專利名稱：電機(jī)控制系統(tǒng)的接口模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種允許用戶遙控設(shè)置AC感應(yīng)電機(jī)的工作參數(shù)的接口模塊。
存在兩種控制AC感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)、停止及其速度的基本方法。第一種方法，將可調(diào)頻率控制器連接到AC感應(yīng)電機(jī)?？烧{(diào)頻率控制器包括利用固態(tài)開(kāi)關(guān)將DC功率轉(zhuǎn)換成階梯波形AC功率的逆變器。波形發(fā)生器在微處理器的控制下為逆變器產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。盡管可調(diào)頻率控制器可以有效地控制電機(jī)速度和AC感應(yīng)電機(jī)消耗的功率，但是這種類型的控制器十分昂貴。此外，因?yàn)樵S多AC感應(yīng)電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合并不需要復(fù)雜的頻率和電壓控制，所以已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可調(diào)頻率控制器的替代品。
可調(diào)頻率控制器的替代方法是軟啟動(dòng)器。軟啟動(dòng)器利用相位控制原理工作，由此，供給AC感應(yīng)電機(jī)的三相主電源線由每條電源線中的反并聯(lián)(anti-paralled)晶閘管控制。在相位控制中，每條電源線中的晶閘管開(kāi)關(guān)控制電流流向電機(jī)的半波周期比例，稱為導(dǎo)通期。每個(gè)半波周期的非導(dǎo)通期(稱為阻斷角或陷波寬度)在每個(gè)電機(jī)端子的電壓波形中表現(xiàn)為一個(gè)凹陷。在非導(dǎo)通期內(nèi)，沒(méi)有電流流向電機(jī)端子。為了終止非導(dǎo)通期，連接到電機(jī)端子的電源線中的晶閘管開(kāi)關(guān)重新導(dǎo)通。通過(guò)晶閘管開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通一直持續(xù)到電流在下一半波周期中的某一時(shí)刻再次變?yōu)榱?，晶閘管開(kāi)關(guān)再次開(kāi)啟。根據(jù)相位控制原理，通過(guò)改變非導(dǎo)通期的持續(xù)時(shí)間，就可以控制供給AC感應(yīng)電機(jī)的電壓和電流。如眾知的，為了控制供給AC感應(yīng)電機(jī)的電壓和電流，可利用單微處理器觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)。
為了精確控制AC感應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)、停止及其速度，用于可調(diào)頻率控制器和軟啟動(dòng)器的微處理器必需執(zhí)行大量的控制算法。需要高性能的微處理器以可以接受的計(jì)算速度執(zhí)行所需的大量計(jì)算。高性能的微處理器十分昂貴，增加了電機(jī)控制的總成本。因此，非常希望提供一種能夠以較低的成本提供所期望的電機(jī)控制的電機(jī)控制系統(tǒng)另外，在電機(jī)控制應(yīng)用中使用單個(gè)微處理器限制了這種電機(jī)控制的靈活性。到目前為止，電機(jī)控制已構(gòu)建為單個(gè)的集成整單元。這種單元只為用戶提供了有限的輸入和輸出選項(xiàng)。結(jié)果，現(xiàn)有的電機(jī)控制限制了用戶監(jiān)測(cè)特定工作參數(shù)的能力，或需要專用硬件才能顯示或控制特定的工作參數(shù)。因此，非常希望提供一種給用戶以極大靈活性的電機(jī)控制。
因此，本發(fā)明的首要目的和特點(diǎn)是提供一種通過(guò)分布式處理來(lái)降低成本，并改善電機(jī)控制系統(tǒng)性能的電機(jī)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的和特點(diǎn)是提供一種增加用戶的靈活性的電機(jī)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的和特點(diǎn)是為電機(jī)控制系統(tǒng)提供一種便于使用且造價(jià)低廉的輸入/輸出設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種允許用戶利用電機(jī)控制為電機(jī)的啟動(dòng)、停止和控制設(shè)定工作參數(shù)的接口模塊。電機(jī)控制連接到的通訊網(wǎng)絡(luò)。接口模塊包括為電機(jī)控制提供指令信號(hào)以便設(shè)定電機(jī)工作參數(shù)的微控制器。多個(gè)輸入設(shè)備連接到微控制器。每個(gè)輸入設(shè)備都向微控制器提供控制信號(hào)，微控制器相應(yīng)地?fù)?jù)此產(chǎn)生指令信號(hào)。通訊鏈接將微控制器連接到通訊網(wǎng)絡(luò)。通訊鏈接將指令信號(hào)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)由微控制器傳送到電機(jī)控制。
可以設(shè)想，將可視化顯示結(jié)構(gòu)連接到微控制器，以便為用戶提供可視化顯示?？梢栽O(shè)想，通訊鏈接通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)由電機(jī)控制接收數(shù)據(jù)包，并將其供給微控制器，這樣微控制器可以根據(jù)由其接收的預(yù)定數(shù)據(jù)包激活可視化顯示結(jié)構(gòu)。
多個(gè)輸入設(shè)備包括連接到微控制器且可以在第一導(dǎo)通位置和第二斷開(kāi)位置之間移動(dòng)的跳閘選擇開(kāi)關(guān)，在第一導(dǎo)通位置，微控制器根據(jù)預(yù)定條件使電機(jī)跳閘，在第二斷開(kāi)位置，微控制器根據(jù)預(yù)定調(diào)節(jié)繼續(xù)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。還可以將復(fù)位選擇連接到微控制器。復(fù)位選擇可以在第一手動(dòng)復(fù)位位置和第二自動(dòng)復(fù)位位置之間移動(dòng)，在第一手動(dòng)復(fù)位位置，如果電機(jī)跳閘，則必需手動(dòng)重新啟動(dòng)，在第二自動(dòng)復(fù)位位置，微控制器在電機(jī)跳閘之后的預(yù)定時(shí)間持續(xù)期之后自動(dòng)地重新啟動(dòng)。
多個(gè)輸入設(shè)備還可以包括連接到微控制器的第一啟動(dòng)選擇設(shè)備。第一啟動(dòng)選擇設(shè)備可以在第一啟動(dòng)位置和第二啟動(dòng)位置之間移動(dòng)，在第一啟動(dòng)位置，電機(jī)控制在啟動(dòng)電機(jī)的過(guò)程中向電機(jī)供給恒定的功率，在第二啟動(dòng)位置，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中供給電機(jī)的功率隨時(shí)間增加。還可以提供第一和第二跳閘類別選擇設(shè)備。每個(gè)跳閘類別選擇設(shè)備可以在第一和第二位置之間移動(dòng)，這樣跳閘類別選擇設(shè)備位置的每一種組合都對(duì)應(yīng)著在電機(jī)控制使電機(jī)跳閘之前在電機(jī)上存在過(guò)載條件的預(yù)定時(shí)間持續(xù)期。
本發(fā)明的接口模塊還可以包括具有用戶選擇阻抗的第一反沖啟動(dòng)電位計(jì)。用戶選擇阻抗確定電機(jī)控制在啟動(dòng)過(guò)程中為克服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而增加供給電機(jī)的電壓的時(shí)間持續(xù)期。還可以提供第二反沖啟動(dòng)電位計(jì)，以便調(diào)節(jié)電機(jī)控制在每個(gè)時(shí)間持續(xù)期中供給電機(jī)的電壓幅度。
第一斜坡電位計(jì)還可以具有用戶選擇阻抗。斜坡電位計(jì)上的用戶選擇阻抗確定電機(jī)控制使電機(jī)斜坡到其工作轉(zhuǎn)速的時(shí)間持續(xù)期。第二斜坡電位計(jì)還可以具有用戶選擇阻抗。第二斜坡電位計(jì)上的用戶選擇阻抗確定在電機(jī)控制使電機(jī)斜坡啟動(dòng)到其全速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)供給電機(jī)的初始功率值。還可以提供減速電位計(jì)。減速電位計(jì)具有用戶選擇阻抗，該阻抗可以調(diào)節(jié)電機(jī)由全速轉(zhuǎn)動(dòng)到完全停止所需的減速時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種允許用戶設(shè)定由電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的工作參數(shù)的方法。電機(jī)控制連接到網(wǎng)絡(luò)。接口模塊包括為電機(jī)控制產(chǎn)生指令信號(hào)的微控制器。通訊鏈接將微控制器連接到網(wǎng)絡(luò)，以便通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收由電機(jī)控制接收數(shù)據(jù)包，并將其供給微控制器。另外，通訊鏈接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)由微控制器向電機(jī)控制發(fā)送指令信號(hào)?？梢暬@示結(jié)構(gòu)連接到微控制器，以便根據(jù)微控制器由通訊鏈接接收的預(yù)定數(shù)據(jù)包為用戶提供可視化顯示。用戶接口結(jié)構(gòu)允許用戶為電機(jī)設(shè)定工作參數(shù)。用戶接口結(jié)構(gòu)為微控制器提供相應(yīng)的參數(shù)信號(hào)，這樣微控制器將據(jù)此產(chǎn)生指令信號(hào)。
可以設(shè)想，用戶接口結(jié)構(gòu)包括具有多個(gè)用戶選擇位置的選擇設(shè)備。用戶選擇設(shè)備的每個(gè)位置設(shè)定一個(gè)電機(jī)工作參數(shù)。用戶接口模塊還可以包括具有用戶判定電壓的電位計(jì)。作為預(yù)定參數(shù)信號(hào)的電位計(jì)上的電壓對(duì)應(yīng)于電機(jī)工作參數(shù)中的某一參數(shù)的設(shè)定。
可以設(shè)想，微控制器包括包括一個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)的通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)。還可以設(shè)想，可視化顯示結(jié)構(gòu)包括多個(gè)LED。每個(gè)LED對(duì)應(yīng)于電機(jī)上的預(yù)定空氣(air)條件。
微控制器還可以包括將接收到的參數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字參數(shù)信號(hào)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。微控制器還包括多條存儲(chǔ)于其中的微控制器可執(zhí)行指令。微控制器可執(zhí)行指令包括利用通訊鏈接監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的步驟，并根據(jù)預(yù)定數(shù)據(jù)包激活可視化顯示的步驟。微控制器讀取用于用戶接口結(jié)構(gòu)的參數(shù)信號(hào)，并根據(jù)由用戶接口結(jié)構(gòu)讀取的參數(shù)信號(hào)產(chǎn)生指令信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了一種設(shè)定由電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的參數(shù)的方法。電機(jī)控制連接到通訊網(wǎng)絡(luò)。方法包括將接口模塊連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的步驟。接口模塊包括允許用戶為電機(jī)設(shè)定期望參數(shù)的輸入設(shè)備。根據(jù)用戶選擇設(shè)定產(chǎn)生指令信號(hào)，并將其通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳送給電機(jī)控制。方法還包括通過(guò)在通訊網(wǎng)絡(luò)上利用接口模塊廣播初始化信號(hào)并接收來(lái)自電機(jī)控制的響應(yīng)來(lái)判定連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的電機(jī)控制類型的任何額外步驟。設(shè)定輸入設(shè)備的步驟包括根據(jù)期望的參數(shù)設(shè)定將選擇設(shè)備切換到期望位置的步驟或根據(jù)電機(jī)參數(shù)的期望設(shè)定將電位計(jì)設(shè)定為預(yù)定阻抗的步驟。
方法還可以包括監(jiān)測(cè)通訊網(wǎng)絡(luò)上來(lái)自其它電機(jī)控制的錯(cuò)誤信號(hào)，并據(jù)此產(chǎn)生可視化顯示的額外步驟。
在此給出的附圖示出本發(fā)明的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，其中清楚地公開(kāi)了上述優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)以及通過(guò)下面對(duì)示例性實(shí)施方案的描述而易于理解的其它優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明電機(jī)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；圖2a和2b是圖1電機(jī)控制系統(tǒng)的軟啟動(dòng)器的簡(jiǎn)圖；圖3是圖2a軟啟動(dòng)器中的微處理器的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令流程圖；圖4是圖3計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的初始化子程序流程圖；圖5是計(jì)算機(jī)的過(guò)零電壓子程序流程圖；圖6是圖3計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的過(guò)載子程序流程圖；圖7是圖3計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的主子程序流程圖；圖8是圖7主子程序的正常斜坡啟動(dòng)(ramp start)子程序流程圖；圖9是圖7主子程序的抽取啟動(dòng)(pump start)子程序流程圖；圖10是圖7主子程序的恒電流啟動(dòng)子程序流程圖；圖11是圖7主子程序的旁路子程序流程圖；圖12是圖7主子程序的停止子程序流程圖13和13b是流過(guò)圖1反并聯(lián)SCR的電流及其電壓降隨時(shí)間變化的圖形表示；圖14是本發(fā)明電機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口模塊的前視正視圖；圖15是圖14數(shù)據(jù)接口模塊的簡(jiǎn)圖；圖16是圖15數(shù)據(jù)接口微控制器的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令流程圖；圖17是圖16計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的主子程序流程圖；圖18是圖14數(shù)據(jù)接口模塊顯示的屏幕簡(jiǎn)圖；圖19是圖16計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的增加/減少子程序流程圖；圖20是圖16計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的啟動(dòng)子程序流程圖；圖21是圖16計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的停止子程序流程圖；圖22是本發(fā)明電機(jī)控制系統(tǒng)的接口模塊的前視正視圖；圖23是圖22接口模塊的簡(jiǎn)圖；圖24是圖22接口模塊微控制器的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令流程圖；圖25是圖24計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的主子程序流程圖；圖26是本發(fā)明電機(jī)控制系統(tǒng)的按鈕模塊的等比例分解圖；圖27a-27c是圖26按鈕模塊的面板前視正視圖；圖28是圖26按鈕模塊的簡(jiǎn)圖；圖29是圖28按鈕模塊微控制器的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令流程圖。
參考圖1，本發(fā)明的電機(jī)控制系統(tǒng)通常用參考號(hào)10表示。電機(jī)控制系統(tǒng)10包括主要的電機(jī)控制，例如軟啟動(dòng)器14，圖2a-2b，該軟啟動(dòng)器將AC感應(yīng)電機(jī)16連接到AC電源18，如下面描述的。如圖1-2所示，軟啟動(dòng)器14通過(guò)總線20連接到網(wǎng)絡(luò)。
電機(jī)控制系統(tǒng)10包括多個(gè)外圍電機(jī)控制，例如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口24連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶輸入和顯示單元22。類似地，可編程輸入/輸出模塊26通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口24連接到網(wǎng)絡(luò)。另外，按鈕模塊28通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口24連接到網(wǎng)絡(luò)?？梢栽O(shè)想，電機(jī)控制系統(tǒng)10包括軟啟動(dòng)器14以及用戶輸入和顯示模塊22、可編程輸入/輸出模塊26和/或按鈕模塊28的任意組合，這決定于用戶的預(yù)定考慮。
必需對(duì)軟啟動(dòng)器14、用戶輸入和顯示模塊22、可編程輸入/輸出模塊26和/或按鈕模塊28之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的通訊進(jìn)行管理，以保證各電機(jī)控制之間的通訊順暢。因此，必需選擇對(duì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行控制的協(xié)議，以便防止可能的信息包阻塞。協(xié)議可以是串行協(xié)議，這樣每個(gè)電機(jī)控制都可以通過(guò)傳統(tǒng)的通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)信息包或信號(hào)都可以串行傳輸。
如常用的，AC感應(yīng)電機(jī)16具有三個(gè)繞組。AC感應(yīng)電機(jī)的每個(gè)繞組都通過(guò)電機(jī)端子36、38和40分別連接到相應(yīng)的來(lái)自AC電源18的電源線30、32和34。還提供了反并聯(lián)硅可控整流器(SCR)或晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46。每個(gè)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46包括一對(duì)反向連接的SCR，用于控制電壓降和流過(guò)的電流，還包括輔助電源線30、32和34，它們分別用于調(diào)節(jié)施加到AC交流電機(jī)16的電機(jī)端子36、38和40上的電流和電壓?；蛘撸梢栽O(shè)想將晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46與Δ環(huán)內(nèi)的AC感應(yīng)電機(jī)16的相應(yīng)繞組并聯(lián)。
AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子36、38和40上的端電壓、電源電壓VA、VB和VC、以及線電流IA、IB和IC都是相同的，只是相互之間有120°的相位差。例如，參考圖2b和13a-13b，比較電機(jī)端子36上的端電壓VT與AC電源18的線電流IA和電源電壓VA。如眾知的，電源電壓VA的波形是正弦的。當(dāng)由相位控制進(jìn)行控制時(shí)，除了在較小的持續(xù)時(shí)間為γ的非導(dǎo)通時(shí)間或凹陷期間，端電壓VT通常與電源電壓VA相同，其中凹陷γ存在于電源電壓VA的每個(gè)半波周期。凹陷γ在每次線電流IA下降為零時(shí)引入電源電壓VA。線電流IA保持為零直到凹陷γ終止，此時(shí)線電流IA繼續(xù)脈動(dòng)的波形。
電源線電流IA受凹陷γ的持續(xù)時(shí)間的控制。在凹陷γ期間，將電機(jī)端子36連接到AC電源18的晶閘管開(kāi)關(guān)42以開(kāi)路電路方式工作，這樣在電機(jī)端子36看到的不是正弦電源電壓VA，而是內(nèi)部電機(jī)產(chǎn)生的反向EMF電壓。反向EMF電壓通常等于電源電壓VA減去晶閘管開(kāi)關(guān)42上的電壓降VAD。
如所眾知的，存在各種調(diào)節(jié)AC感應(yīng)電機(jī)16到其工作速度的方法。在第一種方法中，線電流IA、IB和IC在一定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)增加。為了增加供給AC交流電機(jī)16的線電流IA、IB和IC，需要增加晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的導(dǎo)通期。隨著晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的導(dǎo)通期在每個(gè)半波周期內(nèi)逐漸增加，在電機(jī)端子36、38和40上的電壓波形中的凹陷期γ就縮短了。另外，隨著晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的導(dǎo)通期的逐漸增加，電機(jī)16的轉(zhuǎn)動(dòng)速度將加大，電機(jī)端子36、38和40上的反向EMF電壓也增加了。可以設(shè)想，一旦電機(jī)端子36、38和40上的反向EMF電壓超過(guò)預(yù)定值，AC感應(yīng)電機(jī)將以全速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果電機(jī)電流下降到AC感應(yīng)電機(jī)16的FLA，分別與相應(yīng)的晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46并聯(lián)的旁路接觸器50、52和54將順序閉合。隨著旁路接觸器50、52和54的閉合，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子36將直接通過(guò)電源線30連接到AC電源18，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子38將直接通過(guò)電源線32連接到AC電源18，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子40將直接通過(guò)電源線34連接到AC電源18。
或者，AC感應(yīng)電機(jī)16可以通過(guò)向其提供恒電流而達(dá)到工作速度。如所眾知的，線電流IA、IB和IC滯后于電源電壓VA、VB和VC的相角θ由AC感應(yīng)電機(jī)16的功率因子決定。供給AC感應(yīng)電機(jī)16的線電流IA、IB和IC通過(guò)維持晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的導(dǎo)通期而維持，這樣就保持了凹陷γ的持續(xù)期。通過(guò)在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)將供給AC感應(yīng)電機(jī)16的線電流IA、IB和IC維持在預(yù)定值，AC感應(yīng)電機(jī)16的功率因子的相角θ將隨著AC感應(yīng)電機(jī)16的加速以及電機(jī)端子36、38和40上的反向EMF電壓分別接近電源電壓VA、VB和VC而減小?？梢栽O(shè)想，一旦電機(jī)端子36、38和40上的反向EMF電壓超過(guò)預(yù)定值，那么相應(yīng)的旁路接觸器50、52和54將分別閉合，這樣AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子36將直接通過(guò)電源線30連接到AC電源18，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子38將直接通過(guò)電源線32連接到AC電源18，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子40將直接通過(guò)電源線34連接到AC電源18。
在特定的應(yīng)用中，其中AC感應(yīng)電機(jī)16用于驅(qū)動(dòng)抽取各種粘稠液體的各種類型水泵，為了在電機(jī)速度增加時(shí)限制AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生的扭矩的變化，通常需要特殊的AC感應(yīng)電機(jī)16斜坡啟動(dòng)過(guò)程(ramping)。為了在所謂的“抽取啟動(dòng)”期間，在AC感應(yīng)電機(jī)16加速的過(guò)程中保持近似恒定的扭矩，期望保持AC感應(yīng)電機(jī)16的功率因子的相角θ。為了保持AC感應(yīng)電機(jī)16的功率因子的相角θ恒定，根據(jù)用戶為AC感應(yīng)電機(jī)16選擇的初始扭矩輸出T2計(jì)算凹陷γ的初始持續(xù)期?？梢杂?jì)算出凹陷γ的中心點(diǎn)和每個(gè)電源電壓VA、VB和VC的初始過(guò)零電壓之間的相角θ。已知凹陷γ的中心點(diǎn)，以及凹陷將在輔助線電流IA、IB和IC變?yōu)榱銜r(shí)出現(xiàn)-換句話說(shuō)，在負(fù)λ/2處，其中λ是新的凹陷寬度-晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46將預(yù)選確定的中心點(diǎn)θ之后的λ/2持續(xù)期時(shí)觸發(fā)。結(jié)果，盡管凹陷λ的寬度發(fā)生變化，但是AC感應(yīng)電機(jī)16的功率因子的相角θ保持恒定。
或者，“抽取啟動(dòng)”可以通過(guò)α控制實(shí)現(xiàn)。在α控制中，晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46分別在相應(yīng)的電機(jī)端子36、38和40上出現(xiàn)零電源電壓之后再延時(shí)α度之后觸發(fā)。盡管這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用是可以的，但是α控制導(dǎo)致少量電機(jī)不穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明，為了在加速AC感應(yīng)電機(jī)16的過(guò)程中提高穩(wěn)定性，觸發(fā)角α可以按比例隨著相位滯后角φ的變化而變化，其中φ對(duì)于每個(gè)周期是不同的。(一個(gè)完整的周期等于360度)。這樣，后續(xù)觸發(fā)角α的比例變化將按照下述關(guān)系式進(jìn)行αI＝αi-1+P(φI-φi-1)等式1其中φi是相位滯后；φi-1是前一相位滯后；P是比例增益，通常在0.8和1.2之間；αi是新的觸發(fā)角；αi-1是前一觸發(fā)角。
然后利用積分增益控制觸發(fā)角α的緩慢隨時(shí)間變化的平均值。這可以通過(guò)向等式1添加額外的積分項(xiàng)實(shí)現(xiàn)αI＝αi-1+P(φI-φi-1)+I(αref-αI-1) 等式2其中I是積分增益；αref是期望的觸發(fā)角。
結(jié)果，如果連續(xù)觸發(fā)的觸發(fā)角α在電源半波周期中出現(xiàn)得太晚(即αref-αi-1＜0)，那么等式2中的積分項(xiàng)為負(fù)。這將逐漸使連續(xù)觸發(fā)角α向前變化到預(yù)期位置。如果觸發(fā)角α在半波周期中出現(xiàn)得太早，那么正積分項(xiàng)將通過(guò)多次觸發(fā)逐漸使α增加到預(yù)期位置。
為了示出在抽取啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)凹陷γ的影響，等式2可以用連續(xù)凹陷角γ重寫(xiě)。這可以通過(guò)將等式2兩邊同時(shí)減去φi實(shí)現(xiàn)αI-φI＝αi-1-φI+P(φI-φi-1)+I(αref-αI-1)＝αi-1-φI-1+φI-1+P(φI-φi-1)+I(αref-αI-1)等式3這可以表述為γI＝γI-1+(P-1)ΔφI+I(αref-αi-1)等式4其中Δφi是連續(xù)電流過(guò)零的相位滯后角的變化(φi-φi-1)。
等式4示出為了實(shí)現(xiàn)AC感應(yīng)電機(jī)16的平穩(wěn)加速以便避免大的扭矩變化所需的對(duì)凹陷γ的調(diào)節(jié)。Δφi是連續(xù)電流過(guò)零的相位滯后角的變化(φi-φi-1)。為了逐漸增加扭矩，αref在AC感應(yīng)電機(jī)16加速過(guò)程中逐漸減小。
再次設(shè)想，如果電機(jī)端子36、38和40上的反向EMF電壓超過(guò)預(yù)定值，相應(yīng)的旁路接觸器50、52和54將分別閉合，這樣，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子36將直接通過(guò)電源線30連接到AC電源18，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子38將直接通過(guò)電源線32連接到AC電源18，AC感應(yīng)電機(jī)16的電機(jī)端子40將直接通過(guò)電源線34連接到AC電源18。
一旦AC感應(yīng)電機(jī)16處于全速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，且旁路接觸器50、52和54閉合，監(jiān)測(cè)旁路接觸器50、52和54，這樣如果一個(gè)或多個(gè)旁路接觸器斷開(kāi)，那么就觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管開(kāi)關(guān)42、44或46，保證AC感應(yīng)電機(jī)16通過(guò)相應(yīng)的電源線30、32或34連接到AC電源18。
為了使軟啟動(dòng)器14能按照前述方式工作，微處理器48將執(zhí)行一些包含在計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令60中的預(yù)定功能，見(jiàn)圖3。應(yīng)當(dāng)理解，盡管這些功能是以軟件實(shí)現(xiàn)的方式進(jìn)行描述的，可以設(shè)想這些功能也可以用分立固態(tài)硬件以及固態(tài)硬件和軟件的組合實(shí)現(xiàn)。
參考圖2a，微處理器48通過(guò)收發(fā)機(jī)63連接到網(wǎng)絡(luò)。收發(fā)機(jī)63包括來(lái)自微處理器48的第一和第二輸入Txen和Tx，并具有一個(gè)到微處理器48的輸出Rx。收發(fā)機(jī)63允許微處理器48通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向電機(jī)控制系統(tǒng)10的其它電機(jī)控制發(fā)送和接收信號(hào)?？梢栽O(shè)想，收發(fā)機(jī)63是一種通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)，例如標(biāo)準(zhǔn)RS485收發(fā)機(jī)。
微處理器48具有多個(gè)與上述所選參數(shù)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)。這些輸入包括電源電壓VA、VB和VC和輔助線電流IA、IB和IC。晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46上的電壓降VAD、VBD和VCD分別輸入到微處理器48。另外，電源線30、32和34的總線溫度TA、TB和TC分別輸入到微處理器48。輸入到微處理器48的電壓送到分壓器64，以便將提供的輸入信號(hào)幅度減小到可以接受的不會(huì)損壞微處理器48的輸入范圍內(nèi)。線電流信號(hào)和溫度讀數(shù)送到濾波器65，以便確保微處理器48準(zhǔn)確地讀取，消除其中的噪聲。
微處理器48還包括多個(gè)可編程輸入68a-68e和多個(gè)輸出70a-70b。例如，輸入68a連接到選擇設(shè)備(未示出)，激活選擇設(shè)備將使AC感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)。輸入68b和68c連接到相應(yīng)的選擇設(shè)備(未示出)，激活選擇設(shè)備將使AC感應(yīng)電機(jī)16啟動(dòng)和停止，如下所述。輸出70a和70b可以連接到指示設(shè)備(未示出)，以便指示AC感應(yīng)電機(jī)16的故障或指示AC感應(yīng)電機(jī)16將要全速轉(zhuǎn)動(dòng)。
參考圖3，在啟動(dòng)微處理器48的過(guò)程中，為了使微處理器48執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令60，微處理器48在方框74進(jìn)行引導(dǎo)，在方框76進(jìn)行初始化。參考圖4，在初始化過(guò)程中，微處理器48在方框77裝載對(duì)應(yīng)于AC感應(yīng)電機(jī)16的軟件參數(shù)和從網(wǎng)絡(luò)上的其它電機(jī)控制接收的參數(shù)，如以下所述。監(jiān)測(cè)電源線30、32、34上的電源電壓VA、VB和VC，以便判斷電源線30、32或34是否錯(cuò)誤地連接到AC感應(yīng)電機(jī)16上，這樣會(huì)使相位順序反轉(zhuǎn)，方框78。如果相位順序沒(méi)有反轉(zhuǎn)，就結(jié)束初始化過(guò)程。類似地，如果在方框80相位順序反轉(zhuǎn)，但在方框82相位順序的監(jiān)測(cè)失效，也結(jié)束微處理器48的初始化過(guò)程。然而，如果相位監(jiān)測(cè)有效，微處理器48將終止AC感應(yīng)電機(jī)16的啟動(dòng)，并在方框84啟動(dòng)輸出70a上的指示器，如上所述。
參考圖3，在方框76完成初始化之后，在方框86微處理器48執(zhí)行過(guò)零電壓過(guò)程。參考圖5，微處理器48確定電源電壓VC的初始電壓過(guò)零，方框88。此后，測(cè)量VC的持續(xù)期，方框90。根據(jù)測(cè)量到的持續(xù)期，預(yù)測(cè)電源電壓VC的持續(xù)期，方框92。監(jiān)測(cè)實(shí)際的持續(xù)期，以便判定電源電壓VC的實(shí)際持續(xù)期和預(yù)測(cè)持續(xù)期之間的任何差異，方框94。電源電壓VC的的實(shí)際過(guò)零點(diǎn)與電源電壓VC的預(yù)測(cè)過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行比較，方框94，確定電源電壓VC的實(shí)際電壓過(guò)零點(diǎn)和預(yù)測(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)之間的差異。此后，根據(jù)先前確定的差異調(diào)節(jié)電源電壓VC的持續(xù)期值，方框96。給定電源電壓VC的持續(xù)期的調(diào)節(jié)值，就可以預(yù)測(cè)電源電壓VC的下一個(gè)電壓過(guò)零點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。電源電壓VC的預(yù)測(cè)持續(xù)期用于計(jì)算電源電壓VA和VB的持續(xù)期，其又用于判定觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的正確觸發(fā)角。VA和VB的持續(xù)期是通過(guò)分別從VC的持續(xù)期上加上和減去120度計(jì)算出來(lái)的。
如圖3所示，根據(jù)其輸入，微處理器48判定在AC感應(yīng)電機(jī)16上是否出現(xiàn)過(guò)載條件，方框98。參考圖6，微處理器48判定AC感應(yīng)電機(jī)16上是否出現(xiàn)阻塞條件，方框100。如果在全速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，線電流IA、IB和IC之和超過(guò)預(yù)定值一段預(yù)定的時(shí)間持續(xù)期，那么在AC感應(yīng)電機(jī)16上就出現(xiàn)阻塞條件。如果檢測(cè)到阻塞條件，微處理器48就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
另外，微處理器48判定AC感應(yīng)電機(jī)16是否已經(jīng)失速，方框102。如果在AC感應(yīng)電機(jī)16加速時(shí)線電流IA、IB和IC之和超過(guò)預(yù)定值一段預(yù)定的時(shí)間持續(xù)期，就出現(xiàn)失速條件。如果在AC感應(yīng)電機(jī)16加速的過(guò)程中出現(xiàn)失速條件，微處理器48就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
微處理器48監(jiān)測(cè)電源線30、32和34的總線溫度TA、TB和TC，方框104，這樣，如果總線溫度TA、TB和TC超過(guò)預(yù)定值一段預(yù)定的時(shí)間持續(xù)期，微處理器48就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
微處理器48還監(jiān)測(cè)AC感應(yīng)電機(jī)16的熱過(guò)載條件，方框106。如果單根電源線30、32或34上的電源電壓或線電流的RMS值超過(guò)預(yù)定值一段預(yù)定的時(shí)間持續(xù)期，就發(fā)生熱過(guò)載。如果微處理器48在AC感應(yīng)電機(jī)上檢測(cè)到熱過(guò)載條件，微處理器48就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
在過(guò)載子程序中，微處理器48還監(jiān)測(cè)在電源線30、32或34上是否出現(xiàn)相位失衡，方框108。為了判定是否出現(xiàn)相位失衡，將電源電壓VA、VB和VC的RMS值與預(yù)定值進(jìn)行比較，這樣電源電壓VA、VB和VC下降到低于正常RMS線電壓預(yù)定的百分比將使微處理器48判定相位失衡。如果微處理器48檢測(cè)到相位失衡，那么就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
微處理器48還判定電源電壓VA、VB和VC的RMS電壓是否低于預(yù)定RMS線電壓，例如，低于正常RMS線電壓的50％，方框110。如果電源電壓VA、VB和VC的RMS電壓在預(yù)定時(shí)間內(nèi)低于預(yù)定的RMS線電壓，就發(fā)生失相。如果微處理器48檢測(cè)到失相，微處理器48就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
見(jiàn)圖6，微處理器48在軟啟動(dòng)器14工作過(guò)程中連續(xù)監(jiān)測(cè)電機(jī)16的過(guò)載條件。如果在AC感應(yīng)電機(jī)16上出現(xiàn)過(guò)載條件，如上所述，微處理器48就通過(guò)輸出70a為用戶提供信號(hào)，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向其它電機(jī)控制提供信號(hào)，如下所述。
見(jiàn)圖3，微處理器48重復(fù)更新模擬測(cè)量值或到微處理器48的輸入，方框112。利用這些輸入，微處理器48在計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令60的主程序中啟動(dòng)、停止和控制AC感應(yīng)電機(jī)16。
參考圖7和22，為了啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16，為其提供初始電壓，以便克服AC感應(yīng)電機(jī)16的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。為了“反沖(kick)啟動(dòng)”AC感應(yīng)電機(jī)16，方框116，用戶選擇施加電壓的時(shí)間t1和AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生的扭矩T1。根據(jù)用戶為反沖啟動(dòng)選擇的時(shí)間t1和扭矩T1，微處理器48計(jì)算相應(yīng)的凹陷寬度γ，以便AC感應(yīng)電機(jī)16可以基本上在整個(gè)預(yù)定時(shí)間持續(xù)期t1內(nèi)提供用戶所選的扭矩T1。如果用戶不期望用反沖啟動(dòng)啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16，用戶就將反沖啟動(dòng)的用戶選擇時(shí)間t1設(shè)定為零。完成反沖啟動(dòng)之后，方框116，微處理器48調(diào)節(jié)凹陷寬度γ，以便響應(yīng)用戶選擇的啟動(dòng)扭矩T2，方框118。此后，微處理器48根據(jù)用戶選擇的方法啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16，以便使AC感應(yīng)電機(jī)全速轉(zhuǎn)動(dòng)。用戶選擇以正常斜坡啟動(dòng)，方框120，抽取啟動(dòng)，方框122，或恒電流啟動(dòng)，方框124，來(lái)啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16。
在正常斜坡啟動(dòng)期間，方框120，通過(guò)在用戶選擇的時(shí)間持續(xù)期t2內(nèi)逐漸增加線電流IA、IB和IC，使AC感應(yīng)電機(jī)16全速轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)用戶選擇的初始扭矩設(shè)定T2，微處理器48計(jì)算AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生這種扭矩所需的初始線電流IA、IB和IC。初始線電流IA、IB和IC對(duì)應(yīng)于凹陷γ的初始寬度。微處理器48產(chǎn)生分別觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的觸發(fā)信號(hào)SA、SB和SC，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間產(chǎn)生凹陷γ。通過(guò)分別縮短在電機(jī)端子36、38和40看到的端子電壓的凹陷γ持續(xù)期，來(lái)分別逐漸增大晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的導(dǎo)通期，線電流IA、IB和IC線性上升。
成對(duì)地觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46，以便為線電流流進(jìn)和流出AC感應(yīng)電機(jī)16提供通路。此后，監(jiān)測(cè)反向EMF電壓，方框132，如上所述，以便判定AC感應(yīng)電機(jī)16是否全速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果AC感應(yīng)電機(jī)16沒(méi)有全速轉(zhuǎn)動(dòng)，方框134，且沒(méi)有超過(guò)用戶選擇的斜坡時(shí)間，方框136，微處理器48計(jì)算晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的下一觸發(fā)角α，以便進(jìn)一步減小凹陷γ的持續(xù)期，并相應(yīng)地觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46，如上所述。如果已經(jīng)超過(guò)斜坡時(shí)間t2，且AC感應(yīng)電機(jī)16沒(méi)有全速轉(zhuǎn)動(dòng)，就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如下所述。
如果AC感應(yīng)電機(jī)在用戶選擇的斜坡時(shí)間t2內(nèi)到達(dá)全速轉(zhuǎn)動(dòng)，微處理器48在方框138迅速地縮短凹陷γ的持續(xù)期，同時(shí)在方框140監(jiān)測(cè)線電流IA、IB和IC。如果線電流IA、IB和IC低于AC感應(yīng)電機(jī)16的滿負(fù)荷安培值，微處理器48就產(chǎn)生輸出信號(hào)BA、BB和BC，以便分別關(guān)閉旁路接觸器50、52和54，方框142。通過(guò)關(guān)閉旁路接觸器50、52和54，執(zhí)行旁路子程序，方框144。
或者，AC感應(yīng)電機(jī)16以“抽取啟動(dòng)”方式啟動(dòng)，方框122。參考圖9，在抽取啟動(dòng)過(guò)程中，方框122，隨著電機(jī)在用戶選擇時(shí)間t2的持續(xù)期內(nèi)逐漸加速到全速轉(zhuǎn)動(dòng)，AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生相對(duì)恒定的或逐漸增加的扭矩。根據(jù)用戶選擇的初始扭矩設(shè)定T2，微處理器48計(jì)算AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生這種扭矩所需的初始線電流IA、IB和IC。初始線電流IA、IB和IC對(duì)應(yīng)于凹陷γ的初始寬度。微處理器48產(chǎn)生分別觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的觸發(fā)信號(hào)SA、SB和SC，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間產(chǎn)生凹陷γ。晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的觸發(fā)角α的計(jì)算如上所述，由微處理器48進(jìn)行，以便維持AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生的扭矩，方框146。
如上所述，晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46必需成對(duì)地觸發(fā)，方框148，以便為線電流流入和流出AC感應(yīng)電機(jī)16提供通路。此后，監(jiān)測(cè)反向EMF電壓，方框150，如上所述，以便判定AC感應(yīng)電機(jī)16是否全速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果AC感應(yīng)電機(jī)16沒(méi)有全速轉(zhuǎn)動(dòng)，方框152，且沒(méi)有超過(guò)用戶選擇的斜坡時(shí)間t2，方框153，微處理器48就計(jì)算晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的下一觸發(fā)角α，如上所述，方框146，以便維持AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生的扭矩，過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。如果超過(guò)斜坡時(shí)間t2，且AC感應(yīng)電機(jī)16沒(méi)有處于工作轉(zhuǎn)速，就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，方框137，如下所述。
如果AC感應(yīng)電機(jī)16在用戶選擇的斜坡時(shí)間t2內(nèi)達(dá)到全速轉(zhuǎn)動(dòng)，微處理器48就迅速地縮短凹陷γ的持續(xù)期，方框154，同時(shí)監(jiān)測(cè)線電流IA、IB和IC，方框156。如果線電流IA、IB和IC低于AC感應(yīng)電機(jī)16的滿負(fù)荷安培值，微處理器48就分別產(chǎn)生輸出信號(hào)BA、BB和BC，以便閉合旁路接觸器50、52和54，方框158。通過(guò)閉合旁路接觸器50、52和54，執(zhí)行旁路子程序，方框144。
用戶可以選擇通過(guò)向其供給恒電流來(lái)啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16，方框124。參考圖10，在恒電流啟動(dòng)過(guò)程中，方框124，向AC感應(yīng)電機(jī)16供給基本恒定的電流，以便在用戶選擇時(shí)間t2的持續(xù)期內(nèi)將AC感應(yīng)電機(jī)16加速到全速轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)用戶選擇的初始扭矩設(shè)定T2，微處理器48計(jì)算初始線電流IA、IB和IC。為了維持供給AC感應(yīng)電機(jī)16的恒定線電流IA、IB和IC，必需維持晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的導(dǎo)通期，也就是凹陷γ的持續(xù)期。如上所述，線電流IA、IB和IC對(duì)應(yīng)于凹陷γ的寬度。結(jié)果，微處理器48計(jì)算維持凹陷γ的持續(xù)期的觸發(fā)角α，方框160，并產(chǎn)生分別觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的觸發(fā)信號(hào)SA、SB和SC，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間產(chǎn)生凹陷γ，方框162。
如上所述，晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46必需成對(duì)觸發(fā)，以便為線電流流入和流出AC感應(yīng)電機(jī)16提供通路。此后，監(jiān)測(cè)反向EMF電壓，方框164，如上所述，以便判定AC感應(yīng)電機(jī)16是否全速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果AC感應(yīng)電機(jī)16沒(méi)有全速轉(zhuǎn)動(dòng)，方框166，且沒(méi)有超過(guò)用戶選擇的斜坡時(shí)間t2，方框168，微處理器48就計(jì)算晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的下一觸發(fā)角α，如上所述，方框160，以便維持供給AC感應(yīng)電機(jī)16的電流，過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。如果超過(guò)斜坡時(shí)間t2，且AC感應(yīng)電機(jī)16沒(méi)有全速轉(zhuǎn)動(dòng)，就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，方框137，如下所述。
如果AC感應(yīng)電機(jī)16在用戶選擇的斜坡時(shí)間t2內(nèi)達(dá)到全速轉(zhuǎn)動(dòng)，微處理器48就迅速地縮短凹陷γ的持續(xù)期，方框170，同時(shí)監(jiān)測(cè)線電流IA、IB和IC，方框172。如果線電流IA、IB和IC低于AC感應(yīng)電機(jī)16的滿負(fù)荷安培值，微處理器48就產(chǎn)生分別閉合旁路接觸器50、52和54的輸出信號(hào)BA、BB和BC，方框174。通過(guò)閉合旁路接觸器50、52和54，執(zhí)行旁路子程序，方框144。
參考圖11，在旁路過(guò)程中，微處理器48監(jiān)測(cè)反向EMF電壓，方框176。如果分別在晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46上檢測(cè)到電壓降VAD、VBC或VCD，則分別使接觸器50、52或54開(kāi)路，方框180。一旦檢測(cè)到電壓降，微處理器48就根據(jù)開(kāi)路的旁路接觸器50、52或54，發(fā)送分別觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和/或46的信號(hào)SA、SB和SC，方框182。此后，微處理器分別向相應(yīng)的開(kāi)路旁路接觸器50、52或54發(fā)送信號(hào)BA、BB和BC，試圖再次閉合開(kāi)路的旁路接觸器，方框184。如果開(kāi)路的旁路接觸器50、52或54閉合，方框186，AC感應(yīng)電機(jī)16就繼續(xù)全速轉(zhuǎn)動(dòng)，微處理器48繼續(xù)監(jiān)測(cè)反向EMF電壓，方框176，以便嘗試著判定是否有一個(gè)旁路接觸器開(kāi)路。
在開(kāi)路的旁路接觸器沒(méi)有閉合，且沒(méi)有超過(guò)預(yù)定時(shí)間持續(xù)期的情況下，方框188，微處理器48根據(jù)開(kāi)路的旁路接觸器50、52或54持續(xù)地觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44或46，以試圖使其閉合。如果開(kāi)路的旁路接觸器50、52或54不能在預(yù)定的時(shí)間持續(xù)期內(nèi)閉合，就停止AC感應(yīng)電機(jī)16，方框137。
參考圖12，為了根據(jù)用戶命令或預(yù)定條件，如上所述，停止AC感應(yīng)電機(jī)16，微處理器48通過(guò)分別檢測(cè)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46上是否存在電壓降VAD、VBD或VCD來(lái)初始地判定旁路接觸器50、52和54是否閉合。如果旁路接觸器50、52和54閉合，微處理器48就發(fā)送分別使旁路接觸器50、52和54開(kāi)路的信號(hào)BA、BB和BC，方框192，這樣一旦旁路接觸器50、52和54開(kāi)路，微處理器48就能立刻檢測(cè)到電壓降VAD、VBD和VCD。此后，微處理器48立刻發(fā)送分別觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46的信號(hào)SA、SB和SC。一旦旁路接觸器50、52和54開(kāi)路，AC感應(yīng)電機(jī)16就通過(guò)在用戶選擇時(shí)間t3的持續(xù)期內(nèi)在電源電壓VA、VB和VC中增加凹陷γ來(lái)逐漸降低AC感應(yīng)電機(jī)16的轉(zhuǎn)速。在經(jīng)過(guò)用戶選擇時(shí)間t3的持續(xù)期之后，所有的晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46都開(kāi)路，方框196，這樣沒(méi)有任何電流或電壓供給AC感應(yīng)電機(jī)16。此后，AC感應(yīng)電機(jī)16在負(fù)載的作用下停止。在用戶不希望逐漸停止AC感應(yīng)電機(jī)16的情況下，就通過(guò)將用戶選擇時(shí)間t3的持續(xù)期設(shè)定為零，來(lái)消除通過(guò)觸發(fā)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46來(lái)逐漸在電源電壓VA、VB和VC中增加凹陷γ的步驟。
再參考圖3，可以設(shè)想，AC感應(yīng)電機(jī)16的微處理器48與連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制通訊，以便為某些原因而發(fā)送和接收信息包，如下所述。微處理器48周期性地通過(guò)收發(fā)機(jī)63向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送輸出信號(hào)TXEN和TX，并通過(guò)收發(fā)機(jī)63從連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制接收輸入信號(hào)RX，方框198。
參考圖14-15，用戶輸入和顯示單元22包括連接到LCD顯示器210的微控制器200?？梢栽O(shè)想，LCD顯示器210是標(biāo)準(zhǔn)的四行乘十字符的顯示器。用戶輸入和顯示單元22還包括連接到微控制器200的串行EEPROM212，和通過(guò)用參考號(hào)214表示的多個(gè)用戶輸入設(shè)備。在優(yōu)選實(shí)施方案中，見(jiàn)圖16，用戶輸入設(shè)備214包括軸角編碼器216和四個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)218-221。
微控制器200通過(guò)收發(fā)機(jī)222連接到網(wǎng)絡(luò)。可以設(shè)想，收發(fā)機(jī)222是通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)，例如允許微控制器200發(fā)送和接收信息包的標(biāo)準(zhǔn)RS485收發(fā)機(jī)。
參考圖16，給出了存儲(chǔ)在微控制器200中的可執(zhí)行指令流程圖。在開(kāi)始處，方框224，微控制器200初始化與其連接的各項(xiàng)，開(kāi)始搜索過(guò)程，方框228，以便將其標(biāo)識(shí)發(fā)送給連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制，并搜索連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制。微控制器200通過(guò)收發(fā)機(jī)222向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出搜索信號(hào)，并等待其它電機(jī)控制的回答。此后，微控制器200一直等待到搜索成功為止，方框230。如果搜索沒(méi)有成功，則重復(fù)該過(guò)程。然而，如果搜索成功，微控制器200就向電機(jī)控制系統(tǒng)10的主要的同類電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，例如自啟動(dòng)器14，請(qǐng)求參數(shù)結(jié)構(gòu)。參數(shù)結(jié)構(gòu)是定義單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)的軟件使用的信息列表。
如果參數(shù)結(jié)構(gòu)信息與主要的同類電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(軟啟動(dòng)器14)的預(yù)編程數(shù)據(jù)庫(kù)不相符，就終止微控制器200上的可執(zhí)行指令，因?yàn)闆](méi)有匹配的數(shù)據(jù)庫(kù)，方框232。然而，如果數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，那么就通過(guò)微控制器200下載參數(shù)結(jié)構(gòu)信息，方框234，并保存在串行EEPROM212中。一旦成功地下載參數(shù)結(jié)構(gòu)信息，還要下載與這些參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)值，方框236，并保存在RAM中。在完成這些步驟之后，微控制器200的可執(zhí)行指令就指向主程序。
參考圖19，在主子程序中，方框238，微控制器200掃描輸入設(shè)備(軸角編碼器216和按鈕218-221)，以便判定是否發(fā)生了任何用戶操作，方框240。如果檢測(cè)到變化，方框242，微控制器200就執(zhí)行與每個(gè)輸入設(shè)備相關(guān)的微控制器可執(zhí)行指令，圖17-21。
輸入/菜單子程序，方框243，通過(guò)用戶按下“輸入/菜單”按鈕219進(jìn)行初始化。參考圖17-18，按下“輸入/菜單”按鈕219，將在主菜單屏幕246和參數(shù)屏幕248之間切換LCD顯示器210上的顯示。在啟動(dòng)之后，就一直顯示主菜單屏幕246，直到按下輸入/菜單按鈕219。在主菜單屏幕中，顯示了三個(gè)參數(shù)250a、250b和250c。箭頭252指向中間的顯示參數(shù)250b。主菜單屏幕的右下角顯示字符“輸入”，而屏幕的左下角顯示AC感應(yīng)電機(jī)16的方向?？梢栽O(shè)想，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸角編碼器216，微控制器200將執(zhí)行增加/減少子程序，方框251。在增加/減少子程序中，圖19，如果LCD顯示主菜單屏幕，方框265，轉(zhuǎn)動(dòng)軸角編碼器216，主菜單屏幕246將滾動(dòng)顯示存儲(chǔ)在串行EEPROM212中的參數(shù)列表，方框267。
按下輸入/菜單按鈕219，LCD顯示器210將觸發(fā)與箭頭252指示的參數(shù)250b對(duì)應(yīng)的參數(shù)屏幕。在參數(shù)屏幕248中，LCD顯示器210的頂線260顯示與參數(shù)248的現(xiàn)有值對(duì)應(yīng)的水平條圖形。第二條線262顯示存儲(chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)值和所選參數(shù)250b的相應(yīng)刻度標(biāo)記。第三條線顯示所選參數(shù)250b的名稱。第四條線264仍就在LCD顯示器210的左下角顯示電機(jī)方向，但右下角將讀為“主屏幕”，因?yàn)檩斎?菜單219的新功能是將LCD顯示器210返回主菜單屏幕246。
參數(shù)屏幕248的第二條線262上示出的參數(shù)數(shù)據(jù)值可以是兩種類型，“可改變”或“計(jì)量”數(shù)據(jù)值。如果LCD顯示器正在顯示參數(shù)屏幕248，方框265，轉(zhuǎn)動(dòng)軸角編碼器216，用戶只有在數(shù)據(jù)值是“可改變”值時(shí)才可以修改顯示數(shù)據(jù)值的計(jì)量值，方框269。如果數(shù)據(jù)值不是“可改變”值，那么轉(zhuǎn)動(dòng)軸角編碼器216將沒(méi)有作用。如果用戶改變了數(shù)據(jù)值，方框271，在按下輸入/菜單按鈕219而返回主菜單屏幕246時(shí)，微控制器200將向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送用戶調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)值。此后，微控制器200返回主程序，方框273。
另外，一旦按下輸入/菜單按鈕219從主菜單屏幕246中選擇了參數(shù)250b，微控制器200就通過(guò)收發(fā)機(jī)222經(jīng)網(wǎng)絡(luò)向主要的同類電機(jī)控制－－自啟動(dòng)器14的微處理器48為所選參數(shù)250b的現(xiàn)有值發(fā)送請(qǐng)求，該值由微處理器48送回。
可以設(shè)想，開(kāi)始按鈕220與電機(jī)方向按鈕218一起工作。用戶按下電機(jī)方向按鈕218將使LCD顯示器210的左下角在AC感應(yīng)電機(jī)16的一系列預(yù)定方向設(shè)定，例如正向、反向、正向-慢速、反向-慢速之間循環(huán)，方框266。參考圖20，當(dāng)方向設(shè)定為正向或反向模式時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕220將使微控制器200進(jìn)入啟動(dòng)子程序，方框268，并向主要電機(jī)控制，自啟動(dòng)器14，發(fā)送控制信號(hào)，以便啟動(dòng)或停止AC感應(yīng)電機(jī)16，方框270，如上所述。當(dāng)方向是正向-慢速或反向-慢速方向設(shè)定時(shí)，方框272，微控制器200就在放開(kāi)啟動(dòng)按鈕220時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向主要電機(jī)控制，自啟動(dòng)器14，發(fā)送控制信號(hào)，放開(kāi)276，以便按照用戶選擇的方向慢速啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16。此后，啟動(dòng)子程序結(jié)束，方框275。
參考圖21，一旦按下停止按鈕221，微控制器200就進(jìn)入停止子程序，方框276，并立即向主要電機(jī)控制，軟啟動(dòng)器14發(fā)送停止命令，方框278，以便停止AC感應(yīng)電機(jī)16。一旦放開(kāi)停止按鈕220，方框279，微控制器200就向主要電機(jī)控制，軟啟動(dòng)器14發(fā)送停止按鈕放開(kāi)命令，方框281。停止按鈕放開(kāi)命令將阻止軟啟動(dòng)器14再次啟動(dòng)，直到放開(kāi)停止按鈕221，無(wú)論微處理器48在輸入68b上是否收到啟動(dòng)命令，或從網(wǎng)絡(luò)上的其它電機(jī)控制是否收到啟動(dòng)命令。此后，終止停止子程序，放開(kāi)283。
參考圖17，在完成上述子程序后，微控制器更新LCD顯示器210，方框285，并返回掃描輸入設(shè)備的步驟。
參考22-24，電機(jī)控制系統(tǒng)10包括具有通過(guò)收發(fā)機(jī)282連接到網(wǎng)絡(luò)的微控制器280的可編程輸入/輸出模塊26?？梢栽O(shè)想，收發(fā)機(jī)282是通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)，例如標(biāo)準(zhǔn)RS485收發(fā)機(jī)。收發(fā)機(jī)282允許微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向其它電機(jī)控制發(fā)送和接收信號(hào)。可編程輸入/輸出模塊26還包括多個(gè)通常用參考號(hào)284表示的用戶輸入/輸出設(shè)備，和多個(gè)用參考號(hào)286表示的、也連接到微控制器280的LED。
見(jiàn)圖22，多個(gè)用戶輸入/輸出設(shè)備包括在第一阻塞開(kāi)啟位置和第二斷開(kāi)位置之間移動(dòng)的第一跳線(dip)開(kāi)關(guān)290。在阻塞開(kāi)啟位置，微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送控制信號(hào)，該信號(hào)指示微處理器48監(jiān)測(cè)AC感應(yīng)電機(jī)16上是否出現(xiàn)阻塞條件，如上所述。如果跳線開(kāi)關(guān)290處于斷開(kāi)位置，微控制器280就向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送控制信號(hào)，指示微處理器48關(guān)閉微處理器48對(duì)在AC感應(yīng)電機(jī)16上可能出現(xiàn)的阻塞條件的監(jiān)測(cè)。如果跳線開(kāi)關(guān)290處于阻塞開(kāi)啟位置，并且軟啟動(dòng)器14的微處理器48在AC感應(yīng)電機(jī)16上檢測(cè)到阻塞條件，軟啟動(dòng)器14的微處理器48就通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發(fā)送報(bào)警信號(hào)，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通并點(diǎn)亮LED292。
第二跳線開(kāi)關(guān)294在第一失速開(kāi)啟位置和第二斷開(kāi)位置之間移動(dòng)。在失速開(kāi)啟位置，微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送控制信號(hào)，該信號(hào)指示微處理器48監(jiān)測(cè)AC感應(yīng)電機(jī)16上是否出現(xiàn)失速條件，如上所述。如果跳線開(kāi)關(guān)294處于斷開(kāi)位置，微控制器280就向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送控制信號(hào)，指示微處理器48關(guān)閉微處理器48對(duì)在AC感應(yīng)電機(jī)16上可能出現(xiàn)的失速條件的監(jiān)測(cè)。如果跳線開(kāi)關(guān)294處于失速開(kāi)啟位置，并且軟啟動(dòng)器14的微處理器48在AC感應(yīng)電機(jī)16上檢測(cè)到失速條件，軟啟動(dòng)器14的微處理器48就通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發(fā)送報(bào)警信號(hào)，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通并點(diǎn)亮LED296。
第三跳線開(kāi)關(guān)298在第一反相開(kāi)啟位置和第二斷開(kāi)位置之間移動(dòng)。在反相開(kāi)啟位置，微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送控制信號(hào)，該信號(hào)指示微處理器48監(jiān)測(cè)AC感應(yīng)電機(jī)16上的相位是否顛倒，如上所述。如果跳線開(kāi)關(guān)298處于斷開(kāi)位置，微控制器280就向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送控制信號(hào)，指示微處理器48關(guān)閉微處理器48對(duì)在AC感應(yīng)電機(jī)16上可能出現(xiàn)的反相的監(jiān)測(cè)。如果跳線開(kāi)關(guān)298處于反相開(kāi)啟位置，并且軟啟動(dòng)器14的微處理器48在AC感應(yīng)電機(jī)16上檢測(cè)到反相條件，軟啟動(dòng)器14的微處理器48就通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發(fā)送報(bào)警信號(hào)，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通并點(diǎn)亮LED300。
跳線開(kāi)關(guān)302在第一手動(dòng)復(fù)位位置和第二自動(dòng)復(fù)位位置之間移動(dòng)。在手動(dòng)復(fù)位位置，微控制器280向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，指示微處理器48不要試圖在AC感應(yīng)電機(jī)16由于過(guò)載或故障而停止之后重新啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16，如上所述。跳線開(kāi)關(guān)302處于自動(dòng)復(fù)位位置，微控制器280向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，這樣軟啟動(dòng)器14就自動(dòng)地試圖在判定AC感應(yīng)電機(jī)16出現(xiàn)過(guò)載或故障之后的預(yù)定持續(xù)期之后重新啟動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16。
跳線開(kāi)關(guān)304在第一正常啟動(dòng)位置和第二抽取啟動(dòng)位置之間移動(dòng)。跳線開(kāi)關(guān)304處于正常啟動(dòng)位置，微控制器280向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，一接收到啟動(dòng)命令就對(duì)AC感應(yīng)電機(jī)16執(zhí)行正常斜坡啟動(dòng)，方框120，如上所述。跳線開(kāi)關(guān)304處于抽取啟動(dòng)位置，微控制器280向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，一接收到啟動(dòng)命令就對(duì)AC感應(yīng)電機(jī)16執(zhí)行抽取啟動(dòng)，方框122，如上所述。
跳線開(kāi)關(guān)306在第一斜坡啟動(dòng)位置和第二限制電流位置之間移動(dòng)。跳線開(kāi)關(guān)306處于斜坡啟動(dòng)位置，微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，使微處理器48根據(jù)接收到的啟動(dòng)命令對(duì)AC感應(yīng)電機(jī)16執(zhí)行正常斜坡啟動(dòng)，方框120，或抽取啟動(dòng)，方框122。跳線開(kāi)關(guān)306處于限電流啟動(dòng)位置，微控制器280向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，根據(jù)啟動(dòng)命令對(duì)AC感應(yīng)電機(jī)16執(zhí)行恒電流啟動(dòng)，方框124，如上所述。
可編程輸入/輸出模塊26還包括多個(gè)在電機(jī)16的啟動(dòng)過(guò)程中調(diào)節(jié)各種時(shí)間持續(xù)期和扭矩值的電位計(jì)。電位計(jì)320允許用戶為通過(guò)軟啟動(dòng)器14進(jìn)行的AC感應(yīng)電機(jī)16的反沖啟動(dòng)設(shè)定時(shí)間持續(xù)期t1。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)320，電位計(jì)320上的電壓降將發(fā)生變化，這樣電壓降的幅度將對(duì)應(yīng)于用于AC感應(yīng)電機(jī)16的反沖啟動(dòng)的預(yù)定時(shí)間持續(xù)期t1。例如，電位計(jì)320可以在表示軟啟動(dòng)器14不執(zhí)行AC感應(yīng)電機(jī)16的反沖啟動(dòng)的t1值零秒(0)和兩秒(2)之間轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電位計(jì)320的設(shè)定及其上的電壓降，微控制器280向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，以選定的時(shí)間持續(xù)期t1執(zhí)行反沖啟動(dòng)，如上所述。
電位計(jì)322允許用戶為通過(guò)軟啟動(dòng)器14進(jìn)行的AC感應(yīng)電機(jī)16的反沖啟動(dòng)設(shè)定最大扭矩值T1。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)322，電位計(jì)322上的電壓降將發(fā)生變化，這樣電壓降的幅度將對(duì)應(yīng)于用于AC感應(yīng)電機(jī)16的反沖啟動(dòng)的用戶所選最大扭矩T1。例如，電位計(jì)322可以在與表示軟啟動(dòng)器14不執(zhí)行AC感應(yīng)電機(jī)16的反沖啟動(dòng)的零扭矩(0)對(duì)應(yīng)的第一值和AC感應(yīng)電機(jī)的足額直接在線啟動(dòng)扭矩的90％之間轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電位計(jì)322的設(shè)定及其上的電壓降，微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，執(zhí)行將AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生的扭矩斜坡到用戶選擇值T1的反沖啟動(dòng)。
電位計(jì)324允許用戶為軟啟動(dòng)器14設(shè)定將AC感應(yīng)電機(jī)16斜坡到全速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間持續(xù)期t2。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)324，電位計(jì)324上的電壓降將發(fā)生變化，這樣電壓降的幅度將對(duì)應(yīng)于用于將AC感應(yīng)電機(jī)16由初始用戶選擇的扭矩值T2斜坡到與AC感應(yīng)電機(jī)16在滿電壓下轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的扭矩值的用戶選擇時(shí)間持續(xù)期t2。例如，電位計(jì)324在與0.5秒斜坡時(shí)間對(duì)應(yīng)的值和與180秒斜坡時(shí)間對(duì)應(yīng)的值之間轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電位計(jì)324的設(shè)定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，告訴微處理器48為了使AC感應(yīng)電機(jī)16達(dá)到全速轉(zhuǎn)動(dòng)所需的用戶選擇的時(shí)間持續(xù)期t2。
電位計(jì)326允許用戶在AC感應(yīng)電機(jī)16反沖啟動(dòng)之后設(shè)定初始扭矩值T2。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)326，電位計(jì)326上的電壓降將發(fā)生變化，這樣電壓降的幅度將對(duì)應(yīng)于在反沖啟動(dòng)之后由AC感應(yīng)電機(jī)16產(chǎn)生的預(yù)定初始扭矩T2。例如，電位計(jì)326在與電機(jī)16在反沖啟動(dòng)之后不產(chǎn)生扭矩的零扭矩(0)對(duì)應(yīng)的值和與在滿電源電壓下轉(zhuǎn)動(dòng)AC感應(yīng)電機(jī)16所產(chǎn)生的扭矩值的100％的初始扭矩對(duì)應(yīng)的值之間轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電位計(jì)326的設(shè)定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，使初始扭矩等于用戶選擇的初始扭矩T2。
電位計(jì)328允許用戶為了在停止AC感應(yīng)電機(jī)16的過(guò)程中逐漸增加凹陷γ的持續(xù)期而設(shè)定時(shí)間持續(xù)期t3，如上所述。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)328，電位計(jì)328上的電壓降將發(fā)生變化，這樣電壓降的幅度將對(duì)應(yīng)于為逐漸停止AC感應(yīng)電機(jī)16而設(shè)定的用戶選擇時(shí)間持續(xù)期t3。例如，電位計(jì)328在與電機(jī)16不是逐漸停止的零秒(0)對(duì)應(yīng)的值和與60秒對(duì)應(yīng)的值之間轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電位計(jì)328的用戶選擇設(shè)定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，使AC感應(yīng)電機(jī)16在斷開(kāi)旁路接觸器50、52和54之后、在斷開(kāi)晶閘管開(kāi)關(guān)42、44和46之前的時(shí)間持續(xù)期t3內(nèi)以上述方式逐漸停止。
電位計(jì)330允許用戶通知微處理器48 AC感應(yīng)電機(jī)16的滿負(fù)荷安培額定值。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)330，其上的電壓降將發(fā)生變化，這樣電壓降的幅度將對(duì)應(yīng)于AC感應(yīng)電機(jī)16的預(yù)定滿負(fù)荷安培額定值。根據(jù)電位計(jì)320的設(shè)定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，通知微處理器48 AC感應(yīng)電機(jī)16的滿負(fù)荷安培額定值。
可編程輸入/輸出模塊26還包括第一和第二斷開(kāi)保護(hù)類別跳線開(kāi)關(guān)332和334。每個(gè)斷開(kāi)保護(hù)類別跳線開(kāi)關(guān)332和334都可以在第一和第二位置之間移動(dòng)。斷開(kāi)保護(hù)類別跳線開(kāi)關(guān)332和334的位置組合允許用戶為微處理器48設(shè)定斷開(kāi)保護(hù)類別，異步監(jiān)測(cè)AC感應(yīng)電機(jī)16上的熱過(guò)載。根據(jù)斷開(kāi)保護(hù)類別開(kāi)關(guān)332和334的設(shè)定的組合，微控制器280向微處理器48發(fā)送指令信號(hào)，該信號(hào)在判定AC感應(yīng)電機(jī)16上是否出現(xiàn)熱過(guò)載時(shí)用于向微處理器48指示期望的斷開(kāi)保護(hù)類別。可編程輸入/輸出模塊26還包括通知用戶在AC感應(yīng)電機(jī)16上出現(xiàn)熱過(guò)載條件的LED336。根據(jù)AC感應(yīng)電機(jī)16上的熱過(guò)載條件，微處理器48向微控制器280發(fā)送指令信號(hào)，通知微控制器280熱過(guò)載條件。由此，微控制器280接通LED336，以便通知用戶。
可編程輸入/輸出模塊26還包括熱過(guò)載LED337。如上所述，微處理器48還監(jiān)測(cè)AC感應(yīng)電機(jī)16上的熱過(guò)載條件，方框106。如果微處理器48在AC感應(yīng)電機(jī)16上檢測(cè)到熱過(guò)載條件，軟啟動(dòng)器14的微處理器48就通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發(fā)送報(bào)警信號(hào)，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通并點(diǎn)亮熱過(guò)載LED337。
參考圖24，提供了存儲(chǔ)在微控制器280中的用戶可執(zhí)行指令流程圖。在開(kāi)始處，方框340，初始化微控制器280，方框342。此后，微控制器280開(kāi)始搜索過(guò)程，方框344，以便向與網(wǎng)絡(luò)相連的其它電機(jī)控制發(fā)送其標(biāo)識(shí)，并搜索連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制。微控制器280通過(guò)收發(fā)機(jī)282在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送搜索信號(hào)，并等待其它電機(jī)控制的回答，方框346。如果搜索沒(méi)有成功，就重復(fù)該過(guò)程。然而，如果搜索成功，微控制器280就執(zhí)行其計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的主子程序，方框347。
參考圖25，給出了存儲(chǔ)在微控制器280中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的主子程序流程圖。在主子程序中，方框347，微控制器280掃描跳線開(kāi)關(guān)，方框348，并根據(jù)來(lái)自軟啟動(dòng)器14的微處理器48的指示或報(bào)警信號(hào)更新阻塞LED292、失速LED296、反相LED300、過(guò)載LED336和熱過(guò)載LED337，方框350。如果微控制器280通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收到來(lái)自軟啟動(dòng)器14的微處理器48的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，方框352，微控制器280就處理來(lái)自微處理器48的請(qǐng)求，方框354，掃描電位計(jì)，方框356，并將關(guān)于電位計(jì)和跳線開(kāi)關(guān)位置的的請(qǐng)求信息發(fā)送給軟啟動(dòng)器14的微控制器48，如上所述。
參考圖26，按鈕模塊28包括支撐多個(gè)跳線開(kāi)關(guān)362a-h和多個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)364a-f的殼體360。蓋層366覆蓋在殼體360的上表面368上。蓋層366包括六個(gè)分別覆蓋并對(duì)應(yīng)按鈕開(kāi)關(guān)364a-f的按鈕部分370a-f。
參考圖28，按鈕364a-f和跳線開(kāi)關(guān)362a-h一般用參考號(hào)372表示。輸入設(shè)備372連接到微控制器374，微控制器依次地通過(guò)收發(fā)機(jī)376連接到網(wǎng)絡(luò)?？梢栽O(shè)想，收發(fā)機(jī)376是通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)，例如標(biāo)準(zhǔn)RS485收發(fā)機(jī)。見(jiàn)圖27a-c和28，可以將多個(gè)LED378a-f連接到微控制器374，一般指示各種電機(jī)參數(shù)的狀態(tài)，如下所述。LED378a-f分別對(duì)應(yīng)于按鈕364a-f，并且就是按鈕附加的位置。
可以設(shè)想，跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定的每一種組合都對(duì)應(yīng)于一種唯一的分配按鈕364a-f和LED378a-f的組合。這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定，微控制器374就可以根據(jù)按下的按鈕364a-f向電機(jī)控制系統(tǒng)10的其它電機(jī)控制發(fā)送不同的預(yù)編程指令信號(hào)，并將根據(jù)從電機(jī)控制系統(tǒng)10的其它電機(jī)控制的某一個(gè)接收到的命令接通不同的LED378a-f。例如，提供蓋層366a-c。每個(gè)蓋層對(duì)應(yīng)于跳線開(kāi)關(guān)362a-h的不同設(shè)定，因此對(duì)應(yīng)于按鈕364a-f和LED378-f的不同分配。
參考圖27a，按鈕364a、364c和364d沒(méi)有進(jìn)行分配，因此蓋層366上的按鈕部分370a、370c和370d沒(méi)有標(biāo)記。根據(jù)跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定的組合，按鈕364b也沒(méi)有進(jìn)行分配，但是如果關(guān)閉電機(jī)控制系統(tǒng)10，微控制器374將接通LED378b。這樣，蓋層366的按鈕部分370b將具有指示這種分配的標(biāo)記。
響應(yīng)于按鈕364e的按下，微控制器374向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送啟動(dòng)命令。微控制器374根據(jù)按鈕364e的按下接通LED378e，一般警告用戶微控制器374已經(jīng)發(fā)送了啟動(dòng)命令。提供了蓋層366的按鈕部分370e，其上的標(biāo)記指示按鈕364e的功能。
類似地，根據(jù)跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定的組合，按下按鈕364f將使微控制器374向軟啟動(dòng)器14的微處理器48發(fā)送停止命令，一般停止AC感應(yīng)電機(jī)16，如上所述。一旦按下按鈕364f，微控制器374就接通378f，以便警告用戶微控制器374已經(jīng)發(fā)出停止命令。蓋層366的按鈕部分370f具有標(biāo)識(shí)按鈕364f功能的標(biāo)記。
圖27b-c對(duì)應(yīng)于根據(jù)跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定的組合而對(duì)按鈕364a-f和LED378a-f進(jìn)行的不同分配。按鈕部分370a-f上的標(biāo)記對(duì)應(yīng)于按鈕364a-f和LED378a-f的分配。圖27a-c是分配按鈕364a-f和LED378a-f的示例，并不是限定為根據(jù)跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定的組合而分配按鈕368a-f和LED378a-f的所有可能性。
參考圖29，給出了按鈕模塊28的微控制器374執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令流程圖。在開(kāi)始處，初始化微控制器374，方框380。在初始化過(guò)程中，清除微控制器374的RAM組；設(shè)定微控制器374的輸入和輸出端口及其數(shù)據(jù)方向寄存器；初始化通訊變量和時(shí)鐘寄存器。
初始化之后，微控制器374開(kāi)始搜索過(guò)程，方框382，以便向連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制發(fā)送其標(biāo)識(shí)，并搜索連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制。微控制器374通過(guò)收發(fā)機(jī)376在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送搜索信號(hào)，直到微控制器374接收到來(lái)自連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制中的每一個(gè)的響應(yīng)為止，方框384。
在等待來(lái)自連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制的響應(yīng)時(shí)，微控制器374將以預(yù)定的數(shù)據(jù)間隔，方框386，掃描按鈕364a-f，以便判定是否按下按鈕364a-f中的一個(gè)?？梢栽O(shè)想，如果對(duì)于超過(guò)預(yù)定數(shù)目連續(xù)掃描，微控制器374都檢測(cè)到按鈕364a-f按下，微控制器374就可以檢測(cè)到粘貼按鈕364a-f。
如果微控制器374接收到來(lái)自連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制中的一個(gè)的指令信號(hào)，方框390，微控制器374就判定該指令信號(hào)是否需要接通LED378a-f。根據(jù)對(duì)這種來(lái)自連接到網(wǎng)絡(luò)的同等電機(jī)控制的指令信號(hào)的接收，微控制器374就更新或接通相應(yīng)的LED378a-f，方框392，如上所述。
如果微控制器374正確地通過(guò)收發(fā)機(jī)376連接到網(wǎng)絡(luò)，方框394，如果迅速按下按鈕364a-f中的一個(gè)，方框396，微控制器374將根據(jù)跳線開(kāi)關(guān)362a-h的設(shè)定向網(wǎng)絡(luò)上的適當(dāng)電機(jī)控制發(fā)送指令信號(hào)，方框398，以便執(zhí)行用戶期望的命令。類似地，如果微控制器374接收到來(lái)自連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制中的一個(gè)的有效信號(hào)，方框400，微控制器374就處理接收到的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行解釋，方框402，以便執(zhí)行命令。
微控制器374還可以接收來(lái)自連接到網(wǎng)絡(luò)的其它電機(jī)控制中的一個(gè)的搜索信號(hào)，方框404。如果微控制器374正確地通過(guò)收發(fā)機(jī)376連接到網(wǎng)絡(luò)。微控制器374就向發(fā)送搜索信號(hào)的相應(yīng)電機(jī)控制發(fā)送識(shí)別其自身的響應(yīng)，方框408。
各種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的模式都認(rèn)為是屬于下述權(quán)利要求特別指出的并清楚地被視為本發(fā)明的主體聲明權(quán)利的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.接口模塊(26)，允許用戶利用電機(jī)控制(14)為電機(jī)(16)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)定工作參數(shù)，電機(jī)控制(14)連接到通訊網(wǎng)絡(luò)，包括為電機(jī)控制(14)提供指令信號(hào)的微控制器(280)，指令信號(hào)設(shè)定電機(jī)(16)的工作參數(shù)；多個(gè)連接到微控制器(280)的輸入設(shè)備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)，每個(gè)輸入設(shè)備都向微控制器(280)提供控制信號(hào)，微控制器(280)根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生指令信號(hào)；將微控制器(280)連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊鏈接(282)，通訊鏈接(282)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將指令信號(hào)從微控制器(280)發(fā)送到電機(jī)控制(14)。
2.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括連接到微控制器(280)且可以在第一導(dǎo)通位置和第二斷開(kāi)位置之間移動(dòng)的跳閘選擇設(shè)備(290、294、298)，在第一導(dǎo)通位置，電機(jī)控制(14)根據(jù)預(yù)定條件使電機(jī)跳閘，在第二斷開(kāi)位置，電機(jī)控制(14)根據(jù)預(yù)定條件繼續(xù)電機(jī)(16)的運(yùn)行。
3.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括連接到微控制器(280)且可以在第一手動(dòng)復(fù)位位置和第二自動(dòng)復(fù)位位置之間移動(dòng)的復(fù)位選擇設(shè)備(302)，在第一手動(dòng)復(fù)位位置，如果電機(jī)(16)跳閘，就必需手動(dòng)重新啟動(dòng)電機(jī)(16)，在第二自動(dòng)復(fù)位位置，在電機(jī)(16)跳閘之后的預(yù)定時(shí)間持續(xù)期之后電機(jī)控制(14)自動(dòng)重新啟動(dòng)電機(jī)。
4.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括連接到微控制器(280)且可以在第一啟動(dòng)位置和第二啟動(dòng)位置之間移動(dòng)的第一啟動(dòng)選擇設(shè)備(304、306)，在第一啟動(dòng)位置，電機(jī)控制(14)在啟動(dòng)電機(jī)(16)的過(guò)程中向電機(jī)(16)供給恒定能量，在第二啟動(dòng)位置，在啟動(dòng)電機(jī)(16)的過(guò)程中供給電機(jī)(16)的能量隨著時(shí)間增加。
5.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括第一和第二跳閘類別選擇設(shè)備(332、334)，每個(gè)跳閘類別選擇設(shè)備(332、334)可以在第一和第二位置之間移動(dòng)，使得跳閘類別選擇設(shè)備位置的每種組合都對(duì)應(yīng)一種在電機(jī)控制(14)使電機(jī)(16)跳閘之前在電機(jī)(16)上存在的過(guò)載條件的時(shí)間持續(xù)期。
6.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括具有用戶選擇阻抗的第一反沖啟動(dòng)電位計(jì)(320)，反沖啟動(dòng)電位計(jì)(320)上的用戶選擇阻抗確定在克服電機(jī)(16)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的啟動(dòng)過(guò)程中電機(jī)控制(14)為電機(jī)(16)提供上升電壓的時(shí)間持續(xù)期。
7.權(quán)利要求6的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括第二反沖啟動(dòng)電位計(jì)(322)，以便在所述時(shí)間持續(xù)期內(nèi)通過(guò)電機(jī)控制(14)調(diào)節(jié)供給電機(jī)(16)的電壓幅度。
8.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括具有用戶選擇阻抗的第一斜坡電位計(jì)(324)，斜坡電位計(jì)(324)上的用戶選擇阻抗確定電機(jī)控制(14)使電機(jī)(16)斜坡啟動(dòng)到其工作轉(zhuǎn)速的時(shí)間持續(xù)期。
9.權(quán)利要求8的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括具有用戶選擇阻抗的第二斜坡電位計(jì)(326)，第二斜坡電位計(jì)(326)上的用戶選擇阻抗確定供給電機(jī)(16)的初始功率值，由此電機(jī)控制(14)使電機(jī)斜坡啟動(dòng)到其全速轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括具有用戶選擇阻抗的減速電位計(jì)(328)，減速電位計(jì)(328)上的用戶選擇阻抗調(diào)節(jié)電機(jī)(16)由其工作轉(zhuǎn)速到完全停止的減速時(shí)間。
11.權(quán)利要求1的接口模塊(26)，其中多個(gè)輸入設(shè)備包括為電機(jī)控制(14)提供電機(jī)(16)的預(yù)定滿負(fù)荷電流設(shè)定的電流設(shè)定設(shè)備(330)。
12.接口模塊(26)，允許用戶設(shè)定由電機(jī)控制(14)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的工作參數(shù)，電機(jī)控制(14)連接到通訊網(wǎng)絡(luò)，包括為電機(jī)控制(14)產(chǎn)生指令信號(hào)的微控制器(280)；通訊鏈接(282)，將微控制器(280)連接到網(wǎng)絡(luò)，以便通過(guò)網(wǎng)絡(luò)由電機(jī)控制(14)接收數(shù)據(jù)包，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將指令信號(hào)由微控制器(280)發(fā)送到微控制器(14)；連接到微控制器(280)的可視化顯示結(jié)構(gòu)(286)，以便根據(jù)微控制器(280)由通訊鏈接(282)接收到的預(yù)定數(shù)據(jù)包為用戶提供可視化顯示；為電機(jī)設(shè)定工作參數(shù)的用戶接口結(jié)構(gòu)，用戶接口結(jié)構(gòu)(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)為電機(jī)(16)設(shè)定工作參數(shù)，用戶接口結(jié)構(gòu)為微控制器(280)提供相應(yīng)的參數(shù)信號(hào)，微控制器(280)據(jù)此產(chǎn)生指令信號(hào)。
13.權(quán)利要求12的接口模塊，其中微控制器(280)包括存儲(chǔ)于其中的多條執(zhí)行下述步驟的微控制器可執(zhí)行指令通過(guò)通訊鏈接(282)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)接收到的預(yù)定數(shù)據(jù)包激活可視化顯示(286)；從用戶接口結(jié)構(gòu)(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)讀取參數(shù)信號(hào)；根據(jù)從用戶接口結(jié)構(gòu)(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)讀取的參數(shù)信號(hào)產(chǎn)生指令信號(hào)。
14.設(shè)定由電機(jī)控制(14)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)(16)的參數(shù)的方法，電機(jī)控制(14)連接到通訊網(wǎng)絡(luò)，包括以下步驟將接口模塊(26)連接到通訊網(wǎng)絡(luò)，接口模塊(26)具有輸入設(shè)備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)；根據(jù)參數(shù)的期望設(shè)定，將輸入設(shè)備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)設(shè)定為用戶選擇設(shè)定。根據(jù)用戶選擇設(shè)定產(chǎn)生指令信號(hào)；通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)向電機(jī)控制(14)發(fā)送指令信號(hào)。
15.權(quán)利要求14的方法，包括判定連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的電機(jī)控制(14)的類型的額外步驟。
16.權(quán)利要求15的方法，其中判定連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的電機(jī)控制(14)的類型的額外步驟包括在通訊網(wǎng)絡(luò)上用接口模塊(26)廣播初始化信號(hào)；接收來(lái)自電機(jī)控制(14)的響應(yīng)。
17.權(quán)利要求14的方法，包括以下額外步驟監(jiān)測(cè)通訊網(wǎng)絡(luò)上來(lái)自電機(jī)控制(14)的錯(cuò)誤信號(hào)；根據(jù)在通訊網(wǎng)絡(luò)上接收的錯(cuò)誤信號(hào)產(chǎn)生可視化顯示。
全文摘要
接口模塊(26)允許用戶遙控設(shè)定由電機(jī)控制(14)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)(16)的工作參數(shù)。接口模塊(26)包括具有多個(gè)與其相連的輸入設(shè)備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)的微控制器(280)。每個(gè)輸入設(shè)備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)為微控制器(280)提供控制信號(hào),相應(yīng)地,微控制器據(jù)此產(chǎn)生指令信號(hào)。通訊鏈接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將指令信號(hào)由微控制器(280)發(fā)送到電機(jī)控制(14)。
文檔編號(hào)H02P5/68GK1267126SQ0010400
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月11日
發(fā)明者C·T·楊格, T·M·魯赫蒂, E·W·林斯克 申請(qǐng)人:易通公司