智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制和電動(dòng)機(jī)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是提供全面的電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制的裝置。由于生產(chǎn)自動(dòng)化的提高，電動(dòng)機(jī)會(huì)頻繁的切換于起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、間歇以及變負(fù)荷等狀態(tài)，此外，由于電力技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)在較小的體積下設(shè)計(jì)成更大功率，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)熱容量減小，過(guò)負(fù)荷能力減弱。故對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器提出了更高的要求。
[0003]目前，市場(chǎng)上主流的數(shù)字電動(dòng)機(jī)保護(hù)器較之模擬電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器有了質(zhì)的飛躍，但仍有種種不足，比如:測(cè)量的精確度和實(shí)時(shí)性還有待改善，啟動(dòng)方式不夠多樣化，有待與工業(yè)總線連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，包括電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分、電機(jī)參數(shù)顯示部分及電源模塊；
[0006]所述的電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分包括電機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊、電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊、主控制器模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、模擬量輸出模塊、主從機(jī)通信模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊及開(kāi)關(guān)量輸出豐吳塊；
[0007]所述的電機(jī)參數(shù)顯示部分包括從控制器模塊、主從機(jī)通信模塊、IXD顯示模塊、LED顯不t旲塊及鍵盤(pán)t旲塊；
[0008]主控制器模塊的輸入輸出端口與模擬量輸出模塊的輸入端相連接，電機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊的輸入端相連接，電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊的輸出端與主控制器模塊的輸入輸出端口相連接；開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸出端及開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸入端分別與主控制器模塊的輸入輸出端口相連接，遠(yuǎn)程通信模塊的輸入端與主控制器模塊的通信端口相連接；從控制器模塊的輸入輸出端口分別與LCD顯示模塊的輸入端、LED顯示模塊的輸入端及鍵盤(pán)模塊的輸出端相連接，主控制器模塊與電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分的主從機(jī)通信模塊相連接，從控制器模塊與電機(jī)參數(shù)顯示部分的主從機(jī)通信模塊相連接，兩個(gè)主從機(jī)通信模塊通過(guò)串口相連接；
[0009]所述電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)供電。
[0010]所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊和開(kāi)關(guān)量輸出模塊與主控制器模塊之間通過(guò)光電耦合器隔離。
[0011]所述主控制器模塊與電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊通過(guò)SPI總線相連接。
[0012]所述電機(jī)參數(shù)顯示部分為即插即用設(shè)備，供電方式為:電源模塊為電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分供電，電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分為電機(jī)參數(shù)顯示部分供電。
[0013]所述遠(yuǎn)程通信模塊采用RS485接口和CAN通信協(xié)議。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明的智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化、智能化。構(gòu)成了一個(gè)集成度高、功能完善、性能優(yōu)良的實(shí)用系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)和控制裝備低成本開(kāi)發(fā)和更新?lián)Q代提供了一條切實(shí)可行的途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的主控制器模塊的電路原理圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)電壓信號(hào)調(diào)理模塊的電路原理圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)電流信號(hào)調(diào)理模塊的電路原理圖；
[0020]圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊的電路原理圖；
[0021]圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸入模塊的其中一路的電路原理圖；
[0022]圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸出模塊的其中一路的電路原理圖；
[0023]圖8為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬量輸出模塊的電路原理圖；
[0024]圖9為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的遠(yuǎn)程通信模塊的電路原理圖；
[0025]圖10為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分的主從機(jī)通信模塊的電路原理圖；
[0026]圖11為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分的電源模塊的電路原理圖；
[0027]圖12為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的從控制器模塊的電路原理圖；
[0028]圖13為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的LED顯示模塊和鍵盤(pán)模塊的電路原理圖；
[0029]圖14為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的IXD顯示模塊的電路原理圖；
[0030]圖15為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)參數(shù)顯示部分的主從機(jī)通信模塊的電路原理圖；
[0031]圖16為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電機(jī)參數(shù)顯示部分的電源模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]如圖1所示，一種智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，包括電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分、電機(jī)參數(shù)顯示部分及電源模塊；電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分作為主控制器，實(shí)現(xiàn)采集電機(jī)參數(shù)、計(jì)算電機(jī)參數(shù)、遠(yuǎn)程通信及向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)等功能，是整個(gè)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的中心部分；電機(jī)參數(shù)顯示部分作為從控制器，實(shí)現(xiàn)通過(guò)串口與主控制器進(jìn)行通信、顯示各電機(jī)參數(shù)、顯示運(yùn)行狀態(tài)及鍵盤(pán)輸入等功能。電機(jī)參數(shù)顯示部分為即插即用設(shè)備(PNP)，其供電部分采用主機(jī)向從機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行供電的方式，即供電方式為:電源模塊為電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分供電，電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分為電機(jī)參數(shù)顯示部分供電。本發(fā)明的串口采用DB9 口，則可以利用串口中無(wú)用的端口，將主機(jī)的電源通過(guò)串口引到從機(jī)上完成供電。
[0034]所述的電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分包括電機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊、電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊、主控制器模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、模擬量輸出模塊、主從機(jī)通信模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊及開(kāi)關(guān)量輸出豐吳塊；
[0035]所述的電機(jī)參數(shù)顯示部分包括從控制器模塊、主從機(jī)通信模塊、IXD顯示模塊、LED顯不t旲塊及鍵盤(pán)t旲塊；
[0036]主控制器模塊的輸入輸出端口與模擬量輸出模塊的輸入端相連接，電機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊的輸入端相連接，電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊的輸出端與主控制器模塊的輸入輸出端口相連接；開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸出端及開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸入端分別與主控制器模塊的輸入輸出端口相連接，遠(yuǎn)程通信模塊的輸入端與主控制器模塊的通信端口相連接；從控制器模塊的輸入輸出端口分別與LCD顯示模塊的輸入端、LED顯示模塊的輸入端及鍵盤(pán)模塊的輸出端相連接，主控制器模塊與電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分的主從機(jī)通信模塊相連接，從控制器模塊與電機(jī)參數(shù)顯示部分的主從機(jī)通信模塊相連接，兩個(gè)主從機(jī)通信模塊通過(guò)串口相連接；
[0037]所述電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)供電。
[0038]電機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊由電機(jī)電壓信號(hào)調(diào)理模塊和電機(jī)電流信號(hào)調(diào)理模塊組成，將電動(dòng)機(jī)的電壓和電流信號(hào)通過(guò)互感器TVA1421調(diào)理為弱電信號(hào)；其中，電壓信號(hào)為三相三路UA、UB、UC，電流信號(hào)為三相四線IA、IB、1C、IN。
[0039]電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊采用美國(guó)ADI公司的高精度三相多功能電能計(jì)量芯片ADE7878作為測(cè)量模塊的核心部分。ADE7878為高精度、三相電能計(jì)量芯片，采用串行接口，并提供三路可配置的中斷輸出。其內(nèi)部包含7個(gè)二階Σ -Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)字積分器、所有必需的信號(hào)處理電路以及基準(zhǔn)電源電路，實(shí)現(xiàn)總(基波和諧波)有功、無(wú)功、視在功率測(cè)量和有效值計(jì)算，以及基波有功、無(wú)功功率測(cè)量和有效值計(jì)算。
[0040]經(jīng)電機(jī)信號(hào)調(diào)理模塊后的電壓和電流信號(hào)進(jìn)入電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊的ADE7878中進(jìn)行電信號(hào)的測(cè)量。測(cè)量完成后，將數(shù)字信號(hào)經(jīng)SPI總線輸出。ADE7878的SPI始終作為通信從機(jī)接受主機(jī)命令。主控制器模塊與電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊通過(guò)SPI總線相連接。
[0041]主控制器模塊采用了一片STM32F103VET6作為系統(tǒng)的主控芯片。主要完成對(duì)電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊數(shù)據(jù)的采集和處理，并完成通信工作。
[0042]遠(yuǎn)程通信模塊采用RS485接口和CAN通信協(xié)議(控制器局域網(wǎng)絡(luò)，ControllerArea Network)。通過(guò)遠(yuǎn)程通信模塊可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信終端對(duì)系統(tǒng)的控制、信息處理以及數(shù)據(jù)通信功能。
[0043]模擬量輸出模塊主要用來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，4?20mA電流環(huán)是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的一種模擬通信方式，其技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠，這種電流環(huán)是用20mA表示信號(hào)的滿信號(hào)，4mA表示零信號(hào)，而各種故障則用高于20mA或低于4mA的信號(hào)表示。本發(fā)明用STM32F103VET6內(nèi)部自帶的DAC產(chǎn)生電壓，電壓經(jīng)過(guò)電壓電流轉(zhuǎn)換集成電路AM462，轉(zhuǎn)化為模擬電流輸出。
[0044]開(kāi)關(guān)量輸入模塊有八路信號(hào):啟動(dòng)方式I選擇輸入(常開(kāi))、啟動(dòng)方式I運(yùn)行狀態(tài)輸入(常閉)、啟動(dòng)方式2選擇輸入(常開(kāi))、啟動(dòng)方式2運(yùn)行狀態(tài)輸入(常閉)、停車(chē)輸入(常開(kāi))、復(fù)位輸入(常開(kāi))、緊急停車(chē)輸入(常開(kāi))及預(yù)留可編程輸入。當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)量輸入作為遠(yuǎn)程通信方式時(shí)，通過(guò)這些開(kāi)關(guān)量的輸入就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的控制。
[0045]開(kāi)關(guān)量輸出模塊有四路信號(hào):啟動(dòng)方式I控制輸出、啟動(dòng)方式2控制輸出、故障報(bào)警輸出及預(yù)留可編程輸出，用于控制電機(jī)的啟動(dòng)和報(bào)警，可以通過(guò)設(shè)置選擇開(kāi)關(guān)量輸出的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的各種啟動(dòng)方式，如直接啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。
[0046]電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，電源模塊采用集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，該電源輸入為220V/50HZ，輸出功率可達(dá)100W，輸出電壓紋波小，能夠滿足快速瞬變脈沖的抗干擾要求。該集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出為24V和5V兩路，24V供給繼電器和模擬電流輸出部分使用，5V電壓通過(guò)芯片LM1086轉(zhuǎn)換為3.3V為主控制器模塊和ADE7878電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊供電。
[0047]從控制器模塊選用STM32F103RBT6單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)模塊、IXD顯示模塊、LED顯示模塊和通信部分的控制。在鍵盤(pán)模塊中，按鍵通過(guò)導(dǎo)線直接連接在從控制器模塊的單片機(jī)I/O 口上。在顯示功能中，按鍵主要完成上、下、確定、取消等功能，同時(shí)也可以控制與主控制器模塊相連的電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
[0048]IXD顯示模塊主要顯示主控制器模塊采集并處理得出的當(dāng)前電機(jī)的各狀態(tài)參數(shù)。IXD屏與從控制器模塊的單片機(jī)通過(guò)I/O 口直接相連。
[0049]為保證本發(fā)明的安全性，所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊和開(kāi)關(guān)量輸出模塊與主控制器模塊之間通過(guò)光電耦合器隔離；24V開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)通過(guò)光電耦合器轉(zhuǎn)換為3.3V開(kāi)關(guān)量信號(hào)，再通過(guò)反相器輸入到主控器模塊單片機(jī)的I/O 口。
[0050]電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分的主從機(jī)通信模塊與電機(jī)參數(shù)顯示部分的主從機(jī)通信模塊使用串口進(jìn)行通信。電機(jī)參數(shù)測(cè)量控制部分可以通過(guò)串口向電機(jī)參數(shù)顯示部分發(fā)送需