【文章內(nèi)容簡介】 過載保護及缺相保護 當電動機的工作電流超過了 所設(shè)定的電流值后，控制電路將自動關(guān)斷晶閘管，使電動機停機。而且過載電流超過所設(shè)定的值越多，晶閘管關(guān)斷的時間越快，這樣就使電動機和晶閘管相關(guān)元件得到了充分的保護。 三項電源中任一缺相或電機繞組斷線而引起缺相故障，晶閘管關(guān)斷使電機停止工作。這種保護性能比常用的雙金屬熱保護器性能好，保護動作快。 五、硬件電路的設(shè)計說明 硬件系統(tǒng) 圖 10 交流異步電動機軟啟動器結(jié)構(gòu)示意圖 圖 10 是整個系統(tǒng)硬件的 結(jié)構(gòu)示意圖 。左面控制面板上的五個按紐可設(shè)定為 可控硅模塊 A B C N A B C N U V W 主控板 面板 模糊控制電機軟啟動 13 軟停車，急停，停止，啟動，狀態(tài)顯示。按紐上面是顯示屏。 硬件電路框圖如圖 11 所示，它以 ATMEL 公司的 AT89C51 系列單片機為核心構(gòu)成模糊控制器的硬件電路。運算放大器 LM324 把檢測到電動機啟動電流信號 Uiq變?yōu)?0~5V 電壓。由鍵盤輸入的電流給定信號送入 AT89C51， A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 把檢測到的啟動電流信號進行采樣變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字信號送給AT89C51。這兩種信號在單片機內(nèi)進行模糊處理。 8950 單片機內(nèi)部含有 4KB 閃速存儲器，模糊控制所執(zhí)行的程序、模糊控制表、用于存放模糊控制所必須的變量都存放在 AT89C51 內(nèi)部 4KB 閃速存儲器中，無須再擴展外部程序存儲器。D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 把 AT89C51 輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，再經(jīng)運算放大器 LM324 變?yōu)?0~10V 電壓信 號 Ua 作為雙向晶扎管觸發(fā)電路的控制電壓，用于控制觸發(fā)電路輸出脈沖的觸發(fā)角 a。當電動機達到額定電壓時，驅(qū)動電路輸出UJC 用于驅(qū)動晶扎管調(diào)壓電路中的接觸器觸點 JC 閉和。 Uig由鍵盤輸入 Ua Uiq LM324 圖 11 硬件電路框圖 在整個系統(tǒng)中，選用了國外進口的雙向可控硅模塊，并要求其反壓大于1200V，工作電流 為被控電機額定電流的 2 倍。它是該控制器主回路的控制元件，主控板上的單片機系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場的相關(guān)參數(shù)控制可控硅模塊的導(dǎo)通角，最終改變被控電機的端電壓。 驅(qū) 動 控 制 系 統(tǒng) 工 作 狀 態(tài) 設(shè) 置 單 片 機 系 統(tǒng) ADC 0809 AT89C51 DAC 0832 驅(qū)動 電路 模糊控制電機軟啟動 14 圖 12 系統(tǒng)控制流程圖 圖 12 是系統(tǒng)控制流程圖。工作狀態(tài)設(shè)置由兩只 8 位撥碼開關(guān)組成，可用于設(shè)置啟動時間、啟動電流和啟動方式，來滿足不同用戶的需要。 可靠性及采取的相關(guān)措施 為了保證本控制器的質(zhì)量及其工作的可靠性，在整個設(shè)計過程中采取了下列措施。 ? 電路設(shè)計方面：在電路的設(shè)計上， 留有了足夠的余量，并且增加了許多的保護電路，如采取 了光電隔離電路，將高壓與低壓隔開，既防止了干擾，又保證了各部份電路的可靠運行。 ? 元器件的選取：本著高可靠性，優(yōu)良性能的原則，盡量選取工業(yè)級。并從滿足使用要求出發(fā)，盡量減少品種規(guī)格，并向已有定型產(chǎn)品靠攏，以方便采購和老化篩選。在工作電流、電壓和功率值上，相應(yīng)地留有 1～ 3倍的余量。 ? 印制板、整體布局 ：在印制板布局及總裝時 ,盡量做到布局合理 ,維修方便。 ? 整機的散熱 ：由于采取了合理的整體布局，并利用風扇散熱就可以滿足要求。 六、 軟件部分 該系統(tǒng)硬件功能齊全，但系統(tǒng)的運算及控制必須靠軟件支持。 該系統(tǒng)軟件需設(shè)計合理，運行可靠。其軟件可分控制軟件與管理軟件兩部分： 模糊控制電機軟啟動 15 ? 控制軟件： 程序中只需完成啟動 ADC0809 對給定啟動電流值和電動機啟動電流信號的采集、求電流偏差及變化率、查模糊控制表、啟動 DAC0832 進行輸出量的 D/A 轉(zhuǎn)換等工作。程序流程圖如下圖 13。 ? 管理軟件： 主要完成現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的采集及計算，同時完成與外部的聯(lián)系，與其它計算機構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)自動化管理。 軟件程序流程圖 13 A N A 清 e1單元 采樣系統(tǒng)輸出 Y 開始 初始化 啟動 0809 給定值→ R1 啟動 0809 檢測值→ R2 計算偏差 圓整→ R3 計算變化率 圓整→ R4 查控制表→ R5 R5+R6→ R7 R7≧ R0 啟動 0832 置 0 結(jié)束 模糊控制電機軟啟動 16 N 求 e ： e=R－ Y 求△ e: △ e=e－ e1 用 K K2對 e、△ e 進行量化計算，求出 e、△ e 對應(yīng)的模糊量的倫域值 xi、 yj i=xi＋ 6， j= yj＋ 6 求 uij存放的表地址為 ： A(uij)= 表首地址＋ (i13＋ j) 查模糊控制表，取得 uij 控制量 u*=k3uij 輸出 u* e 送入 e1單元 采樣時間到 模糊控制電機軟啟動 17 部分程序清單（見附錄） 模糊控制電機軟啟動 18 七、小結(jié) 當前交流電動機軟啟動控制器尚屬剛剛起步階段，但由于它具備一系列優(yōu)點，將使其進一步得到 廣泛地應(yīng)用。 a) 電子產(chǎn)品代替機械產(chǎn)品為大勢所趨，無論從社會效益，還是從企業(yè)效益看，必將逐步取代機電式降壓啟動器，并且由于啟動電流可調(diào)，可設(shè)計為多種工況用啟動器，其應(yīng)用面廣； b) 軟啟動節(jié)電控制器變有觸點為無觸點控制，省材節(jié)能，方便維修，同時具有體積小、重量輕、調(diào)整方便等一系列優(yōu)點； c) 恒流軟啟動減少了電動機的啟動電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊和對電動機及設(shè)備的啟動沖擊轉(zhuǎn)矩； d) 使電動機在空載和中輕載運行時節(jié)約了能源，輕載運行時減小了電動機的有功損耗、無功損耗提高了功率因數(shù)，減少了線路損耗； e) 其軟停車功能減小了設(shè)備制動時的沖擊轉(zhuǎn)矩； f) 這種新穎的軟啟動器節(jié)電控制具有優(yōu)良的缺相保護等功能，由于缺相是電機損壞的主要原因，因此該產(chǎn)品采用了獨特的設(shè)計，大大地提高了缺相保護功能，比常用的雙金屬保護器性能好得多，動作時間更靈敏快捷； g) 本產(chǎn)品備有微機接口，可與微機交聯(lián)，負載設(shè)備多的地方可實行微機聯(lián)網(wǎng)集中控制。 八、參考資料 曹巧圓 單片機原理及應(yīng)用 諸靜 模糊控制原理與應(yīng)用 機械工業(yè)出版社 余永權(quán)、曾碧 單片機模糊邏輯控制 北京航空航天大學(xué)出版社 李鐵才、杜坤梅 電機控制技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 網(wǎng)絡(luò)信息 電氣自動化雜志 模糊控制電機軟啟動 19 九、附錄 部分程序清單 8155 作為顯示器的接口電路，用 8155 定時器定時，每隔 1 秒種依次讀出8155 內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)，送 LED顯示。 ORG 0000H SJMP STAR ORG 0003H AJMP INTR0 ORG 0010H MOV 22H,00H MOV 23H,0FCH MOV R0,0FFH STAR: MOVX @DPTR,0FC00H MOV R7,0FFH] MOV A,00H LOOP: MOVX @DPTR,A INC DPTR INC A DJNZ R7,LOOP MOV DPTR,0FEF8H MOV A,0C2H MOVX @DPTR,A MOV DPTR,0FEFCH MOV A,88H MOVX @DPTR,A INC DPTR MOV A,93H MOVX @DPTR,A MOV IE,81H SETB IT0 模糊控制電機軟啟動 20 INT0 中斷服務(wù)程序：（由 0003H 來） INTR0: MOV DPTR,0FEF8H MOV