专利名称：一种模块化可通讯智能电动机保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动机保护器，更具体地说涉及一种模块化可通讯智能电动机保护器。
国外电动机保护器，如AB公司的E3plus产品还有DEVICENET总线接口，但采用的一体化结构，更换不方便，该产品无显示，只能通过网络设定，通用性差；MOELLER公司ZEV产品采取分体式结构，但无总线接口，显示采用液晶模块，在现场使用比较暗。
为达到上述目的，本实用新型的解决方案是采用功能模块组合，它们包括电流监测模块、主体保护模块、远程显示按键模块、通讯模块；其中电流监测模块监测主电路三相电流及接地电流，该模块的输出端与主体保护模块的输入端连接，主体保护模块用于处理电流采样信号成数字信号进行相应计算、判断及实现控制，该模块还接受上位机通过网络传递信号进行上传数据、修改参数及按上位机要求实行控制，主体保护模块的输出端分别与远程显示及按键模块、通讯模块的输入端互连，通讯模块的输出端与网络互连。
本实用新型的效果由本实用新型的智能电动机保护器以及由本实用新型构成的电动机保护及控制单元，具有接线少，接配方便，保护功能完善、可靠性高，可连续运行，特别在冶金、煤矿、石化、港口、铁路等领域使用，经济效果显著。
以下结合附图和一个较佳的实施例对本实用新型作详细说明。
参照
图1、图2为本实用新型的电动机保护器的实体示意图和实体模块分离示意图。其中19为主体保护模块、20为远程显示及按键模块、21为通讯模块。面板采用45cm×45cm模数化设计，具有通用互换性。主体保护模块和电流监测模块之间用RJ45连接线连接，也可分离，便于安装。电流监测模块安装在接触器主电路进线处，主体保护模块可安装在配电柜面板上，便于操作人员操作监视。两模块之间用卡轨槽卡接。如果是外置通讯模块具有互换性，并可根据不同要求调换不同网络接口。
参照图3，这是本实用新型的电动机保护器的互换模块，其中电流监测模块1的输出端与主体保护模块2的输入端连接，主体保护模块2的输出端分别与远程显示及按键模块3、通读模块4的输入端互连；通读模块4的输出端与网络的输入端互连；上述的功能模块中电流监测模块1监测主电路的三相电流和接地电流，主体保护模块2主要处理电流采样信号成数字信号进行相应计算、判断及实现控制，主体保护模块2还接受上位机通过网络传递的正确信息，进行上传数据、修改参数及按上位机要求实行控制等功能，主体保护模块2还可以接受本体或远程显示及按键模块3的按键控制及参数修改并能显示相应监视参数；外置可互换通讯模块4(或内置可互换通讯模块)将主体保护模块2的数字信号转换成指定的总线通讯模式和上位机进行通讯，也将上位机的通讯格式转换并输出给主体保护模块2；所述的远程显示及按键控制模块3通过面板按键对主体保护模块2的参数进行设定并用于监视主体保护模块2的监测到的电流信号。
参照图4，该图为主体保护模块，包括电流信号处理模块6、MCU处理器18、I/O输入输出模块11，显示及按键面板12、通讯接口(MODBUS)13；来自电流监测模块1的信号通过电流信号处理模块6送至MCU处理器18，MCU处理器的输出端分别与I/O输入输出模块11，显示及按键面板模块12、通讯接口模块(MODBUS13)13的输入端互连；其中电流信号处理模块6将电流监测模块1传来的电流信号进行线性放大，并对后级电路进行保护，处理成适合MCU18数模转换的电流。
图4中的MCU处理器1 8中包括A/D转换及电流值处理软件模块7、温升计算软件模块17、三相不平衡软件模块16、接地电流处理模块15、大电流瞬动及欠载保护软件模块14、输入输出处理软件模块8、通讯参数处理模块9、显示及按键处理软件模块10；上述功能软件模块固化在MCU处理器之中。
A/D转换及电流值处理模块7，实现模拟信号到数字信号的转换；温升计算软件模块17，以模拟电动机过载状态下的热积累过程；三相不平衡软件模块16计算不平衡度及进行相应的判断及处理；接地电流处理软件模块15实现接地电流保护；大电流瞬动及欠载保护模块14，是大电流瞬动及欠载时功能保护；输入输出处理软件模块8以实现输入判断及输出执行；通讯参数处理软件模块9，以实现和上位机通讯参数交换；显示按键处理软件模块10，以实现显示菜单、按键识别处理。
参照图5，该图是本实用新型的主程序流程图。程序由一个循环20ms执行一次的主程序构成，采样及A/D转换在定时器中断里处理，中断间隔0.4ms，时间中断亦是其它程序的时间基准。主程序由过载保护部分、断相保护部分、接地保护部分、堵转保护部分、欠载保护部分、不平衡保护部分、温度(PTC)保护部分及显示按键程序和通讯接口程序组成。
主程序分如下模块开机初始化；电流值计算及整定；起动判别及保护；过载保护模块；大电流瞬动模块；不平衡计算及保护模块；欠载保护模块；接地电流运算及保护模块；查询按键并处理；通讯参数处理；显示刷新；监测故障并脱扣。
参照图6，所述的显示及按键面板模块电路包括显示数码电路、按键电路；所述显示电路包括5只74HC595集成块RE1～RE5、4只数码管DS1～DS4、7只发光二极管L1～L5；LM317将VCC的5V电压控制转换成供电数码管显示的电压。
MCU处理器口线SER、CLK传送的串行数据，传入SX1～SX2，再由SX1～SX5并行输出数据，REG口线对立锁存，并控制将数据传入数码管DS1～DS4和LED显示。
所述的按键电路包括一积集成块74HC165、4只按键S1～S4和4只电阻R3～R6。当按键发生，口线KK1～KK4电平发生变化，因而DB口SER，CLK及RG2控制转换成串行数，由MCU出来器读取。
参照图7，所述的电流信号处理模块电路包括电流采样输入电路、远算放大电路；所述的电流采样输入电路进一步包括二极管A1、R7～11、放大器CCB和稳压管A2。
参照图8，所述通讯接口模块电路进一步包括电阻R12、光耦OP1；所述的输出电路包括电阻R13、R14二极管D1、继电器K1三极管Q。
参照图9，所述的输入输出模块电路包括输入电路、输出电路；包括二只光电隔离电路、电阻R15～19、集成块75176。
权利要求1.一种模块化可通讯智能电动机保护器，包括一模块化的电动机保护器，其特征在于所述模块化的保护器包括电流监测模块、主体保护模块、远程显示及按键模块、通讯模块；其中电流监测模块的输出端把从主电路三相电流及接地电流的监测信号输出到主体保护模块的输入端，主体保护模块的输出端将处理过的电流采样信号，分别传递到远程显示及按键模块和通讯模块的输入端，并成为互连，通讯模块的输出端口与网络互连。
2.如权利要求1所述的电动机保护器，其特征在于所述的主体保护模块包括电流信号处理模块、MCU、I/O输入输出模块、显示及按键面板模块、通讯接口模块；其中电流信号处理模块将信号处理后输出到MCU处理器，其输出端分别与I/O输入输出模块、显示及按键面板模块、通讯接口模块的各个输入端互连。
3.如权利要求1或2所述的电动机保护器，其特征在于所述的主体保护模块中的MCU处理器中进一步包括A/D转换及电流值处理软件模块、温升计算软件模块、三相不平衡软件模块、接地电流处理软件模块、大电流瞬动及欠载保护软件模块、输入输出处理软件模块、通讯参数处理模块、显示及按键处理模块；上述几种功能模块是固化在MCU中的；电流信号处理将电流监测模块传来的电流信号进行线性放大并对原级电路进行保护，处理成MCU处理器数模转换的电流。
4.如权利要求1或2所述的电动机保护器，其特征在于所述的显示及按键面板模块包括显示数码电路、按键电路；所述显示电路包括5只集成块、4只数码管、7只发光二极管；所述的按键电路包括一只集成块、4只按键和4只电阻；
5.如权利要求1或2的述的电动机保护器，其特征在于所述的电流信号处理模块包括电流采样输入电路、远算放大电路；所述的电流采样输入电路进一步包括二极管A1、R7～11，放大器CCB和稳压管A2。
6.如权利要求1或2所述的电动机保护器，其特征在于所述通讯接口模块电路包括电阻R12、光耦OP1；所述的输出电路包括电阻R13、R14、二极管D1、继电器K1三极管Q。
7.如权利要求1或2所述的电动机保护器，其特征在于所述的输入输出模块电路包括输入电路、输出电路；所述的输入电路包括二只光电防管电路、电阻R15～19、集成块75176。
专利摘要本实用新型公开了一种模块化的智能可通信电动机保护器。该智能电动机保护器采用电流监测模块、主体保护模块、显示控制模块、通讯模块等器件的模块化结构；其中电流监测模块监测三相电流及接地电流，该模块的输出端与主体保护模块的输入端连接，主体保护模块的输出端分别与远程显示及按键模块、通讯模块的输入端互连，通讯模块的输出端与网络互连。基于多种现场总线的内置式PCB板和处置式的互换通信接口设计。该种形式的保护器适用于低压电动机的控制与保护，特别适合自动化程度较高的场合及现场总线和计算机组网系统，具有很好的推广应用前景和显著的经济效益。
文档编号H04L12/46GK2590236SQ0229433
公开日2003年12月3日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者胡景泰, 朱文灏, 贾镇宇 申请人:上海电器科学研究所