基于單片機(jī)的電機(jī)軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)下

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上4 軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用89C51單片機(jī)，以C語言編程，通過以上分析可以看出單片機(jī)主要是用來接收信號(hào)，處理信號(hào)，輸出信號(hào)來驅(qū)動(dòng)外電路的，程序見附錄A。以下主要分析程序?qū)崿F(xiàn)的功能與運(yùn)行過程。圖4.1 單片機(jī)管腳圖4.1 主程序當(dāng)單片機(jī)初始化后P1、P2將會(huì)被置為高電平，如果接觸器是在高電平時(shí)閉合，這樣在上電瞬間將會(huì)發(fā)生相間短路情況（具體原因參見第二章原理部分），因此接觸器因設(shè)為低電平觸發(fā)。循環(huán)檢測是否按下控制按鍵，檢測到有按下按鍵時(shí)執(zhí)行按鍵所對(duì)應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)按鍵對(duì)應(yīng)功能。由于軟啟動(dòng)、軟停車、自由停車是通過子程序?qū)崿F(xiàn)的，因此當(dāng)執(zhí)行其中某一程序時(shí)再按下按鍵將不會(huì)被執(zhí)行，例如在

2、軟停車過程中軟啟動(dòng)按鍵將會(huì)失去控制作用，實(shí)現(xiàn)了互鎖功能，避免了實(shí)際工作中的誤操作，例如軟啟動(dòng)與軟停車按鍵同時(shí)被按下時(shí)，將會(huì)只執(zhí)行其中一個(gè)。每個(gè)子程序中都帶有對(duì)應(yīng)按鍵復(fù)位功能這將使得軟啟動(dòng)器能夠重復(fù)工作，子程序所涉及到的具體問題將會(huì)在每個(gè)模塊中詳細(xì)說明。圖4.2 主程序流程圖4.2 軟啟動(dòng)程序軟啟動(dòng)程序中晶閘管的初始觸發(fā)角以120為例，由上文分析可知電機(jī)相當(dāng)于感性負(fù)載，功率因數(shù)大概為0.70.85，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)大概為0.25，當(dāng)觸發(fā)角為30時(shí)結(jié)束啟動(dòng)程序。通過查閱資料可知在大部分場合要求電機(jī)在10s內(nèi)完成軟啟動(dòng)，因此本設(shè)計(jì)的軟啟動(dòng)時(shí)間以10s為例。由4.1分析可知，當(dāng)執(zhí)行啟動(dòng)程序時(shí)軟停

3、車與自由停車功能將不會(huì)被執(zhí)行，但是當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)再按下軟啟動(dòng)按鍵時(shí)軟啟動(dòng)程序?qū)?huì)再次被執(zhí)行，這樣對(duì)于電機(jī)的運(yùn)行來說沒有影響，但是會(huì)使單片機(jī)的停車功能不能立即實(shí)現(xiàn)，為避免以上問題，軟啟動(dòng)程序在執(zhí)行時(shí)首先判斷電機(jī)是否在正常工作，若未正常工作將會(huì)立即回到主程序，不執(zhí)行軟啟動(dòng)過程。同時(shí)在軟啟動(dòng)過程中有可能需要緊急停車，這時(shí)將會(huì)進(jìn)入中斷程序，執(zhí)行完中斷程序后將會(huì)立即返回軟啟動(dòng)程序，雖然在中斷程序中斷開了旁路觸發(fā)器、主觸發(fā)器、反向觸發(fā)器，但是軟啟動(dòng)程序的最后一段指令功能將會(huì)接通旁路觸發(fā)器，這樣電動(dòng)機(jī)雖然不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是當(dāng)返回主程序后再次按下軟啟動(dòng)按鍵時(shí)將會(huì)直接把軟啟動(dòng)器短路，不能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的功能，因此需要

4、在最后一段之前判斷主觸發(fā)器是否閉合，這樣將會(huì)使上述情況發(fā)生的可能性將會(huì)降到很低。但是不排除極端情況的發(fā)生，當(dāng)剛進(jìn)入最后一段程序而未執(zhí)行任何語句時(shí)就進(jìn)入中斷，返回最后一段程序時(shí)將會(huì)再次將旁路接觸器閉合，相當(dāng)于判斷語句被短路，當(dāng)閉合旁路接觸器的語句越靠后發(fā)生這種極端情況的可能性越大，因此將閉合旁路接觸器的語句應(yīng)緊隨判斷語句，這樣發(fā)生這種極端情況的可能性就幾乎為零了。在執(zhí)行軟啟動(dòng)程序時(shí)需要根據(jù)同步檢測電路來計(jì)算觸發(fā)時(shí)刻，但是按下軟啟動(dòng)按鍵時(shí)同步檢測電路恰好為高電平，如果以此時(shí)為零點(diǎn)計(jì)算將會(huì)得出錯(cuò)誤的觸發(fā)時(shí)刻，因此需要以檢測到下個(gè)高電平為觸發(fā)參考點(diǎn)，故在脈沖產(chǎn)生程序之前首先需要取得正確的參考點(diǎn)，這個(gè)問

5、題在軟停車問題中也會(huì)出現(xiàn)，解決方法相同，下文將不再贅述。當(dāng)進(jìn)入啟動(dòng)程序時(shí)首先判斷電機(jī)是否在運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)未運(yùn)行時(shí)開始產(chǎn)生觸發(fā)脈沖來控制晶閘管的通斷使電機(jī)降壓啟動(dòng)，當(dāng)電機(jī)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)停止產(chǎn)生脈沖，電機(jī)開始正常運(yùn)行。圖4.3 軟啟動(dòng)程序流程圖4.3 軟停車與自由停車程序軟停車過程所產(chǎn)生的問題將會(huì)比軟啟動(dòng)過程產(chǎn)生的問題少得多，這是由于軟停車程序最后將會(huì)斷開所有接觸器，這與初始化后所得結(jié)果相同，因此對(duì)以后的使用將不會(huì)產(chǎn)生影響。而其中所產(chǎn)生的大部分問題可參考軟啟動(dòng)過程中的問題及解決方法，在此不再贅述，自由停車同上。圖4.4 自由停車程序流程圖圖4.5 軟停車程序流程圖4.4 緊急停車程序圖4.6 緊

6、急停車程序流程圖當(dāng)發(fā)生緊急情況需要緊急停車時(shí)按下緊急停車按鍵進(jìn)入緊急停車程序，因?yàn)榫o急情況可能在任意時(shí)刻發(fā)生，因此通過外部中斷來實(shí)現(xiàn)該功能。由于緊急停車程序可能在任何時(shí)刻執(zhí)行，因此在進(jìn)入緊急程序時(shí)需要關(guān)閉所有指示燈，后打開緊急停車的指示燈。在緊急停車中將會(huì)產(chǎn)生大量新的問題，以下將詳細(xì)分析并提出相應(yīng)的解決問題。本設(shè)計(jì)的緊急停車是通過反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，因此需要避免電機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn)，為此需要在電機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值時(shí)使其自由停車，而轉(zhuǎn)速可以通過對(duì)射光電傳感器來測取，本設(shè)計(jì)不需要測得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速，只需判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否小于某值，這樣可以通過計(jì)數(shù)器的溢出次數(shù)來判斷，而計(jì)數(shù)器的中斷優(yōu)先級(jí)小于外部中斷零的，因此可以通過將

7、計(jì)數(shù)器零的中斷優(yōu)先級(jí)提高。或使用計(jì)數(shù)器一與外部中斷零來解決該問題。4.5 延時(shí)程序與脈沖信號(hào)程序本設(shè)計(jì)延時(shí)程序通過加法程序來實(shí)現(xiàn)，具體可參見附錄中延時(shí)程序部分。當(dāng)程序進(jìn)入軟啟動(dòng)或軟停車時(shí)必定要進(jìn)入脈沖程序來實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生，由于晶閘管需要兩兩導(dǎo)通來構(gòu)成回路，因此需要同時(shí)產(chǎn)生兩相脈沖來控制晶閘管的導(dǎo)通，而且為了防止晶閘管能夠可靠導(dǎo)通脈沖應(yīng)該有一定的寬度，同時(shí)為避免晶閘管的誤導(dǎo)通脈沖寬度不能過大，晶閘管導(dǎo)通后應(yīng)及時(shí)將脈沖信號(hào)關(guān)閉，脈沖信號(hào)程序應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)該要求。當(dāng)程序進(jìn)入脈沖程序時(shí)首先進(jìn)行一定的延時(shí)已達(dá)到設(shè)定的導(dǎo)通角（本設(shè)計(jì)軟啟動(dòng)的首次導(dǎo)通角為120，軟停車的首次導(dǎo)通角為30），而后A、B相觸發(fā)信號(hào)

8、同時(shí)產(chǎn)生并延時(shí)1ms后關(guān)閉，再過2.3333ms后A、C相觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生并持續(xù)1ms關(guān)閉，在購2.3333ms后B、C相觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生并持續(xù)1ms后關(guān)閉再過2.3333ms后重復(fù)上述過程一百次而后觸發(fā)脈沖提前0.5ms,如此重復(fù)10次軟啟動(dòng)完成，軟停車方法類似。但是脈沖信號(hào)還是存在一些問題，由于在復(fù)位后單片機(jī)的P2口是高電平因此將使得晶閘管導(dǎo)通，這個(gè)問題看似嚴(yán)重但是由于在單片機(jī)復(fù)位后觸發(fā)器全都處于斷開狀態(tài)，因此并不會(huì)產(chǎn)生任何實(shí)際問題。4.6 proteuse仿真圖4.7 同步信號(hào)提取電路的仿真結(jié)果圖4.8 觸發(fā)信號(hào)圖4.9 觸發(fā)器與按鍵部分圖4.10 按下啟動(dòng)按鍵后觸發(fā)器仿真圖圖4.11 按下緊急

9、停車按鍵后觸發(fā)器仿真圖5 總結(jié)與展望本設(shè)計(jì)通過這次對(duì)軟啟動(dòng)的設(shè)計(jì)使我我對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)于以前在學(xué)習(xí)過程中所學(xué)的知識(shí)有了更加清晰的認(rèn)知，明白了紙上得來終覺淺的道理，使我對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)對(duì)生活的影響更加可以看得見摸得著，不再是以前紙上談兵，在以后的學(xué)習(xí)過程中要時(shí)刻與實(shí)際相聯(lián)系，同時(shí)要放開眼界不能閉門造車，要時(shí)刻關(guān)注本學(xué)科的最新動(dòng)態(tài)，合理運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)資源多讀些與本學(xué)科相關(guān)的論文，在設(shè)計(jì)時(shí)要多對(duì)比、多思考既不要閉門造車也不能毫無創(chuàng)新，要在合理的基礎(chǔ)上提出自己的方案。雖然本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成并超過了任務(wù)書中所提到的要求，但我也深知本設(shè)計(jì)中的不合理部分還有待改進(jìn)，如在程序分析中所提

10、到的問題等，我希望通過以后的學(xué)習(xí)能夠解決此問題使得該設(shè)計(jì)更加合理化、人性化。電機(jī)軟啟動(dòng)器必定是大有發(fā)展前景的。附錄A：程序#includesbit c0=P15;sbit a0=P10;sbit a1=P11;sbit a2=P12;sbit a3=P13;sbit a4=P14;sbit a6=P16;sbit a7=P17;sbit b0=P20;sbit b1=P21;sbit b2=P22;sbit b3=P23;sbit b4=P24;sbit b5=P25;sbit b6=P26;sbit b7=P27;void rstart();void rstop();void stop();

11、void M();void N();void y1(); /延時(shí)0.5msvoid y2(); /延時(shí)1msvoid y3(); /延時(shí)2.3333msvoid y4(); /延時(shí)6.6667msvoid y5(); /延時(shí)1.6667msint i; i=0;void main() /主函數(shù) EA=1;EX0=1;ET0=1; /開中斷TMOD=0x01; TH0=0x3C; TL0=0x0B0;IP=0x02;IT0=0; /計(jì)時(shí)器設(shè)置b0=0;b1=0;b2=0;/初始化（關(guān)閉脈沖）b6=0;for ( ;1; )if(a0=0)rstart();if(a1=0)rstop();if(a

12、2=0)stop();void y1() /延時(shí)0.5msunsigned char a,b;for(b=91;b0;b-)for(a=1;a0;a-);void y2() /延時(shí)1ms unsigned char a,b;for(b=4;b0;b-)for(a=113;a0;a-); void y3() unsigned char a,b;for(b=195;b0;b-)for(a=4;a0;a-);void y4() unsigned char a,b,c;for(c=7;c0;c-) for(b=46;b0;b-)for(a=8;a0;a-); void y5() unsigned ch

13、ar a,b,c;for(c=1;c0;c-)for(b=8;b0;b-)for(a=94;a0;a-);void M() /脈沖程序b0=1;b1=1;y2();b0=0;b1=0;y3();b0=1;b2=1;y2();b0=0;b2=0; y3();b1=1;b2=1; y2();b1=0;b2=0;void N()b0=1;b1=1;y2();b0=0;b1=0;y3();b0=1;b2=1;y2();b0=0;b2=0;y3(); void rstart() /軟啟動(dòng)程序if(a7!=0)int a,b,c,d; c=0; d=0;a0=1;a3=0; /指示燈b3=0; /打開正轉(zhuǎn)

14、開關(guān)while (c0!=0);while (c0!=1);y4();/120觸發(fā)角for(a=10;a=0;a-)for( b=0;b=0;d-) y1();a3=1;if(b3=0)b4=0;a7=0;b0=0;b1=0;b2=0;/關(guān)閉脈沖void rstop()int a,b,c;a=0,b=0,c=0;if(a7=0)a1=1;a7=1;a4=0;b4=1;while (c0!=0);while (c0!=1);y5();for( ;a=9;a+)for(b=0;b=99;b+) M();y3();y1();a4=1;b3=1;b0=0;b1=0;b2=0;void stop()if

15、(a7=0)a7=1;a2=1;b4=1;b3=1;void shjian() interrupt 1TH0=0x3C; TL0=0x0B0;i+;void waibu0() interrupt 0 int a,b,c; b=0; c=0;b3=1;b4=1;b5=0;a7=1;a6=0;a3=1;a4=1;TR0=1;a=i;for( ;c=4; )if(b6=1)b=i;c=b-a;a=b; b5=1;a6=1;參 考 文 獻(xiàn)1 劉利，王棟. 電機(jī)軟啟動(dòng)器實(shí)用技術(shù)M. 北京：中國電力出版社，2009.2 李發(fā)海,王巖. 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)M. 3版. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.3 任致程

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