基于VC的三相異步電機(jī)啟停系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0 引言
三相異步電機(jī)啟動(dòng)方式由其功率決定，一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)功率在10KW以下，可直接啟動(dòng)(即電機(jī)全壓啟動(dòng)，直接開啟開關(guān)，將三相接入電源)。10KW以上，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電源變壓器容量比值來確定，對于給定電動(dòng)機(jī)功率，一般最大功率不大于變壓器容量的20％--30％則可以直接啟動(dòng)，否則需降壓啟動(dòng)以防止過大的起動(dòng)電流會在線路上產(chǎn)生較大的壓降，使電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大，影響并聯(lián)在電網(wǎng)上的其它設(shè)備的正常運(yùn)行。
針對小功率三相異步電機(jī)的啟停，當(dāng)前國內(nèi)外還較多地采用繼電器、接觸器等控制電器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。由于繼電接觸器控制系統(tǒng)是通過觸點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來通斷主、控回路，然而觸點(diǎn)因?yàn)殡?、機(jī)械和化學(xué)的原因易于磨損，并且在高沖擊、振蕩的工作環(huán)境下，觸點(diǎn)容易發(fā)生誤動(dòng)作。若主回路有感性負(fù)載，則易于產(chǎn)生觸點(diǎn)燃弧及回跳，對外界的電磁干擾較大，并且控制系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)多，必須確保每部分工作準(zhǔn)確，系統(tǒng)才能正確工作，所以它存在不少缺陷，必須改進(jìn)。本文介紹以三相交流固態(tài)繼電器作為單片機(jī)和三相電機(jī)接口器件，使用PC上位機(jī)軟件直接啟動(dòng)或停止三相異步電機(jī)，減少中間環(huán)節(jié)，確保控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作，同時(shí)可視化的電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
1．1 系統(tǒng)概述：
該系統(tǒng)是一種基于PC機(jī)與AT89S51單片機(jī)串口通信的三相異步電機(jī)啟停系統(tǒng)，PC機(jī)以VC6.0為開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)軟件的編制。上位機(jī)軟件通過串口通信發(fā)送控制命令給單片機(jī)AT89S51，AT89S51以交流固態(tài)繼電器為接口器件，通過控制交流固態(tài)繼電器輸入端電平的高低來控制三相異步電機(jī)的三相是否接入電源，從而啟動(dòng)或停止電機(jī)。
1．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1．2．1 單片機(jī)與PC機(jī)串口通信電路
AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元。芯片可以在系統(tǒng)編程，大大縮短單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)周期，此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。功能強(qiáng)大的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。
鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)，特選用此款單片機(jī)。AT89S51單片機(jī)與PC機(jī)串口通信使用RS-232C串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，RS-232C總線接口芯片有很多，本系統(tǒng)使用MAXIM公司的MAX232芯片完成TTL和EIA之間的雙向電平的轉(zhuǎn)換，從而使PC機(jī)可以與AT89S51單片機(jī)通信。AT89S51單片機(jī)和PC機(jī)的串行通信連接電路如圖1所示：該工作電路對電源噪聲比較敏感，在電路設(shè)計(jì)中，要注意提高器件的抗干擾能力。應(yīng)使用0.1uF或則1.OuF電容連接+5V電源去耦，選擇1.0uF／16V鉭電容作外接極性電容C1、C2、C3、C4，且讓電容盡可能靠近芯片。