PIC16C7X單片機在電機保護器中的應(yīng)用

內(nèi)容摘要:現(xiàn)代生產(chǎn)機械中，由于自動化的需要，對電機的運行要求越來越高。同時，由于電機與配套機械聯(lián)接在一起，當(dāng)電機發(fā)生故障時，經(jīng)常會波及生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，對電機實行有效的保護，是保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常工作的一項重要任務(wù)。為了實現(xiàn)對電機的可靠保護，筆者以PIC16C7X單片機為核心器件，設(shè)計了一套對電機斷相、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功能的智能電機保護器。

PIC16C7X單片機是PIC所有系列單片機中應(yīng)用最廣泛的。相對與PIC16C5X單片機，PIC16C7X單片機增加了很多實用的外圍電路，方便了工程師的開發(fā)。在工程實踐中，將單片機應(yīng)用于電機保護器是目前研究的一個熱點。本章主要介紹如何用PIC16C7X對電機進行方便而可靠地保護。
  
    智能電機保護器概述
    現(xiàn)代生產(chǎn)機械中，由于自動化的需要，對電機的運行要求越來越高。同時，由于電機與配套機械聯(lián)接在一起，當(dāng)電機發(fā)生故障時，經(jīng)常會波及生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，對電機實行有效的保護，是保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常工作的一項重要任務(wù)。為了實現(xiàn)對電機的可靠保護，筆者以PIC16C7X單片機為核心器件，設(shè)計了一套對電機斷相、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功能的智能電機保護器。
    智能電機保護器作為新一代高智能化保護器，能同時替代熱繼電器、過流繼電器、時間繼電器、電流互感器、電流表、電壓表、功率表等。該保護器使電機監(jiān)控保護進入了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的時代，確保電機不被燒毀，保證生產(chǎn)線穩(wěn)定地運行，及時傳送電機的運行參數(shù)。
    電機保護裝置的硬件框圖如圖10-1所示，CPU選用Microchip公司的PIC16C73B單片機，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、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）。  
    電機保護器控制部分
    控制部分是電機保護器的核心部分，主要功能為采樣電流和電壓并進行各種判斷，出現(xiàn)故障時產(chǎn)生保護電路的動作。
    控制部分硬件設(shè)計
    只要電機各相有工作電流，電流互感器就會感應(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)成電機保護器。
    控制部分軟件設(shè)計
    控制部分程序框圖如圖10-3所示。其中，自啟動未完成和完成時對參數(shù)的判斷和保護有所不同。自肩動未完成時，輕載、過流、堵轉(zhuǎn)不需要判斷。
    開始時，主控板從E2PROM讀出數(shù)據(jù)，傳到顯示板，然后判斷電機是否啟動，未啟動時傳送電機未啟動標(biāo)志到顯示板。此時，用戶可以操作顯示板，設(shè)置各個參數(shù)。主控板接收到顯示板設(shè)置完成的標(biāo)志后檢測電機是否完成自啟動，同時完成各類參數(shù)的判斷。