專利名稱：一種模塊化可通訊智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，更具體地說涉及一種模塊化可通訊智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。
國外電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(jié)構(gòu)，更換不方便，該產(chǎn)品無顯示，只能通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)定，通用性差；MOELLER公司ZEV產(chǎn)品采取分體式結(jié)構(gòu)，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(dá)到上述目的，本實(shí)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(hù)模塊、遠(yuǎn)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(hù)模塊的輸入端連接，主體保護(hù)模塊用于處理電流采樣信號(hào)成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算、判斷及實(shí)現(xiàn)控制，該模塊還接受上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信號(hào)進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)、修改參數(shù)及按上位機(jī)要求實(shí)行控制，主體保護(hù)模塊的輸出端分別與遠(yuǎn)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(luò)互連。
本實(shí)用新型的效果由本實(shí)用新型的智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器以及由本實(shí)用新型構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)保護(hù)及控制單元，具有接線少，接配方便，保護(hù)功能完善、可靠性高，可連續(xù)運(yùn)行，特別在冶金、煤礦、石化、港口、鐵路等領(lǐng)域使用，經(jīng)濟(jì)效果顯著。
以下結(jié)合附圖和一個(gè)較佳的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
參照

圖1、圖2為本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的實(shí)體示意圖和實(shí)體模塊分離示意圖。其中19為主體保護(hù)模塊、20為遠(yuǎn)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(shè)計(jì)，具有通用互換性。主體保護(hù)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(jìn)線處，主體保護(hù)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(luò)接口。
參照圖3，這是本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(hù)模塊2的輸入端連接，主體保護(hù)模塊2的輸出端分別與遠(yuǎn)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(luò)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(hù)模塊2主要處理電流采樣信號(hào)成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算、判斷及實(shí)現(xiàn)控制，主體保護(hù)模塊2還接受上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞的正確信息，進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)、修改參數(shù)及按上位機(jī)要求實(shí)行控制等功能，主體保護(hù)模塊2還可以接受本體或遠(yuǎn)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(yīng)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(hù)模塊2的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的總線通訊模式和上位機(jī)進(jìn)行通訊，也將上位機(jī)的通訊格式轉(zhuǎn)換并輸出給主體保護(hù)模塊2；所述的遠(yuǎn)程顯示及按鍵控制模塊3通過面板按鍵對(duì)主體保護(hù)模塊2的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定并用于監(jiān)視主體保護(hù)模塊2的監(jiān)測到的電流信號(hào)。
參照圖4，該圖為主體保護(hù)模塊，包括電流信號(hào)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(hào)通過電流信號(hào)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(hào)處理模塊6將電流監(jiān)測模塊1傳來的電流信號(hào)進(jìn)行線性放大，并對(duì)后級(jí)電路進(jìn)行保護(hù)，處理成適合MCU18數(shù)模轉(zhuǎn)換的電流。
圖4中的MCU處理器1 8中包括A/D轉(zhuǎn)換及電流值處理軟件模塊7、溫升計(jì)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(dòng)及欠載保護(hù)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(zhuǎn)換及電流值處理模塊7，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；溫升計(jì)算軟件模塊17，以模擬電動(dòng)機(jī)過載狀態(tài)下的熱積累過程；三相不平衡軟件模塊16計(jì)算不平衡度及進(jìn)行相應(yīng)的判斷及處理；接地電流處理軟件模塊15實(shí)現(xiàn)接地電流保護(hù)；大電流瞬動(dòng)及欠載保護(hù)模塊14，是大電流瞬動(dòng)及欠載時(shí)功能保護(hù)；輸入輸出處理軟件模塊8以實(shí)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(shí)現(xiàn)和上位機(jī)通訊參數(shù)交換；顯示按鍵處理軟件模塊10，以實(shí)現(xiàn)顯示菜單、按鍵識(shí)別處理。
參照圖5，該圖是本實(shí)用新型的主程序流程圖。程序由一個(gè)循環(huán)20ms執(zhí)行一次的主程序構(gòu)成，采樣及A/D轉(zhuǎn)換在定時(shí)器中斷里處理，中斷間隔0.4ms，時(shí)間中斷亦是其它程序的時(shí)間基準(zhǔn)。主程序由過載保護(hù)部分、斷相保護(hù)部分、接地保護(hù)部分、堵轉(zhuǎn)保護(hù)部分、欠載保護(hù)部分、不平衡保護(hù)部分、溫度(PTC)保護(hù)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(jī)初始化；電流值計(jì)算及整定；起動(dòng)判別及保護(hù)；過載保護(hù)模塊；大電流瞬動(dòng)模塊；不平衡計(jì)算及保護(hù)模塊；欠載保護(hù)模塊；接地電流運(yùn)算及保護(hù)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(zhuǎn)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(duì)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(dāng)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(zhuǎn)換成串行數(shù)，由MCU出來器讀取。
參照圖7，所述的電流信號(hào)處理模塊電路包括電流采樣輸入電路、遠(yuǎn)算放大電路；所述的電流采樣輸入電路進(jìn)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(jìn)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(quán)利要求1.一種模塊化可通訊智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，包括一模塊化的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述模塊化的保護(hù)器包括電流監(jiān)測模塊、主體保護(hù)模塊、遠(yuǎn)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(hào)輸出到主體保護(hù)模塊的輸入端，主體保護(hù)模塊的輸出端將處理過的電流采樣信號(hào)，分別傳遞到遠(yuǎn)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(luò)互連。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的主體保護(hù)模塊包括電流信號(hào)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(hào)處理模塊將信號(hào)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(gè)輸入端互連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的主體保護(hù)模塊中的MCU處理器中進(jìn)一步包括A/D轉(zhuǎn)換及電流值處理軟件模塊、溫升計(jì)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(dòng)及欠載保護(hù)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(hào)處理將電流監(jiān)測模塊傳來的電流信號(hào)進(jìn)行線性放大并對(duì)原級(jí)電路進(jìn)行保護(hù)，處理成MCU處理器數(shù)模轉(zhuǎn)換的電流。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(quán)利要求1或2的述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的電流信號(hào)處理模塊包括電流采樣輸入電路、遠(yuǎn)算放大電路；所述的電流采樣輸入電路進(jìn)一步包括二極管A1、R7～11，放大器CCB和穩(wěn)壓管A2。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(shí)用新型公開了一種模塊化的智能可通信電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。該智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器采用電流監(jiān)測模塊、主體保護(hù)模塊、顯示控制模塊、通訊模塊等器件的模塊化結(jié)構(gòu)；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(hù)模塊的輸入端連接，主體保護(hù)模塊的輸出端分別與遠(yuǎn)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(luò)互連?；诙喾N現(xiàn)場總線的內(nèi)置式PCB板和處置式的互換通信接口設(shè)計(jì)。該種形式的保護(hù)器適用于低壓電動(dòng)機(jī)的控制與保護(hù)，特別適合自動(dòng)化程度較高的場合及現(xiàn)場總線和計(jì)算機(jī)組網(wǎng)系統(tǒng)，具有很好的推廣應(yīng)用前景和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)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(quán)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(xué)研究所