PIC16C7X單片機(jī)在電機(jī)保護(hù)器中的應(yīng)用

內(nèi)容摘要:現(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械中，由于自動(dòng)化的需要，對電機(jī)的運(yùn)行要求越來越高。同時(shí)，由于電機(jī)與配套機(jī)械聯(lián)接在一起，當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)常會(huì)波及生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，對電機(jī)實(shí)行有效的保護(hù)，是保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的可靠保護(hù)，筆者以PIC16C7X單片機(jī)為核心器件，設(shè)計(jì)了一套對電機(jī)斷相、不平衡、輕載、過流、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓等常見故障具有綜合檢測保護(hù)功能的智能電機(jī)保護(hù)器。

PIC16C7X單片機(jī)是PIC所有系列單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的。相對與PIC16C5X單片機(jī)，PIC16C7X單片機(jī)增加了很多實(shí)用的外圍電路，方便了工程師的開發(fā)。在工程實(shí)踐中，將單片機(jī)應(yīng)用于電機(jī)保護(hù)器是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本章主要介紹如何用PIC16C7X對電機(jī)進(jìn)行方便而可靠地保護(hù)。
  
    智能電機(jī)保護(hù)器概述
    現(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械中，由于自動(dòng)化的需要，對電機(jī)的運(yùn)行要求越來越高。同時(shí)，由于電機(jī)與配套機(jī)械聯(lián)接在一起，當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)常會(huì)波及生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，對電機(jī)實(shí)行有效的保護(hù)，是保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的可靠保護(hù)，筆者以PIC16C7X單片機(jī)為核心器件，設(shè)計(jì)了一套對電機(jī)斷相、不平衡、輕載、過流、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓等常見故障具有綜合檢測保護(hù)功能的智能電機(jī)保護(hù)器。
    智能電機(jī)保護(hù)器作為新一代高智能化保護(hù)器，能同時(shí)替代熱繼電器、過流繼電器、時(shí)間繼電器、電流互感器、電流表、電壓表、功率表等。該保護(hù)器使電機(jī)監(jiān)控保護(hù)進(jìn)入了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，確保電機(jī)不被燒毀，保證生產(chǎn)線穩(wěn)定地運(yùn)行，及時(shí)傳送電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。
    電機(jī)保護(hù)裝置的硬件框圖如圖10-1所示，CPU選用Microchip公司的PIC16C73B單片機(jī)，其豐富的硬件資源在系統(tǒng)中得到了充分的應(yīng)用，加上少量的外圍器件，就構(gòu)成了一個(gè)功能完善、簡便適用的系統(tǒng)。主要組成部分包括電壓傳感器、電流傳感器、PIC單片機(jī)、E2PROM、LED顯示屏、薄膜按鍵及輸出控制電路等。為了保證系統(tǒng)的性能，本系統(tǒng)用了兩片PIC16C73B芯片，一塊用于控制，另一塊用于顯示（兩片主芯片之間采用I2C串行總
線通信）。  
    電機(jī)保護(hù)器控制部分
    控制部分是電機(jī)保護(hù)器的核心部分，主要功能為采樣電流和電壓并進(jìn)行各種判斷，出現(xiàn)故障時(shí)產(chǎn)生保護(hù)電路的動(dòng)作。
    控制部分硬件設(shè)計(jì)
    只要電機(jī)各相有工作電流，電流互感器就會(huì)感應(yīng)出與三相主電流成比例的交流電流，經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換電路和整流濾波，轉(zhuǎn)化成0—+5V信號(hào)電平送入PIC16C73B的A口，。由于三路電流采樣的電路一樣，圖中只畫了一路采樣電路。再加上EzPROM和輸出控制電路，即可構(gòu)成電機(jī)保護(hù)器。
    控制部分軟件設(shè)計(jì)
    控制部分程序框圖如圖10-3所示。其中，自啟動(dòng)未完成和完成時(shí)對參數(shù)的判斷和保護(hù)有所不同。自肩動(dòng)未完成時(shí)，輕載、過流、堵轉(zhuǎn)不需要判斷。
    開始時(shí)，主控板從E2PROM讀出數(shù)據(jù)，傳到顯示板，然后判斷電機(jī)是否啟動(dòng)，未啟動(dòng)時(shí)傳送電機(jī)未啟動(dòng)標(biāo)志到顯示板。此時(shí)，用戶可以操作顯示板，設(shè)置各個(gè)參數(shù)。主控板接收到顯示板設(shè)置完成的標(biāo)志后檢測電機(jī)是否完成自啟動(dòng)，同時(shí)完成各類參數(shù)的判斷。