[发明专利]一种三相电机综合控制的控制节点装置及运行方法

摘要

本发明公开了一种三相电机综合控制的控制节点装置及运行方法，属于三相电机控制领域，适用于无线传感器网络系统与执行设备之间的不同应用需求的多种应用场合。本发明设计实现了无线指令方式和手动应急方式并发运行的三相电机控制，特别是三相电机的正反转控制的控制节点装置及运行方法。本控制节点装置包括数据通信部件和三相电机驱动部件两部分，通过数据通信部件，实现了无线传感器网络系统基站发出的无线指令的接收及本装置控制的执行设备运行状态的反馈，进而实现无线指令的远程控制。而且，本控制节点装置的手动应急控制方式作为无线指令控制方式的备份，实现了手动应急的本地控制，这两种方式可以并发运行，互不影响。

主权项

1.一种三相电机综合控制的控制节点装置运行方法，其中控制节点装置包括数据通信部件(1)和三相电机驱动部件(2)，所述的数据通信部件(1)包括处理器单元(11)、存储器单元(12)、无线收发单元(13)和第一电源单元(14)，所述的三相电机驱动部件(2)包括三相电机正反转控制单元(21)、可控硅触发单元(22)、三相电机运行状态反馈输出单元(23)、可控硅控制单元(24)、手动应急控制单元(25)和第二电源单元(26)；所述处理器单元(11)采用AVR微处理器芯片，用于打包数据给无线收发单元(13)和对无线收发单元(13)收到的网络数据包进行存储、分析、处理及做出控制决策，从而完成对三相电机的控制；所述存储器单元(12)与所述处理器单元(11)连接，所述存储器单元(12)作为在所述处理器单元(11)内部存储空间不足情况下的非易失性程序和数据存储的补充；所述无线收发单元(13)采用低功耗的无线收发通信芯片作为处理芯片，所述无线收发单元(13)通过SPI总线与所述处理器单元(11)相连接，所述无线收发单元(13)用于接收包含时间同步信号或基站控制指令的数据包，所述无线收发单元(13)还向基站发送包含三相电机运行状态反馈信号的数据包；所述第一电源单元(14)为整个数据通信部件(1)提供工作电源；所述三相电机正反转控制单元(21)用于控制三相电机工作主干路的通断及相序，从而控制三相电机的启停和正反转；可控硅触发接口(27)与所述可控硅触发单元(22)连接，所述可控硅触发单元(22)与所述可控硅控制单元(24)连接，所述可控硅控制单元(24)与所述三相电机正反转控制单元(21)连接，由可控硅触发接口(27)输入的高电平脉冲信号导通或阻断所述三相电机正反转控制单元(21)；所述三相电机运行状态反馈输出单元(23)与所述三相电机正反转控制单元(21)连接，所述三相电机运行状态反馈输出单元(23)用于检测所述三相电机正反转控制单元(21)的通断，从而得到三相电机的工作状态；所述手动应急控制单元(25)与所述三相电机正反转控制单元(21)连接，通过设置正启动、反启动和停止应急按钮，用于手动应急控制三相电机工作主干路的通断和相序从而应急控制三相电机的正反转和停止；所述第二电源单元(26)为整个三相电机驱动部件(2)提供工作电源；所述数据通信部件(1)包括第一连接端口(15)和第二连接端口(16)，所述的三相电机驱动部件(2)包括三相电机运行状态反馈输出接口(28)，所述的第一连接端口(15)与可控硅触发接口(27)相连，所述的第二连接端口(16)与三相电机运行状态反馈输出接口(28)相连；所述可控硅触发单元(22)包括三极管Q1、三极管Q3和三极管Q5，所述的三极管Q1、三极管Q3和三极管Q5分别与可控硅Q2、可控硅Q4和可控硅Q6连接，通过控制三极管Q1、三极管Q3和三极管Q5的导通和截止从而控制可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6的导通和阻断，所述可控硅触发接口(27)包括光耦U6‑1、光耦U6‑2和光耦U6‑3，所述的光耦U6‑1、光耦U6‑2和光耦U6‑3分别与三极管Q1、三极管Q3和三极管Q5连接，所述的光耦U6‑1、光耦U6‑2和光耦U6‑3用于完成三相电机无线控制指令的传递；所述三相电机运行状态反馈输出单元(23)包括正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2分别附加的常开辅助触头，正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2分别附加的常开辅助触头连接到第二连接端口(16)上，通过获取三相电机运行状态反馈输出单元(23)的电压信息来实时反馈正转交流接触器KM1、反转交流接触器KM2的各自通断状态，从而对三相电机的工作状态进行实时监控，所述可控硅控制单元(24)和所述手动应急控制单元(25)分别与所述三相电机正反转控制单元(21)连接，分别实现无线指令和手动应急两种方式并发灵活控制三相电机的正反转和启停操作；所述三相电机正反转控制单元(21)包括三相电机工作主干路和三相电机控制主干路，在三相电机工作主干路中，正转交流接触器KM1主触头的三路触头分别串联连接在三相电源的U、V、W相支路中，反转交流接触器KM2主触头的三路触头分别串联连接在三相电源的W、V、U相支路中；在三相电机控制主干路中，串联有停止交流接触器KM3常闭辅助触头、停止按钮SB1、正转交流接触器KM1吸引线圈、反转交流接触器KM2常闭辅助触头以及正转交流接触器KM1常开辅助触头；正转交流接触器KM1吸引线圈、反转交流接触器KM2常闭辅助触头以及正转交流接触器KM1常开辅助触头串联后，与相互串联的反转交流接触器KM2吸引线圈、正转交流接触器KM1常闭辅助触头以及反转交流接触器KM2常开辅助触头相互并联；所述三相电机正反转控制单元(21)中的正转交流接触器KM1和反转交流接触器KM2分别设置有附加常开辅助触头；正转交流接触器KM1常闭辅助触头与其主触头、其常开辅助触头、其附加常开辅助触头四者互锁，反转交流接触器KM2常闭辅助触头与其主触头、其常开辅助触头、其附加常开辅助触头四者互锁；在三相电机控制主干路中，还包括一条可控硅控制三相电机停止控制支路，该支路串联有停止交流接触器KM3吸引线圈和可控硅Q6，可控硅Q6的两端并联有阻容保护电路，所述可控硅控制单元(24)包括可控硅Q2、可控硅Q4和可控硅Q6，可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6分别通过控制正转交流接触器KM1的吸引线圈、反转交流接触器KM2的吸引线圈、停止交流接触器KM3的吸引线圈的通断来实现无线指令控制三相电机的正反转和停止，所述手动应急控制单元(25)包括正启动按钮SB2、反启动按钮SB3和停止按钮SB1，正启动按钮SB2和反启动按钮SB3分别控制正转交流接触器KM1的吸引线圈、反转交流接触器KM2的吸引线圈的通断，来实现手动应急控制三相电机的正反转，停止按钮SB1控制三相电机的停止；该运行方法，其特征在于，无线指令控制三相电机的正反转及停止操作，包括如下步骤：步骤1：数据通信部件(1)和三相电机驱动部件(2)分别上电，完成软硬件初始化；步骤2：处理器单元(11)开启三相电机状态反馈信号发送定时器，执行步骤3；并等待系统预控制分组数据包，执行步骤4；步骤3：若定时时间到，则处理器单元(11)将打包三相电机运行状态反馈信号数据包发给无线收发单元(3)，再经由无线传感器网络自组织路由发送到基站；步骤4：处理器单元(11)收到系统预控制分组数据包，转发该数据包，同时广播路由分组，建立动态路由，并等待系统控制分组数据包；步骤5：处理器单元(11)收到系统控制分组数据包，转发该数据包；步骤6：处理器单元(11)解析系统控制分组数据包，确定该数据包所对应的系统控制指令：1)如果收到系统控制分组数据包是基站控制指令，根据系统控制分组数据包的数据包数值进行判断：(1)如果为停止指令，处理器单元(11)向可控硅触发接口(27)输出三相电机停止指令；(2)如果为正启动指令，处理器单元(11)先根据三相电机运行状态反馈输出接口(28)的读取信息判断三相电机的运行状态，若为反转状态，则向可控硅触发接口(27)先输出三相电机停止指令，确定电机停止后延时某段时间，再发送正启动指令，否则直接向可控硅触发接口(27)输出三相电机正启动指令；(3)如果为反启动指令，处理器单元(11)先根据三相电机运行状态反馈输出接口(28)的读取信息判断三相电机的运行状态，若为正转状态，则向可控硅触发接口(27)先输出三相电机停止指令，确定电机停止后延时某段时间，再发送反启动指令，否则直接向可控硅触发接口(27)输出三相电机反启动指令；2)如果收到系统控制分组数据包是基站时间同步指令，重置时间同步计数器，重新开始计时，转到步骤5；3)如果收到数据包不符合1)和2)两种情况，则此数据无效，转到步骤5；步骤7：处理器单元(11)解析系统控制分组数据包，并执行完系统控制指令后，读取三相电机运行状态反馈输出接口(28)的电机运行状态反馈信号，打包后周期发送给基站，转到步骤5。