【文章內(nèi)容簡介】 停電完成的，即慣性停車（斷電自停）。 如圖 所示，在停車信號發(fā)出后，軟啟動器輸出電壓從額定電壓 Ue 迅速降到跌落電壓 Usd，再按所設(shè)定的時間降到起始電壓 Ui，軟啟動器停止輸出。 這種停車方式可以消除由于自由停車帶 來的拖動系統(tǒng)反慣性沖擊，如皮帶運輸機、升降機等許多負荷并不宜突然停機，高層建筑的水泵系統(tǒng)也因自由停車，而產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道、水泵損壞。軟停車功能正好能滿足此要求。晶閘管在收到軟停機信號后，導(dǎo)通角漸減，經(jīng)一定時間才過渡到全關(guān)， 即電動機端電壓漸減至零，停車時間可按實際需要設(shè)定。 圖 軟停車示意圖 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 Figure soft parking schemes 向電機輸入直流電流，從而加快制動，制動時間可調(diào)，主要用于慣性力矩大的負載或需快速停機的場合，在一定的場合代替了 反接制動停車。 接觸器旁路工作 軟啟動器有在線型和旁路型。在線型是指起動完畢，不需要觸器旁路，一直帶電工作的工作方式，晶閘管長期在線運行功耗太大造成能源浪費、給電網(wǎng)帶來高次諧波污染等。旁路型是為了延長使用壽命，使電網(wǎng)避免諧波污染，減少軟啟動器中的晶閘管發(fā)熱損耗，在電動機達到滿速運行時用旁路接觸器取代已完成起動任務(wù)的軟啟動器。旁路型電路復(fù)雜化，系統(tǒng)可靠性降低。 軟啟動的基本 接線 KRQS110/P 型軟啟動器基本接線示意圖 如圖 所示 ： 圖 基本接線示意圖 Figure basic wiring diagram 全 數(shù)字電子軟啟動器不僅能有效控制鼠籠式三相異步電動機起動電流，減緩電流對電動機和電網(wǎng)的沖擊，還能在起動和運行過程檢測電流、電壓參數(shù)，對異常情況進行處理、顯示及報警，實現(xiàn)對電動機的綜合保護。 三相鼠籠式異步電動機以其結(jié)構(gòu)簡單、性價比高和工作特性好等諸多優(yōu)點，在當(dāng)今工業(yè)應(yīng)用的各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但它有一明顯缺點，就是起動電流過大 (一般起動電流為額定電流的 5～ 7倍甚至更大 )，這樣不論是對電動機本身，還是對電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備，都會產(chǎn)生不利的影響。 電子軟啟動器的誕生，已經(jīng)從很大程度上提供了解決這個技術(shù)難題的有效手段，而且近年來隨著電力電子技術(shù)以及智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電子軟啟動器已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 起動方法，例如 “Y－ △ ”降壓起動、自耦變壓器降壓起動以及磁性調(diào)壓起動等。所謂電子軟啟動器，就是使用晶閘管調(diào)壓技術(shù)，采用單片機控制的起動器，在用戶規(guī)定的起動時間內(nèi)自動地將起動電壓連續(xù)平滑地上升，直到達到額定電壓，從而達到有效控制起動電流的目的 。 電機軟啟動方式的選擇 作為應(yīng)用最廣泛的鼠籠型異步電動機，它采用降壓起動的條件：一是電動機起動時， 機械不能承受全壓起動的沖擊轉(zhuǎn)矩；二是電動機起動時，其端電壓不能滿足規(guī)范要求；三是電動機起動時，影響其他負荷的正常運行。 對于降壓起動目前有兩種方式，一種是降壓起動，一種是軟啟動。他經(jīng)過了三個發(fā)展階段，一是“ YΔ” 起動器和自藕降壓起動器，二是磁控式軟啟動器，三是目前最先進最流行的電子軟啟動器。電子軟啟動器一般都是采用 16位單片機進行智能化控制，他既能保證電動機在負載要求的起動特性下平滑起動，又能降低對電網(wǎng)的沖擊，同時，還能實現(xiàn)直接計算機通訊控制，為自動化智能控制打下良好的基礎(chǔ)。 它們的造價比較是：“ YΔ”起動器須六根出線而且故障率太高，維修費也高已不常采用，自藕方式每個千瓦 80 元左右，磁控的每千瓦 150 元左右，自藕和磁控的體積較大且故障率較高，維修費較高，電子軟啟動器每個千瓦在 100 元到 200 元之間，一般情況下，一臺開關(guān)柜能放多臺電子軟啟動器，節(jié)省工程造價，且故障率較低，維修費也低。所以，電子軟啟動器應(yīng)是我們首選的目標(biāo)。 與傳統(tǒng)啟動的比較 籠型電機傳統(tǒng)的減壓起動方式有 Y△ 起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現(xiàn)二次沖擊電流。由于 傳統(tǒng)的減壓起動方式技術(shù)落后，國家已明令淘汰。 軟啟動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處是： （ 1）無沖擊電流。軟啟動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機起動電流從零線性上升至設(shè)定值。對電機無沖擊，提高了供電可靠性，平穩(wěn)起動，減少對負載機械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長機器使用壽命。 （ 2）有軟停車功能，即平滑減速，逐漸停機，它可以克服瞬間斷電停機的弊病，減輕對重載機械的沖擊。 （ 3）起動參數(shù)可調(diào)，根據(jù)負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流 。 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 單片機的簡單介紹 單片機是一種 集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 單片機的介紹 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有 CPU的專用處理器發(fā)展而來 。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL 的 Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 早期的單片機都是 8 位或 4位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很 廣泛的應(yīng)用。 90 年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM系列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的 32 位單片機 主頻 已經(jīng)超過300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1美元，最高端[1]的型號也只有 10 美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系 列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。 單片機比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備 40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不 僅遠超過 PC 機和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了 I/O 設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱 很多，不過價錢也是低的，一般不超過 10 元即可 ......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！ ......它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。 圖 單片機芯片 Figure singlechip microputer chip 單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美 國 50 年代開發(fā)的 74系列，或者 60年代的 CD4000 系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國 70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性 ！ 由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治 地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十 K 的尺寸！對于家用 PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用 PC 上 來運行，家用PC 的也是承受不了的。 可以說，二十世紀跨越了三個 “電 ”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC 機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的 “肚子 ”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十 分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 ——“智能型 ”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 單片機的硬件特性 單片機集成度高。單片機包括 CPU、 4KB 容量的 ROM（ 8031 無）、 128 B 容量的 RAM、 2 個 16 位定時 /計數(shù)器、 4個 8位并行口、全 雙工串口行口。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化 。 單片機可靠性高，可工作到 10^6 ~10^7 小時無故障 。 處理功能強，速度快。 單片機的選擇 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 所以我們選擇AT89C51 單片機。 AT89C51 的主要特征： （ 1） 與 MCS51 兼容 （ 2） 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 （ 3） 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) （ 4） 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 （ 5） 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz （ 6） 三級程序存儲器鎖定 （ 7） 128*8 位內(nèi)部 RAM （ 8） 32可編程 I/O 線 （ 9） 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 （ 10） 5個中斷源 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 （ 11） 可編程串行通道 （ 12） 低功耗的閑置和掉電模式 （ 13） 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 （ 14） AT89C51 管腳說明： （ 15） VCC：供電電壓。 （ 16） GND：接地。 口 ： P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高