專利名稱：一種模塊化可通訊智能電動機保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機保護器，更具體地說涉及一種模塊化可通訊智能電動機保護器。
國外電動機保護器，如AB公司的E3plus產(chǎn)品還有DEVICENET總線接口，但采用的一體化結構，更換不方便，該產(chǎn)品無顯示，只能通過網(wǎng)絡設定，通用性差；MOELLER公司ZEV產(chǎn)品采取分體式結構，但無總線接口，顯示采用液晶模塊，在現(xiàn)場使用比較暗。
為達到上述目的，本實用新型的解決方案是采用功能模塊組合，它們包括電流監(jiān)測模塊、主體保護模塊、遠程顯示按鍵模塊、通訊模塊；其中電流監(jiān)測模塊監(jiān)測主電路三相電流及接地電流，該模塊的輸出端與主體保護模塊的輸入端連接，主體保護模塊用于處理電流采樣信號成數(shù)字信號進行相應計算、判斷及實現(xiàn)控制，該模塊還接受上位機通過網(wǎng)絡傳遞信號進行上傳數(shù)據(jù)、修改參數(shù)及按上位機要求實行控制，主體保護模塊的輸出端分別與遠程顯示及按鍵模塊、通訊模塊的輸入端互連，通訊模塊的輸出端與網(wǎng)絡互連。
本實用新型的效果由本實用新型的智能電動機保護器以及由本實用新型構成的電動機保護及控制單元，具有接線少，接配方便，保護功能完善、可靠性高，可連續(xù)運行，特別在冶金、煤礦、石化、港口、鐵路等領域使用，經(jīng)濟效果顯著。
以下結合附圖和一個較佳的實施例對本實用新型作詳細說明。
參照

圖1、圖2為本實用新型的電動機保護器的實體示意圖和實體模塊分離示意圖。其中19為主體保護模塊、20為遠程顯示及按鍵模塊、21為通訊模塊。面板采用45cm×45cm模數(shù)化設計，具有通用互換性。主體保護模塊和電流監(jiān)測模塊之間用RJ45連接線連接，也可分離，便于安裝。電流監(jiān)測模塊安裝在接觸器主電路進線處，主體保護模塊可安裝在配電柜面板上，便于操作人員操作監(jiān)視。兩模塊之間用卡軌槽卡接。如果是外置通訊模塊具有互換性，并可根據(jù)不同要求調(diào)換不同網(wǎng)絡接口。
參照圖3，這是本實用新型的電動機保護器的互換模塊，其中電流監(jiān)測模塊1的輸出端與主體保護模塊2的輸入端連接，主體保護模塊2的輸出端分別與遠程顯示及按鍵模塊3、通讀模塊4的輸入端互連；通讀模塊4的輸出端與網(wǎng)絡的輸入端互連；上述的功能模塊中電流監(jiān)測模塊1監(jiān)測主電路的三相電流和接地電流，主體保護模塊2主要處理電流采樣信號成數(shù)字信號進行相應計算、判斷及實現(xiàn)控制，主體保護模塊2還接受上位機通過網(wǎng)絡傳遞的正確信息，進行上傳數(shù)據(jù)、修改參數(shù)及按上位機要求實行控制等功能，主體保護模塊2還可以接受本體或遠程顯示及按鍵模塊3的按鍵控制及參數(shù)修改并能顯示相應監(jiān)視參數(shù)；外置可互換通訊模塊4(或內(nèi)置可互換通訊模塊)將主體保護模塊2的數(shù)字信號轉換成指定的總線通訊模式和上位機進行通訊，也將上位機的通訊格式轉換并輸出給主體保護模塊2；所述的遠程顯示及按鍵控制模塊3通過面板按鍵對主體保護模塊2的參數(shù)進行設定并用于監(jiān)視主體保護模塊2的監(jiān)測到的電流信號。
參照圖4，該圖為主體保護模塊，包括電流信號處理模塊6、MCU處理器18、I/O輸入輸出模塊11，顯示及按鍵面板12、通訊接口(MODBUS)13；來自電流監(jiān)測模塊1的信號通過電流信號處理模塊6送至MCU處理器18，MCU處理器的輸出端分別與I/O輸入輸出模塊11，顯示及按鍵面板模塊12、通訊接口模塊(MODBUS13)13的輸入端互連；其中電流信號處理模塊6將電流監(jiān)測模塊1傳來的電流信號進行線性放大，并對后級電路進行保護，處理成適合MCU18數(shù)模轉換的電流。
圖4中的MCU處理器1 8中包括A/D轉換及電流值處理軟件模塊7、溫升計算軟件模塊17、三相不平衡軟件模塊16、接地電流處理模塊15、大電流瞬動及欠載保護軟件模塊14、輸入輸出處理軟件模塊8、通訊參數(shù)處理模塊9、顯示及按鍵處理軟件模塊10；上述功能軟件模塊固化在MCU處理器之中。
A/D轉換及電流值處理模塊7，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉換；溫升計算軟件模塊17，以模擬電動機過載狀態(tài)下的熱積累過程；三相不平衡軟件模塊16計算不平衡度及進行相應的判斷及處理；接地電流處理軟件模塊15實現(xiàn)接地電流保護；大電流瞬動及欠載保護模塊14，是大電流瞬動及欠載時功能保護；輸入輸出處理軟件模塊8以實現(xiàn)輸入判斷及輸出執(zhí)行；通訊參數(shù)處理軟件模塊9，以實現(xiàn)和上位機通訊參數(shù)交換；顯示按鍵處理軟件模塊10，以實現(xiàn)顯示菜單、按鍵識別處理。
參照圖5，該圖是本實用新型的主程序流程圖。程序由一個循環(huán)20ms執(zhí)行一次的主程序構成，采樣及A/D轉換在定時器中斷里處理，中斷間隔0.4ms，時間中斷亦是其它程序的時間基準。主程序由過載保護部分、斷相保護部分、接地保護部分、堵轉保護部分、欠載保護部分、不平衡保護部分、溫度(PTC)保護部分及顯示按鍵程序和通訊接口程序組成。
主程序分如下模塊開機初始化；電流值計算及整定；起動判別及保護；過載保護模塊；大電流瞬動模塊；不平衡計算及保護模塊；欠載保護模塊；接地電流運算及保護模塊；查詢按鍵并處理；通訊參數(shù)處理；顯示刷新；監(jiān)測故障并脫扣。
參照圖6，所述的顯示及按鍵面板模塊電路包括顯示數(shù)碼電路、按鍵電路；所述顯示電路包括5只74HC595集成塊RE1～RE5、4只數(shù)碼管DS1～DS4、7只發(fā)光二極管L1～L5；LM317將VCC的5V電壓控制轉換成供電數(shù)碼管顯示的電壓。
MCU處理器口線SER、CLK傳送的串行數(shù)據(jù)，傳入SX1～SX2，再由SX1～SX5并行輸出數(shù)據(jù)，REG口線對立鎖存，并控制將數(shù)據(jù)傳入數(shù)碼管DS1～DS4和LED顯示。
所述的按鍵電路包括一積集成塊74HC165、4只按鍵S1～S4和4只電阻R3～R6。當按鍵發(fā)生，口線KK1～KK4電平發(fā)生變化，因而DB口SER，CLK及RG2控制轉換成串行數(shù)，由MCU出來器讀取。
參照圖7，所述的電流信號處理模塊電路包括電流采樣輸入電路、遠算放大電路；所述的電流采樣輸入電路進一步包括二極管A1、R7～11、放大器CCB和穩(wěn)壓管A2。
參照圖8，所述通訊接口模塊電路進一步包括電阻R12、光耦OP1；所述的輸出電路包括電阻R13、R14二極管D1、繼電器K1三極管Q。
參照圖9，所述的輸入輸出模塊電路包括輸入電路、輸出電路；包括二只光電隔離電路、電阻R15～19、集成塊75176。
權利要求1.一種模塊化可通訊智能電動機保護器，包括一模塊化的電動機保護器，其特征在于所述模塊化的保護器包括電流監(jiān)測模塊、主體保護模塊、遠程顯示及按鍵模塊、通訊模塊；其中電流監(jiān)測模塊的輸出端把從主電路三相電流及接地電流的監(jiān)測信號輸出到主體保護模塊的輸入端，主體保護模塊的輸出端將處理過的電流采樣信號，分別傳遞到遠程顯示及按鍵模塊和通訊模塊的輸入端，并成為互連，通訊模塊的輸出端口與網(wǎng)絡互連。
2.如權利要求1所述的電動機保護器，其特征在于所述的主體保護模塊包括電流信號處理模塊、MCU、I/O輸入輸出模塊、顯示及按鍵面板模塊、通訊接口模塊；其中電流信號處理模塊將信號處理后輸出到MCU處理器，其輸出端分別與I/O輸入輸出模塊、顯示及按鍵面板模塊、通訊接口模塊的各個輸入端互連。
3.如權利要求1或2所述的電動機保護器，其特征在于所述的主體保護模塊中的MCU處理器中進一步包括A/D轉換及電流值處理軟件模塊、溫升計算軟件模塊、三相不平衡軟件模塊、接地電流處理軟件模塊、大電流瞬動及欠載保護軟件模塊、輸入輸出處理軟件模塊、通訊參數(shù)處理模塊、顯示及按鍵處理模塊；上述幾種功能模塊是固化在MCU中的；電流信號處理將電流監(jiān)測模塊傳來的電流信號進行線性放大并對原級電路進行保護，處理成MCU處理器數(shù)模轉換的電流。
4.如權利要求1或2所述的電動機保護器，其特征在于所述的顯示及按鍵面板模塊包括顯示數(shù)碼電路、按鍵電路；所述顯示電路包括5只集成塊、4只數(shù)碼管、7只發(fā)光二極管；所述的按鍵電路包括一只集成塊、4只按鍵和4只電阻；
5.如權利要求1或2的述的電動機保護器，其特征在于所述的電流信號處理模塊包括電流采樣輸入電路、遠算放大電路；所述的電流采樣輸入電路進一步包括二極管A1、R7～11，放大器CCB和穩(wěn)壓管A2。
6.如權利要求1或2所述的電動機保護器，其特征在于所述通訊接口模塊電路包括電阻R12、光耦OP1；所述的輸出電路包括電阻R13、R14、二極管D1、繼電器K1三極管Q。
7.如權利要求1或2所述的電動機保護器，其特征在于所述的輸入輸出模塊電路包括輸入電路、輸出電路；所述的輸入電路包括二只光電防管電路、電阻R15～19、集成塊75176。
專利摘要本實用新型公開了一種模塊化的智能可通信電動機保護器。該智能電動機保護器采用電流監(jiān)測模塊、主體保護模塊、顯示控制模塊、通訊模塊等器件的模塊化結構；其中電流監(jiān)測模塊監(jiān)測三相電流及接地電流，該模塊的輸出端與主體保護模塊的輸入端連接，主體保護模塊的輸出端分別與遠程顯示及按鍵模塊、通訊模塊的輸入端互連，通訊模塊的輸出端與網(wǎng)絡互連。基于多種現(xiàn)場總線的內(nèi)置式PCB板和處置式的互換通信接口設計。該種形式的保護器適用于低壓電動機的控制與保護，特別適合自動化程度較高的場合及現(xiàn)場總線和計算機組網(wǎng)系統(tǒng)，具有很好的推廣應用前景和顯著的經(jīng)濟效益。
文檔編號H04L12/46GK2590236SQ0229433
公開日2003年12月3日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權日2002年12月30日
發(fā)明者胡景泰, 朱文灝, 賈鎮(zhèn)宇 申請人:上海電器科學研究所