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電動機群的單片機保護系統(tǒng)
電動機群的單片機保護系統(tǒng)
電動機群的單片機保護系統(tǒng)第六圖書館設(shè)計了一種可以對工礦企業(yè)電動機群進行有效保護的微機系統(tǒng)。系統(tǒng)由MCS-51系列單片機構(gòu)成的主機巡回檢測各分機系統(tǒng),能及時發(fā)現(xiàn)、顯示并處理過載、斷相、過流、短路等電動機故障,并改善了負載的檢測方法。系統(tǒng)的主機與分機之間通過原有的電力線傳輸信息,安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可靠性高、維護管理十分方便,可以取代傳統(tǒng)的單機分離式的電動機保護系統(tǒng)。設(shè)計了一種可以對工礦企業(yè)電動機群進行有效保護的微機系統(tǒng)。系統(tǒng)由MCS-51系列單片機構(gòu)成的主機巡回檢測各分機系統(tǒng),能及時發(fā)現(xiàn)、顯示并處理過載、斷相、過流、短路等電動機故障,并改善了負載的檢測方法。系統(tǒng)的主機與分機之間通過原有的電力線傳輸信息,安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可靠性高、維護管理十分方便,可以取代傳統(tǒng)的單機分離式的電動機保護系統(tǒng)。
摘 要: 設(shè)計了一種可以對工礦企業(yè)電動機群進行有效保護的微機系統(tǒng)．系統(tǒng)由ＭＣＳ一５系列單片機構(gòu)成的主機巡回檢測各分機系統(tǒng)．能及時發(fā)現(xiàn)．顯示并處理過載．斷相．過流．短路等電動機故障，并改善了負載的楂測方法．系統(tǒng)的主機與分機之間通過原有的電力線傳輸信息，安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可靠性高、維護管理 十分方便．可取代傳統(tǒng)的單機分離式的電動機保護系統(tǒng)．
關(guān)鍵詞 電動機群；微機； 在大多數(shù)工礦企業(yè)中，諸如：糧油加工、機械、紡織等行業(yè)，通常設(shè)備上安裝有 數(shù)十臺甚至上百臺的電動機，構(gòu)成了一個電動機群。如何有效地保護好電動機群，防止短路、過載 過流、斷相等事故的發(fā)生，維護生產(chǎn)設(shè)備的正常運行，降低生產(chǎn)成本，是人們急待解決的課題．然而，傳統(tǒng)的電動機保護大多采用空氣開關(guān)配合熱繼電 器的單機分離方式，斷相保護使用獨立配備的可選裝置，其性能較差．實踐證明．這 些傳統(tǒng)的保護裝置可靠性不高，難以滿足生產(chǎn)需要．特別是用于多臺電動機保護時， 既不便于維護也不便于管理． 筆者設(shè)計了針對多臺三相交流電動機群的單片機保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點如下：用微機巡回檢測技術(shù)，同時對多臺三相交流電動機進行過載保護．既使多臺電動機在短時間內(nèi)同時發(fā)生過載事故，也能分別根據(jù)反時限過載特性按各臺電動機的過載倍數(shù)并行處理，動作準確可靠．由于偶然原因發(fā)生短路和斷相事故時，系統(tǒng) 也能進行有效的并行保護。動態(tài)顯示故障電動機的位置 原因，并及時報警，便于現(xiàn)場控制人員管理 與維護。采用電力線作為控制信號和故障信號的傳輸通道，不必為電機保護而單獨布線。因而使系統(tǒng)的安裝容易，維護簡單，成本大大降低。改善了電動機負載的檢測方法。對于大、中、小容量電動機，均能夠方便地 改進行負載檢測?？匚C與現(xiàn)場的分機電路采取了相應(yīng)的抗干擾硬件與軟件措施，使系統(tǒng)檢測 主與控制的精度和可靠性大為增加。
當發(fā)現(xiàn)編碼地址與自已的地址相符時，就及時的發(fā)出故障信號編碼．該編碼信號再由電力線耦合回主機．主機采用ＨＴ６８４Ｌ***，當單片機 口為低電平時．便將 由電力線傳來的故障信號接收并鎖存在Ｈ４Ｌ的ＤＩ．由于主機地址Ａ?！痢。裕叮付斯潭椋?，只要故障編碼地址與此相合，ＨＴ６８的Ｖ４ＬＴ端就輸出正脈沖，使８３０ｌ中 斷，完成故障數(shù)據(jù)的收?。?rsquo; 分機部分如圖２所示．其工作原理是．將檢測信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ＡＤｃ００８４轉(zhuǎn)換 成８位數(shù)字量以備主機檢測。平時，譯碼器Ｈ２ＴＩＦ的、端為低電平，從而控制電力 丌載波芯片Ｌ１９Ｍ８３的ＴＲＸ端為接收狀態(tài)．這樣．當主機發(fā)出巡檢地址編碼時．該?。兀謾C就可收到．當收到的編碼地址與該分機地址（ＤＩ開關(guān)設(shè)定的ｌ由Ｐ０位地址碼）相 符合時，Ｈ２的、端發(fā)出正脈沖．用以控制編碼器ＨＴ４Ｔ１Ｆ丌６０的使能端＿＇使 Ｌ１９Ｍ８３的Ｔ?。顺尸F(xiàn)發(fā)送狀態(tài)．由于ＨＴ４６０的地址設(shè)定與主機中譯碼器?。龋裕叮福矗痰牧愕刂废嗤谑潜惆汛嬖冢粒模茫埃按嫫髦械臋z測數(shù)據(jù)通過電力線送到 ８４鎖 主機的單片機８３中檢查判斷．當判斷為過載且過載允許時間已到或發(fā)現(xiàn)有斷相信號?。埃鞎r，主機向該分機系統(tǒng)先發(fā)出地址碼 再發(fā)出停車信號，控制繼電器Ｋ開斷．對過載 允許時間的確定是．當過載倍數(shù)＜２５時，按過載特性查表確定．當過載倍數(shù)≥２５．． 時，立即發(fā)出停車信號，不再延時?！?…一 ２主機硬件設(shè)計 主要分為四大部分。即：以８３０ｌ為核心的單片機主體電路；硬件看門狗電路和顯 示鍵盤電路；以電力線載波通信芯片Ｌ１９Ｍ８３為核心的通信電路；以ＨＴ系列編，解碼 芯片為核心的編 解碼電路．下面對主要部分加以介紹： （）片機主體線路：ＣＵ采用８３，外擴程序存儲器２６１單Ｐ０ｌ７４，共８ｋ．為了合理 配備資源，用Ｐ．Ｐ 串行擴展四片７Ｌ１４驅(qū)動ＬＤ顯示器．Ｐ 接收外中斷?。撑c３ｓ４Ｓ６Ｅ３２源，Ｐ０與Ｐ 留作與上位機通訊使用。余下的Ｐ口、Ｐ３３１， 口線留給外圍線路使用． ． （）２硬件看門狗電路和顯示鍵盤電路：故障軟化技術(shù)中*有效的措施是栗用獨立硬 件電路支持的看門狗技術(shù)。電路如圖３所示．電路的核心是計數(shù)器Ｃ００計數(shù)?。模矗?器。Ｃ００Ｄ４６可以由阻容器件構(gòu)成獨立的振蕩時鐘源．平時Ｃ００一直在對該時鐘 Ｄ４６源的時鐘計數(shù)，我們在計算機程序設(shè)計時保證可在Ｑ未計到ｌ，計算機除完成規(guī)定 前 工作外，插人**Ｃ４６計數(shù)器的指令．正常工作時計數(shù)器Ｃ００的Ｑ端將永遠 Ｄ００Ｄ４６ 不會出現(xiàn)為ｌ的邏輯狀態(tài)，看門狗不動作．而當程序出現(xiàn)混亂時，程序?qū)l(fā)不出**?。茫埃坝嫈?shù)值的指令，Ｑ就會很快為１從而產(chǎn)生看門狗啟動脈沖，促使計算機?。模矗丁?，復(fù)位。 為了防止計算機系統(tǒng)硬件出現(xiàn)不可恢復(fù)故障，我們還加人Ｑ端作為報警信號 源．如Ｑ端為１表明看門狗連續(xù)８次啟動微機仍然失控．說明單 機已損壞，這 ，，時報警燈點亮，提醒工作人員檢修． 顯示與鍵盤線線路比較簡單，為了降低成本充分利用８３的資源，鍵盤線蹺段有?。埃?http://www.6lib.com第六圖書館 第４期 張漢杰等：電動機群的單片機保護系統(tǒng) ８?。?進行擴展，直接把余下的Ｐ與Ｐ口線連接按鍵．由于本系統(tǒng)鍵＾動作少。故已滿足 ?。骋螅@示線路采用申行擴展技術(shù)，申行擴展四片７Ｌ１４驅(qū)動４片ＬＥ顯示器，線路 ４Ｓ６Ｄ如圖４所示。該線路的**之處在于省去了共８ｘ＝３?。矗矀€降壓電阻，而統(tǒng)一在５電 Ｖ 壓源接＾處用兩支Ｉ０７極管降壓，效果不錯，簡化了傳坑的ＬＤ驅(qū)動線路．Ｎ４０二Ｅ 圖３硬件看門狗線路 圖４顯示器驅(qū)動線路 關(guān)于電力載波通信ＩＬＩ９ＣＭ８３和ＨＴ系列編、解碼Ｉ片的有關(guān)內(nèi)容請參閱文獻 ｃ芯【］文獻［。２和３?。?３分機硬件設(shè)計 分機部分主要由兩大部分組成．如圖２所示，其一是電機電流信號檢測電路。傳 統(tǒng)的電機電流檢測，一般采用電流互感器，缺點是只適臺于中大型電機，對于小型電 機卻沒有與之匹配型號的電流互感器。且大多數(shù)情況下信號功率較大，換調(diào)整困難。變 本系統(tǒng)采用一種電流變換器Ｔ來檢測負載電流，Ｔ的原次側(cè)電流Ｊ與付次側(cè)電壓 有?。潭ǖ淖儞Q蓑系，通過原側(cè)ａ與ｂ點并鞋一相負載線的方式測取電機電流．當一相負 載電流Ｊ為額定值 時，只要調(diào)控ａ與ｂ間距離，便可使Ｖ＝２ （在本系統(tǒng)中?。剑玻郑瑸椤?第六圖書館 ８?。?哈 爾 濱 建 筑 大 學 學 報 第３ｌ卷 標么化電壓），一般情況下Ｖ＋ ·２＝ ，其中ｋ為由ａ、ｂ間負載線阻抗五決定的變 換系數(shù)。這樣對電流檢測信號進行了標么化處理，好處是無論大、中、小型電機，都 可通過調(diào)節(jié)ａ、ｂ問距離，設(shè)定系數(shù) ，用變化范圍相同的１表示對應(yīng)電機的額定 斗電流 實用性強、安裝簡便、可靠。測取 之后，經(jīng)整流、濾波、限幅、延時，?。酢。住≥斎说剑粒模茫埃埃福粗羞M行模數(shù)轉(zhuǎn)換供主機檢測用 其二是 斷信檢電。本統(tǒng)過相波流，Ｄ二 二相號測路系通三半整器Ｄａ?。骸。摹。ǎ┦尽＿@日通過電阻Ｒ、分壓后，使三極管ｖ由?。馑纾玻遥场?… 檢測缺相信號。三相半波整流電路正常電壓波形如圖５ａ所 （）（、、／—×，一 示的當缺相時（Ｖ相斷相）則波形出現(xiàn)過零點豁口，圖５Ｊ?。?mdash; — 。Ｌ＿如，如 。－ 圖５斷相信號的采樣 導通變?yōu)榻刂範顟B(tài)，其集電極輸出的高電平信譬經(jīng)ＲＳ觸發(fā)器鎖存，為斷相異常信 將作號，供微機檢測
系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件主程序框圖，首先進行韌始化，然后判斷有無鍵人命令， 如有則進行鍵人命令的執(zhí)行，如無則進人巡檢狀態(tài) 發(fā)現(xiàn)故障后記錄故障類型與號 址，然后進人故障處理模塊，分別依故障類型進行斷相、過載、短路與過流、停機等 處理。當發(fā)現(xiàn)某分機檢測信號與給定值比較大于ｌ，便進行多任務(wù)延時處理。預(yù)先 時把電動機反時限過載曲線存于ＥＲＯＭ中，當發(fā)現(xiàn)有延時任務(wù)時，就設(shè)置８位延時標?。兄咀郑恳粯酥究煽刂疲競€延時任務(wù)，然后設(shè)置延時任務(wù)表，在表中置上當前延時起 始時問，從過載特性Ｉ中查出對應(yīng)延時長度記人表中，并查到延時結(jié)束后程序要 珀線 圖６軟件主程序框圖 第六圖書館 第４期 張漢杰等：電動機群的單片機保護系統(tǒng) ８?。?轉(zhuǎn)向的人口地址。當主程序循環(huán)查詢延時標志字，旦發(fā)現(xiàn)某一位或幾位為１時，一便 確定對應(yīng)分機故障，時有效，表中延時起始時問，時長度以及程序人口地址記 延把延下 之后，每查詢到該標志位時，用當前的實時時間與該延時任務(wù)表中的延時起始時 就間作減法運算，直到其差值等于該延時任務(wù)表中的延時值時，表示延時已到，程序立即轉(zhuǎn) 向 延時任務(wù)表 指定的程序人口，行停車處理程序，理完畢，除該延時標志字的 執(zhí)處清對應(yīng)位，即撤消了該延時任務(wù)?！?nbsp;
結(jié)束語 本系統(tǒng)是以ｇ３Ｏ１單片機為核心構(gòu)成的巡回檢測系統(tǒng)，能及時發(fā)現(xiàn)過載、斷相故 障，并及時顯示．分析故障，對故障現(xiàn)象及時處理，對多電動機場臺的維護管理十 分方便。如在分機系統(tǒng)設(shè)置電壓，相序等檢測環(huán)節(jié)．還可對過壓、欠壓、錯相故障進 行有效保護．由于通過電力線傳輸信息，因此安裝方便，造價低。對電力線的耦 合，*好將主機、各分機系統(tǒng)都接到同一相中，信號傳輸效果更佳?！?br />參 考http://www.visualay.com
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