichen Auslösewinkel nach dem nachfolgenden Auftritt der Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40); Bestimmen eines nächsten nachfolgenden Auftritts einer Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40); Bestimmen eines nachfolgenden Auftritts eines Null-Versorgungsstroms an dem Motoranschluss (36, 38, 40) von der Wechselstrom-Quelle (18) und Vorsehen einer Verzögerung zwischen dem nächsten nachfolgenden Auftritt einer Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40) und dem nachfolgenden Auftritt eines Null-Versorgungsstroms an dem Motoranschluss (36, 38, 40) als eine neue Phasenverzögerung; erneutes Öffnen des Thyristorschalters (42, 44, 46) ansprechend auf einen nachfolgenden Null-Versorgungsstrom dort hindurch; Berechnen eines neuen Auslösewinkels, ansprechend auf den anfänglichen Zündwinkel- und die Differenz zwischen der Phasenverzögerung und einer neuen Phasenverzögerung; und erneutes Zünden des Thyristorschalters mit dem neuen Zündwinkel nach dem nächsten nachfolgenden Auftritt einer Null-Versorgungsspannung an dem Motoranschluss (36, 38, 40); Überwachen der Drehzahl des Wechselstrom-Motors (16); und Schließen der Überbrückungskontakteinrichtung (50, 52 oder 54) darauf ansprechend, dass der Wechselstrom-Motor (16) mit einer vorbestimmten Drehzahl arbeitet; und Zünden des Thyristorschalters (42, 44 oder 46) ansprechend auf einen Spannungsabfall über den Thyristorschalter hinweg.
Verfahren nach Anspruch 11, das die zusätzlichen Schritte aufweist: Vorsehen des neuen Zündwinkels als den anfänglichen Zündwinkel; Vorsehen der neuen Phasenverzögerung als die anfängliche Phasenverzögerung; und Rückkehr zu dem Schritt der Bestimmung eines nächsten, nachfolgenden Auftritts einer Null-Versorgungsspannung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der neue Zündwinkel berechnet wird gemäß der folgenden Gleichung: αi = αi-1 + P(Φi – Φi-1)wobei α_i der neue Zündwinkel ist; α_i-1 der anfängliche Zündwinkel ist; Φ_i die Phasenverzögerung ist; Φ_i-1 die anfängliche Phasenverzögerung ist; und P ein proportionaler Gewinn ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der neue Zündwinkel berechnet wird gemäß der folgenden Gleichung: αi = αi-1 + P(Φi – Φi-1) + I(αref – αi-1)wobei α_i der neue Auslösewinkel ist; α_i-1 der anfängliche Zündwinkel ist; α_ref ein gewünschter Zündwinkel ist; Φ_i die Phasenverzögerung ist; Φ_i-1 die anfängliche Phasenverzögerung ist; und P ein proportionaler Gewinn ist; und I ein integraler Gewinn ist.