電機控制系統的接口模塊以及使用該接口模塊的方法

2023-06-08 00:18:46

專利名稱:電機控制系統的接口模塊以及使用該接口模塊的方法
技術領域：
本發明涉及電機控制系統，特別是涉及一種允許用戶遙控設置AC感應電機的工作參數的接口模塊。
背景技術：
存在兩種控制AC感應電機啟動、停止及其速度的基本方法。第一種方法，將可調頻率控制器連接到AC感應電機。可調頻率控制器包括利用固態開關將DC功率轉換成階梯波形AC功率的逆變器。波形發生器在微處理器的控制下為逆變器產生開關信號。儘管可調頻率控制器可以有效地控制電機速度和AC感應電機消耗的功率，但是這種類型的控制器十分昂貴。此外，因為許多AC感應電機的應用場合併不需要複雜的頻率和電壓控制，所以已經開發出可調頻率控制器的替代品。
可調頻率控制器的替代方法是軟啟動器。軟啟動器利用相位控制原理工作，由此，供給AC感應電機的三相主電源線由每條電源線中的反並聯(anti-paralleled)晶閘管控制。在相位控制中，每條電源線中的晶閘管開關控制電流流向電機的半波周期比例，稱為導通期。每個半波周期的非導通期(稱為阻斷角或陷波寬度)在每個電機端子的電壓波形中表現為一個凹陷。在非導通期內，沒有電流流向電機端子。為了終止非導通期，連接到電機端子的電源線中的晶閘管開關重新導通。通過晶閘管開關的導通一直持續到電流在下一半波周期中的某一時刻再次變為零，晶閘管開關再次開啟。根據相位控制原理，通過改變非導通期的持續時間，就可以控制供給AC感應電機的電壓和電流。如眾知的，為了控制供給AC感應電機的電壓和電流，可利用單微處理器觸發晶閘管開關。
為了精確控制AC感應電機的啟動、停止及其速度，用於可調頻率控制器和軟啟動器的微處理器必需執行大量的控制算法。需要高性能的微處理器以可以接受的計算速度執行所需的大量計算。高性能的微處理器十分昂貴，增加了電機控制的總成本。因此，非常希望提供一種能夠以較低的成本提供所期望的電機控制的電機控制系統另外，在電機控制應用中使用單個微處理器限制了這種電機控制的靈活性。到目前為止，電機控制已構建為單個的集成整單元。這種單元只為用戶提供了有限的輸入和輸出選項。結果，現有的電機控制限制了用戶監測特定工作參數的能力，或需要專用硬體才能顯示或控制特定的工作參數。因此，非常希望提供一種給用戶以極大靈活性的電機控制。

發明內容
因此，本發明的首要目的和特點是提供一種通過分布式處理來降低成本，並改善電機控制系統性能的電機控制系統。
本發明的進一步目的和特點是提供一種增加用戶的靈活性的電機控制系統。
本發明的進一步目的和特點是為電機控制系統提供一種便於使用且造價低廉的輸入/輸出設備。
根據本發明，提供了一種接口模塊，允許用戶利用電機控制系統為電機的啟動、停止和運轉設定工作參數，電機控制系統連接到通訊網絡，所述接口模塊包括為電機控制系統提供指令信號的微控制器，所述指令信號設定電機的工作參數；至少一個連接到微控制器且可以在第一斷開位置和第二導通位置之間移動的使能開關，其中所說的使能開關向微控制器提供控制信號，響應於所述控制信號，微控制器產生指令信號，以指令電機控制系統監視電機上的預定的工作狀態；至少一個連接到微控制器且可以在第一位置和第二位置之間移動的功能開關，功能開關向微控制器提供響應於其位置的對應控制信號，使得微控制器根據從功能開關來的控制信號產生指令信號，以指令電機控制系統執行電機的預定的功能；一個連接到微控制器的反衝啟動控制器，它允許用戶設置一個時間間隔，其中電機控制系統在啟動期間向電機提供增大的電壓以克服電機的慣性和改變電壓的幅值，並相應地向微控制器提供至少一個控制信號，其中所述微控制器響應於所述至少一個從所述反衝啟動控制器接收的控制信號產生至少一個指令信號，以使啟動電機時指令所述電機控制系統；以及將微控制器連接到通訊網絡的通訊連結，通訊連結通過通訊網絡將指令信號從微控制器發送到電機控制系統。
所述接口模塊中還包括連接到微控制器為用戶提供可視化顯示的可視化顯示結構，其中通訊連結通過通訊網絡接收從電機控制系統來的數據包，並將數據包提供到微控制器，使得根據微控制器所接收到的預定數據包，所述微控制器激活所述可視化顯示結構。
其中至少一個使能開關包括連接到微控制器且可以在第一導通位置和第二斷開位置之間移動的跳閘選擇設備，在第一導通位置，電機控制系統根據電機上的預定條件使電機跳閘，在第二斷開位置，電機控制系統根據電機上的預定條件繼續電機的運行。
其中所述的至少一個功能開關包括連接到微控制器且可以在第一手動復位位置和第二自動復位位置之間移動的復位選擇設備，在第一手動復位位置，如果電機跳閘，就必需手動重新啟動電機，在第二自動復位位置，在電機跳閘之後的預定時間持續期之後電機控制系統自動重新啟動電機。
其中所述的至少一個功能開關包括連接到微控制器且可以在第一啟動位置和第二啟動位置之間移動的第一啟動選擇設備，在第一啟動位置，電機控制系統在啟動電機的過程中向電機供給恆定能量，在第二啟動位置，在啟動電機的過程中供給電機的能量隨著時間增加。
所述接口模塊還包括連接到微控制器的第一和第二跳閘類別選擇設備，根據電機控制系統使電機跳閘之前在電機上可存在的過載條件的時間持續期每個跳閘類別選擇設備可以在第一和第二位置之間移動，跳閘類別選擇設備根據其位置向微控制器提供相應的控制信號，微控制器響應於從跳閘類別選擇設備接收的控制信號產生指令信號，以便就一個選擇時間持續期對電機控制系統作出指令，該時間持續期是在電機控制系統使電機跳閘之前在電機上可存在的過載條件的時間持續期。
其中所述反衝啟動控制器包括具有用戶選擇阻抗的第一反衝啟動電位計，反衝啟動電位計上的用戶選擇阻抗確定在克服電機的轉動慣量的啟動過程中電機控制系統為電機提供上升電壓的時間持續期。
其中反衝啟動控制器還包括第二反衝啟動電位計，以便在所述時間持續期內通過電機控制系統調節供給電機的電壓幅度。
所述接口模塊還包括連接到微控制器並可在對應於電機全速運轉的第一位置和完全停止的第二位置之間移動的減速控制器，它向微控制器提供對應於其位置的至少一個控制信號，使微控制器根據從減速控制器接收的所述的至少一個控制信號產生至少一個指令信號，向電機控制系統提供用戶選擇的電機減速時間。
所述接口模塊還包括連接到微控制器和在對應於電機的預定滿負荷電流設定的多個位置之間移動的電流設定設備，它向微控制器提供至少一個對應於其位置的控制信號，使得微控制器根據從電流設定設備接收的所述的至少一個控制信號產生至少一個指令信號，向電機控制系統提供電機的一個選擇的滿負荷電流設定。
所述接口模塊還包括連接到微控制器的電機斜坡控制器，電機斜坡控制器使用戶可以設置電機控制系統將電機斜坡啟動到其工作轉速的時間持續期，和確定供給電機的初始功率值，和相應地提供至少一個控制信號到微控制器，其中微控制器響應於從電機斜坡控制器接收的所述的至少一個控制信號產生至少一個指令信號以指令電機控制系統。
本發明還提供了一種接口模塊，允許用戶設定由電機控制系統驅動的電機的工作參數，電機控制系統連接到網絡，所述接口模塊包括為電機控制系統產生指令信號的微控制器；通訊連結，將微控制器連接到網絡，以便通過網絡由電機控制系統接收數據包，並將數據包提供到微控制器，通過網絡將指令信號由微控制器發送到電機控制系統；連接到微控制器的可視化顯示結構，以便根據微控制器由通訊連結接收到的預定數據包為用戶提供可視化顯示；一個連接到微控制器的反衝啟動控制器，它允許用戶設置一個時間間隔，其中電機控制系統在啟動期間向電機提供增大的電壓以克服電機的慣性和改變電壓的幅值，並相應地向微控制器提供至少一個參數信號，其中所述微控制器響應於所述至少一個從所述反衝啟動控制器接收的所述的至少一個參數信號產生至少一個指令信號，啟動以指令所述電機控制系統對電電機的啟動；和連接到微控制器的電機斜坡控制器，電機斜坡控制器使用戶可以設置電機控制系統將電機斜坡啟動到其工作轉速的時間持續期，和確定供給電機的初始功率值，和相應地提供至少一個參數信號到微控制器，其中微控制器響應於從電機斜坡控制器接收的所述的至少一個參數信號產生至少一個指令信號以指令電機控制系統。
其中電機斜坡控制器包括具有用戶選擇阻抗的第一斜坡電位計，斜坡電位計上的用戶選擇阻抗確定電機控制系統使電機斜坡啟動到其工作轉速的時間持續期。
其中電機斜坡控制器包括具有用戶選擇阻抗的第二斜坡電位計，第二斜坡電位計上的用戶選擇阻抗確定供給電機的初始功率值，由此電機控制系統使電機斜坡啟動到其工作轉速。
其中所述選擇裝置包括具有用戶確定電壓的電位計，電位計上的電壓為一預定的參數信號，此信號對應於電機要斜坡啟動的時間持續期和供給電機的初始功率值兩者之一的設置。
其中所述微控制器包括通用異步接收器/發送器。
其中通訊連結包括與微控制器的通用異步接收器/發送器的連接和與通訊網絡連接的收發器。
其中可視化顯示結構包括多個LED，每個LED對應於電機上的一個預定的錯誤條件。
其中微控制器包括將接收的參數信號轉換為對應的數字參數信號的模數轉換器。
其中所述微控制器包括其中存儲的微控制器可執行的指令，用於執行以下步驟監視帶有通訊連結的網絡；響應於接收的預定數據包激活可視化顯示；從反衝啟動控制器和電機斜坡控制器讀取參數信號；根據從反衝啟動控制器和電機斜坡控制器讀取的參數信號產生指令信號。
其中電機斜坡控制器包括具有多個用戶選擇位置的一個選擇裝置，選擇裝置的每個位置設置電機的斜坡啟動的時間持續期和傳送到電機的初始功率值。
其中所述選擇裝置包括具有用戶確定電壓的電位計，電位計上的電壓是對應於電機的斜坡啟動的時間持續期和傳送到電機的初始功率值兩者之一的設置的參數信號。
本發明還提供了一種設定由電機控制系統驅動的電機的參數的方法，電機控制系統連接到通訊網絡，包括以下步驟將接口模塊連接到通訊網絡，接口模塊具有多個輸入設備，每個輸入設備包括多個對應於電機的工作參數的設定；通過執行以下步驟以判定所述電機控制系統的類型在通訊網絡上用接口模塊廣播初始化信號；和接收來自電機控制系統的響應；根據電機的期望工作參數，將每個輸入設備設定為用戶選擇設定；根據用戶選擇設定產生指令信號；和通過通訊網絡從接口模塊向電機控制系統發送指令信號，以設定電機的工作參數。
上述方法還可以包括以下額外步驟監測通訊網絡上來自電機控制系統的錯誤信號；根據在通訊網絡上接收的錯誤信號產生可視化顯示。
可以設想，將可視化顯示結構連接到微控制器，以便為用戶提供可視化顯示。可以設想，通訊連結通過通訊網絡由電機控制接收數據包，並將其供給微控制器，這樣微控制器可以根據由其接收的預定數據包激活可視化顯示結構。
可以設想，用戶接口結構包括具有多個用戶選擇位置的選擇設備。用戶選擇設備的每個位置設定一個電機工作參數。用戶接口模決還可以包括具有用戶判定電壓的電位計。作為預定參數信號的電位計上的電壓對應於電機工作參數中的某一參數的設定。
可以設想，微控制器包括一個連接到網絡的通用異步接收機/發射機。還可以設想，可視化顯示結構包括多個LED。每個LED對應於電機上的預定空氣(air)條件。
在此給出的附圖示出本發明的優選結構，其中清楚地公開了上述優點和特點以及通過下面對示例性實施方案的描述而易於理解的其它優點和特點。



圖1是本發明電機控制系統的簡圖；圖2a和2b是圖1電機控制系統的軟啟動器的簡圖；圖3是圖2a軟啟動器中的微處理器的計算機可執行指令流程圖；圖4是圖3計算機可執行指令的初始化子程序流程圖；圖5是計算機的過零電壓子程序流程圖；
圖6是圖3計算機可執行指令的過載子程序流程圖；圖7是圖3計算機可執行指令的主子程序流程圖；圖8是圖7主子程序的正常斜坡啟動(ramp start)子程序流程圖；圖9是圖7主子程序的抽取啟動(pump start)子程序流程圖；圖10是圖7主子程序的恆電流啟動子程序流程圖；圖11是圖7主子程序的旁路子程序流程圖；圖12是圖7主子程序的停止子程序流程圖；圖13和13b是流過圖1反並聯SCR的電流及其電壓降隨時間變化的圖形表示；圖14是本發明電機控制系統的數據接口模塊的前視正視圖；圖15是圖14數據接口模決的簡圖；圖16是圖15數據接口微控制器的計算機可執行指令流程圖；圖17是圖16計算機可執行指令的主子程序流程圖；圖18是圖14數據接口模塊顯示的屏幕簡圖；圖19是圖16計算機可執行指令的增加/減少子程序流程圖；圖20是圖16計算機可執行指令的啟動子程序流程圖；圖21是圖16計算機可執行指令的停止子程序流程圖；圖22是本發明電機控制系統的接口模塊的前視正視圖；圖23是圖22接口模塊的簡圖；圖24是圖22接口模塊微控制器的計算機可執行指令流程圖；圖25是圖24計算機可執行指令的主子程序流程圖；圖26是本發明電機控制系統的按鈕模塊的等比例分解圖；圖27a-27c是圖26按鈕模塊的面板前視正視圖；圖28是圖26按鈕模塊的簡圖；圖29是圖28按鈕模決微控制器的計算機可執行指令流程圖。
具體實施方式
參考圖1，本發明的電機控制系統通常用參考號10表示。電機控制系統10包括主要的電機控制，例如軟啟動器14，圖2a-2b，該軟啟動器將AC感應電機16連接到AC電源18，如下面描述的。如圖1和圖2所示，軟啟動器14通過總線20連接到網絡。
電機控制系統10包括多個外圍電機控制，例如通過網絡接口24連接到網絡的用戶輸入和顯示單元22。類似地，可編程輸入/輸出模塊26通過網絡接口24連接到網絡。另外，按鈕模塊28通過網絡接口24連接到網絡。可以設想，電機控制系統10包括軟啟動器14以及用戶輸入和顯示模塊22、可編程輸入/輸出模塊26和/或按鈕模塊28的任意組合，這決定於用戶的預定考慮。
必需對軟啟動器14、用戶輸入和顯示模塊22、可編程輸入/輸出模塊26和/或按鈕模塊28之間通過網絡進行的通訊進行管理，以保證各電機控制之間的通訊順暢。因此，必需選擇對通過網絡傳輸的信號進行控制的協議，以便防止可能的信息包阻塞。協議可以是串行協議，這樣每個電機控制都可以通過傳統的通用異步接收機/發射機連接到網絡，每個信息包或信號都可以串行傳輸。
如常用的，AC感應電機16具有三個繞組。AC感應電機的每個繞組都通過電機端子36、38和40分別連接到相應的來自AC電源18的電源線30、32和34。還提供了反並聯矽可控整流器(SCR)或晶閘管開關42、44和46。每個晶閘管開關42、44和46包括一對反向連接的SCR，用於控制電壓降和流過的電流，還包括輔助電源線30、32和34，它們分別用於調節施加到AC交流電機16的電機端子36、38和40上的電流和電壓。或者，可以設想將晶閘管開關42、44和46與Δ環內的AC感應電機16的相應繞組並聯。
AC感應電機16的電機端子36、38和40上的端電壓、電源電壓VA、VB和VC、以及線電流IA、IB和IC都是相同的，只是相互之間有120°的相位差。例如，參考圖2b和13a-13b，比較電機端子36上的端電壓VT與AC電源18的線電流IA和電源電壓VA。如眾知的，電源電壓VA的波形是正弦的。當由相位控制進行控制時，除了在較小的持續時間為γ的非導通時間或凹陷期間，端電壓VT通常與電源電壓VA相同，其中凹陷γ存在於電源電壓VA的每個半波周期。凹陷γ在每次線電流IA下降為零時引入電源電壓VA。線電流IA保持為零直到凹陷γ終止，此時線電流IA繼續脈動的波形。
電源線電流IA受凹陷γ的持續時間的控制。在凹陷γ期間，將電機端子36連接到AC電源18的晶閘管開關42以開路電路方式工作，這樣在電機端子36看到的不是正弦電源電壓VA，而是內部電機產生的反向EMF電壓。反向EMF電壓通常等於電源電壓VA減去晶閘管開關42上的電壓降VAD。
如所眾知的，存在各種調節AC感應電機16到其工作速度的方法。在第一種方法中，線電流IA、IB和IC在一定的時間內持續增加。為了增加供給AC交流電機16的線電流IA、IB和IC，需要增加晶閘管開關42、44和46的導通期。隨著晶閘管開關42、44和46的導通期在每個半波周期內逐漸增加，在電機端子36、38和40上的電壓波形中的凹陷期γ就縮短了。另外，隨著晶閘管開關42、44和46的導通期的逐漸增加，電機16的轉動速度將加大，電機端子36、38和40上的反向EMF電壓也增加了。可以設想，一旦電機端子36、38和40上的反向EMF電壓超過預定值，AC感應電機將以全速轉動。如果電機電流下降到AC感應電機16的FLA(滿負載安培)，分別與相應的晶閘管開關42、44和46並聯的旁路接觸器50、52和54將順序閉合。隨著旁路接觸器50、52和54的閉合，AC感應電機16的電機端子36將直接通過電源線30連接到AC電源18，AC感應電機16的電機端子38將直接通過電源線32連接到AC電源18，AC感應電機16的電機端子40將直接通過電源線34連接到AC電源18。
或者，AC感應電機16可以通過向其提供恆電流而達到工作速度。如所眾知的，線電流IA、IB和IC滯後於電源電壓VA、VB和VC的相角θ由AC感應電機16的功率因子決定。供給AC感應電機16的線電流IA、IB和IC通過維持晶閘管開關42、44和46的導通期而維持，這樣就保持了凹陷γ的持續期。通過在預定的時間間隔內將供給AC感應電機16的線電流IA、IB和IC維持在預定值，AC感應電機16的功率因子的相角θ將隨著AC感應電機16的加速以及電機端子36、38和40上的反向EMF電壓分別接近電源電壓VA、VB和VC而減小。可以設想，一旦電機端子36、38和40上的反向EMF電壓超過預定值，那麼相應的旁路接觸器50、52和54將分別閉合，這樣AC感應電機16的電機端子36將直接通過電源線30連接到AC電源18，AC感應電機16的電機端子38將直接通過電源線32連接到AC電源18，AC感應電機16的電機端子40將直接通過電源線34連接到AC電源18。
在特定的應用中，其中AC感應電機16用於驅動抽取各種粘稠液體的各種類型水泵，為了在電機速度增加時限制AC感應電機16產生的扭矩的變化，通常需要特殊的AC感應電機16斜坡啟動過程(ramping)。為了在所謂的「抽取啟動」期間，在AC感應電機16加速的過程中保持近似恆定的扭矩，期望保持AC感應電機16的功率因子的相角θ。為了保持AC感應電機16的功率因子的相角θ恆定，根據用戶為AC感應電機16選擇的初始扭矩輸出T2計算凹陷γ的初始持續期。可以計算出凹陷γ的中心點和每個電源電壓VA、VB和VC的初始過零電壓之間的相角θ。已知凹陷γ的中心點，以及凹陷將在輔助線電流IA、IB和IC變為零時出現-換句話說，在負λ/2處，其中λ是新的凹陷寬度-晶閘管開關42、44和46將預選確定的中心點θ之後的λ/2持續期時觸發。結果，儘管凹陷λ的寬度發生變化，但是AC感應電機16的功率因子的相角θ保持恆定。
或者，「抽取啟動」可以通過α控制實現。在α控制中，晶閘管開關42、44和46分別在相應的電機端子36、38和40上出現零電源電壓之後再延時α度之後觸發。儘管這對於大多數應用是可以的，但是α控制導致少量電機不穩定。
根據本發明，為了在加速AC感應電機16的過程中提高穩定性，觸發角α可以按比例隨著相位滯后角φ的變化而變化，其中φ對於每個周期是不同的。(一個完整的周期等於360度)。這樣，後續觸發角α的比例變化將按照下述關係式進行αI＝αi-1+P(φI-φi-1) 等式1其中φi是相位滯後；φi-1是前一相位滯後；P是比例增益，通常在0.8和1.2之間；αi是新的觸發角；αi-1是前一觸發角。
然後利用積分增益控制觸發角α的緩慢隨時間變化的平均值。這可以通過向等式1添加額外的積分項實現αI＝αi-1+P(φI-φi-1)+I(αref-αI-1) 等式2其中I是積分增益；αref是期望的觸發角。
結果，如果連續觸發的觸發角α在電源半波周期中出現得太晚(即αref-αi-1＜0)，那麼等式2中的積分項為負。這將逐漸使連續觸發角α向前變化到預期位置。如果觸發角α在半波周期中出現得太早，那么正積分項將通過多次觸發逐漸使α增加到預期位置。
為了示出在抽取啟動過程中對凹陷γ的影響，等式2可以用連續凹陷角γ重寫。這可以通過將等式2兩邊同時減去φi實現αI-φI＝αi-1-φI+P(φI-φi-1)+I(αref-αI-1)＝αi-1-φI-1+φI-1+P(φI-φi-1)+I(αref-αI-1) 等式3這可以表述為
γI＝γI-1+(P-1)ΔφI+I(αref-αi-1) 等式4其中Δφi是連續電流過零的相位滯后角的變化(φi-φi-1)。
等式4示出為了實現AC感應電機16的平穩加速以便避免大的扭矩變化所需的對凹陷γ的調節。Δφi是連續電流過零的相位滯后角的變化(φi-φi-1)。為了逐漸增加扭矩，αref在AC感應電機16加速過程中逐漸減小。
再次設想，如果電機端子36、38和40上的反向EMF電壓超過預定值，相應的旁路接觸器50、52和54將分別閉合，這樣，AC感應電機16的電機端子36將直接通過電源線30連接到AC電源18，AC感應電機16的電機端子38將直接通過電源線32連接到AC電源18，AC感應電機16的電機端子40將直接通過電源線34連接到AC電源18。
一旦AC感應電機16處於全速轉動狀態，且旁路接觸器50、52和54閉合，監測旁路接觸器50、52和54，這樣如果一個或多個旁路接觸器斷開，那麼就觸發相應的晶閘管開關42、44或46，保證AC感應電機16通過相應的電源線30、32或34連接到AC電源18。
為了使軟啟動器14能按照前述方式工作，微處理器48將執行一些包含在計算機可執行指令60中的預定功能，見圖3。應當理解，儘管這些功能是以軟體實現的方式進行描述的，可以設想這些功能也可以用分立固態硬體以及固態硬體和軟體的組合實現。
參考圖2a，微處理器48通過收發機63連接到網絡。收發機63包括來自微處理器48的第一和第二輸入Txen和Tx，並具有一個到微處理器48的輸出Rx。收發機63允許微處理器48通過網絡向電機控制系統10的其它電機控制發送和接收信號。可以設想，收發機63是一種通用異步接收機/發射機，例如標準RS485收發機。
微處理器48具有多個與上述所選參數對應的輸入信號。這些輸入包括電源電壓VA、VB和VC和輔助線電流IA、IB和IC。晶閘管開關42、44和46上的電壓降VAD、VBD和VCD分別輸入到微處理器48。另外，電源線30、32和34的總線溫度TA、TB和TC分別輸入到微處理器48。輸入到微處理器48的電壓送到分壓器64，以便將提供的輸入信號幅度減小到可以接受的不會損壞微處理器48的輸入範圍內。線電流信號和溫度讀數送到濾波器65，以便確保微處理器48準確地讀取，消除其中的噪聲。
微處理器48還包括多個可編程輸入68a-68e和多個輸出70a-70b。例如，輸入68a連接到選擇設備(未示出)，激活選擇設備將使AC感應電機啟動。輸入68b和68c連接到相應的選擇設備(未示出)，激活選擇設備將使AC感應電機16啟動和停止，如下所述。輸出70a和70b可以連接到指示設備(未示出)，以便指示AC感應電機16的故障或指示AC感應電機16將要全速轉動。
參考圖3，在啟動微處理器48的過程中，為了使微處理器48執行計算機可執行指令60，微處理器48在方框74進行引導，在方框76進行初始化。參考圖4，在初始化過程中，微處理器48在方框77裝載對應於AC感應電機16的軟體參數和從網絡上的其它電機控制接收的參數，如以下所述。監測電源線30、32、34上的電源電壓VA、VB和VC，以便判斷電源線30、32或34是否錯誤地連接到AC感應電機16上，這樣會使相位順序反轉，方框78。如果相位順序沒有反轉，就結束初始化過程。類似地，如果在方框80相位順序反轉，但在方框82相位順序的監測失效，也結束微處理器48的初始化過程。然而，如果相位監測有效，微處理器48將終止AC感應電機16的啟動，並在方框84啟動輸出70a上的指示器，如上所述。
參考圖3，在方框76完成初始化之後，在方框86微處理器48執行過零電壓過程。參考圖5，微處理器48確定電源電壓VC的初始電壓過零，方框88。此後，測量VC的持續期，方框90。根據測量到的持續期，預測電源電壓VC的持續期，方框92。監測實際的持續期，以便判定電源電壓VC的實際持續期和預測持續期之間的任何差異，方框94。電源電壓VC的的實際過零點與電源電壓VC的預測過零點進行比較，方框94，確定電源電壓VC的實際電壓過零點和預測電壓過零點之間的差異。此後，根據先前確定的差異調節電源電壓VC的持續期值，方框96。給定電源電壓VC的持續期的調節值，就可以預測電源電壓VC的下一個電壓過零點，整個過程重複進行。電源電壓VC的預測持續期用於計算電源電壓VA和VB的持續期，其又用於判定觸發晶閘管開關42、44和46的正確觸發角。VA和VB的持續期是通過分別從VC的持續期上加上和減去120度計算出來的。
如圖3所示，根據其輸入，微處理器48判定在AC感應電機16上是否出現過載條件，方框98。參考圖6，微處理器48判定AC感應電機16上是否出現阻塞條件，方框100。如果在全速轉動條件下，線電流IA、IB和IC之和超過預定值一段預定的時間持續期，那麼在AC感應電機16上就出現阻塞條件。如果檢測到阻塞條件，微處理器48就停止AC感應電機16，如下所述。
另外，微處理器48判定AC感應電機16是否已經失速，方框102。如果在AC感應電機16加速時線電流IA、IB和IC之和超過預定值一段預定的時間持續期，就出現失速條件。如果在AC感應電機16加速的過程中出現失速條件，微處理器48就停止AC感應電機16，如下所述。
微處理器48監測電源線30、32和34的總線溫度TA、TB和TC，方框104，這樣，如果總線溫度TA、TB和TC超過預定值一段預定的時間持續期，微處理器48就停止AC感應電機16，如下所述。
微處理器48還監測AC感應電機16的熱過載條件，方框106。如果單根電源線30、32或34上的電源電壓或線電流的RMS值超過預定值一段預定的時間持續期，就發生熱過載。如果微處理器48在AC感應電機上檢測到熱過載條件，微處理器48就停止AC感應電機16，如下所述。
在過載子程序中，微處理器48還監測在電源線30、32或34上是否出現相位失衡，方框108。為了判定是否出現相位失衡，將電源電壓VA、VB和VC的RMS值與預定值進行比較，這樣電源電壓VA、VB和VC下降到低於正常RMS線電壓預定的百分比將使微處理器48判定相位失衡。如果微處理器48檢測到相位失衡，那麼就停止AC感應電機16，如下所述。
微處理器48還判定電源電壓VA、VB和VC的RMS電壓是否低於預定RMS線電壓，例如，低於正常RMS線電壓的50％，方框110。如果電源電壓VA、VB和VC的RMS電壓在預定時間內低於預定的RMS線電壓，就發生失相。如果微處理器48檢測到失相，微處理器48就停止AC感應電機16，如下所述。
見圖6，微處理器48在軟啟動器14工作過程中連續監測電機16的過載條件。如果在AC感應電機16上出現過載條件，如上所述，微處理器48就通過輸出70a為用戶提供信號，還可以通過網絡向其它電機控制提供信號，如下所述。
見圖3，微處理器48重複更新模擬測量值或到微處理器48的輸入，方框112。利用這些輸入，微處理器48在計算機可執行指令60的主程序中啟動、停止和控制AC感應電機16。
參考圖7和22，為了啟動AC感應電機16，為其提供初始電壓，以便克服AC感應電機16的轉動慣量。為了「反衝(kick)啟動」AC感應電機16，方框116，用戶選擇施加電壓的時間t1和AC感應電機16產生的扭矩T1。根據用戶為反衝啟動選擇的時間t1和扭矩T1，微處理器48計算相應的凹陷寬度γ，以便AC感應電機16可以基本上在整個預定時間持續期t1內提供用戶所選的扭矩T1。如果用戶不期望用反衝啟動啟動AC感應電機16，用戶就將反衝啟動的用戶選擇時間t1設定為零。完成反衝啟動之後，方框116，微處理器48調節凹陷寬度γ，以便響應用戶選擇的啟動扭矩T2，方框118。此後，微處理器48根據用戶選擇的方法啟動AC感應電機16，以便使AC感應電機全速轉動。用戶選擇以正常斜坡啟動，方框120，抽取啟動，方框122，或恆電流啟動，方框124，來啟動AC感應電機16。
在正常斜坡啟動期間，方框120，通過在用戶選擇的時間持續期t2內逐漸增加線電流IA、IB和IC，使AC感應電機16全速轉動。根據用戶選擇的初始扭矩設定T2，微處理器48計算AC感應電機16產生這種扭矩所需的初始線電流IA、IB和IC。初始線電流IA、IB和IC對應於凹陷γ的初始寬度。微處理器48產生分別觸發晶閘管開關42、44和46的觸發信號SA、SB和SC，在適當的時間產生凹陷γ。通過分別縮短在電機端子36、38和40看到的端子電壓的凹陷γ持續期，來分別逐漸增大晶閘管開關42、44和46的導通期，線電流IA、IB和IC線性上升。
成對地觸發晶閘管開關42、44和46，以便為線電流流進和流出AC感應電機16提供通路。此後，監測反向EMF電壓，方框132，如上所述，以便判定AC感應電機16是否全速轉動。如果AC感應電機16沒有全速轉動，方框134，且沒有超過用戶選擇的斜坡時間，方框136，微處理器48計算晶閘管開關42、44和46的下一觸發角α，以便進一步減小凹陷γ的持續期，並相應地觸發晶閘管開關42、44和46，如上所述。如果已經超過斜坡時間t2，且AC感應電機16沒有全速轉動，就停止AC感應電機16，如下所述。
如果AC感應電機在用戶選擇的斜坡時間t2內到達全速轉動，微處理器48在方框138迅速地縮短凹陷γ的持續期，同時在方框140監測線電流IA、IB和IC。如果線電流IA、IB和IC低於AC感應電機16的滿負荷安培值，微處理器48就產生輸出信號BA、BB和BC，以便分別關閉旁路接觸器50、52和54，方框142。通過關閉旁路接觸器50、52和54，執行旁路子程序，方框144。
或者，AC感應電機16以「抽取啟動」方式啟動，方框122。參考圖9，在抽取啟動過程中，方框122，隨著電機在用戶選擇時間t2的持續期內逐漸加速到全速轉動，AC感應電機16產生相對恆定的或逐漸增加的扭矩。根據用戶選擇的初始扭矩設定T2，微處理器48計算AC感應電機16產生這種扭矩所需的初始線電流IA、IB和IC。初始線電流IA、IB和IC對應於凹陷γ的初始寬度。微處理器48產生分別觸發晶閘管開關42、44和46的觸發信號SA、SB和SC，在適當的時間產生凹陷γ。晶閘管開關42、44和46的觸發角α的計算如上所述，由微處理器48進行，以便維持AC感應電機16產生的扭矩，方框146。
如上所述，晶閘管開關42、44和46必需成對地觸發，方框148，以便為線電流流入和流出AC感應電機16提供通路。此後，監測反向EMF電壓，方框150，如上所述，以便判定AC感應電機16是否全速轉動。如果AC感應電機16沒有全速轉動，方框152，且沒有超過用戶選擇的斜坡時間t2，方框153，微處理器48就計算晶閘管開關42、44和46的下一觸發角α，如上所述，方框146，以便維持AC感應電機16產生的扭矩，過程重複進行。如果超過斜坡時間t2，且AC感應電機16沒有處於工作轉速，就停止AC感應電機16，方框137，如下所述。
如果AC感應電機16在用戶選擇的斜坡時間t2內達到全速轉動，微處理器48就迅速地縮短凹陷γ的持續期，方框154，同時監測線電流IA、IB和IC，方框156。如果線電流IA、IB和IC低於AC感應電機16的滿負荷安培值，微處理器48就分別產生輸出信號BA、BB和BC，以便閉合旁路接觸器50、52和54，方框158。通過閉合旁路接觸器50、52和54，執行旁路子程序，方框144。
用戶可以選擇通過向其供給恆電流來啟動AC感應電機16，方框124。參考圖10，在恆電流啟動過程中，方框124，向AC感應電機16供給基本恆定的電流，以便在用戶選擇時間t2的持續期內將AC感應電機16加速到全速轉動。根據用戶選擇的初始扭矩設定T2，微處理器48計算初始線電流IA、IB和IC。為了維持供給AC感應電機16的恆定線電流IA、IB和IC，必需維持晶閘管開關42、44和46的導通期，也就是凹陷γ的持續期。如上所述，線電流IA、IB和IC對應於凹陷γ的寬度。結果，微處理器48計算維持凹陷γ的持續期的觸發角α，方框160，並產生分別觸發晶閘管開關42、44和46的觸發信號SA、SB和SC，在適當的時間產生凹陷γ，方框162。
如上所述，晶閘管開關42、44和46必需成對觸發，以便為線電流流入和流出AC感應電機16提供通路。此後，監測反向EMF電壓，方框164，如上所述，以便判定AC感應電機16是否全速轉動。如果AC感應電機16沒有全速轉動，方框166，且沒有超過用戶選擇的斜坡時間t2，方框168，微處理器48就計算晶閘管開關42、44和46的下一觸發角α，如上所述，方框160，以便維持供給AC感應電機16的電流，過程重複進行。如果超過斜坡時間t2，且AC感應電機16沒有全速轉動，就停止AC感應電機16，方框137，如下所述。
如果AC感應電機16在用戶選擇的斜坡時間t2內達到全速轉動，微處理器48就迅速地縮短凹陷γ的持續期，方框170，同時監測線電流IA、IB和IC，方框172。如果線電流IA、IB和IC低於AC感應電機16的滿負荷安培值，微處理器48就產生分別閉合旁路接觸器50、52和54的輸出信號BA、BB和BC，方框174。通過閉合旁路接觸器50、52和54，執行旁路子程序，方框144。
參考圖11，在旁路過程中，微處理器48監測反向EMF電壓，方框176。如果分別在晶閘管開關42、44和46上檢測到電壓降VAD、VBC或VCD，則分別使接觸器50、52或54開路，方框180。一旦檢測到電壓降，微處理器48就根據開路的旁路接觸器50、52或54，發送分別觸發晶閘管開關42、44和/或46的信號SA、SB和SC，方框182。此後，微處理器分別向相應的開路旁路接觸器50、52或54發送信號BA、BB和BC，試圖再次閉合開路的旁路接觸器，方框184。如果開路的旁路接觸器50、52或54閉合，方框186，AC感應電機16就繼續全速轉動，微處理器48繼續監測反向EMF電壓，方框176，以便嘗試著判定是否有一個旁路接觸器開路。
在開路的旁路接觸器沒有閉合，且沒有超過預定時間持續期的情況下，方框188，微處理器48根據開路的旁路接觸器50、52或54持續地觸發晶閘管開關42、44或46，以試圖使其閉合。如果開路的旁路接觸器50、52或54不能在預定的時間持續期內閉合，就停止AC感應電機16，方框137。
參考圖12，為了根據用戶命令或預定條件，如上所述，停止AC感應電機16，微處理器48通過分別檢測晶閘管開關42、44和46上是否存在電壓降VAD、VBD或VCD來初始地判定旁路接觸器50、52和54是否閉合。如果旁路接觸器50、52和54閉合，微處理器48就發送分別使旁路接觸器50、52和54開路的信號BA、BB和BC，方框192，這樣一旦旁路接觸器50、52和54開路，微處理器48就能立刻檢測到電壓降VAD、VBD和VCD。此後，微處理器48立刻發送分別觸發晶閘管開關42、44和46的信號SA、SB和SC。一旦旁路接觸器50、52和54開路，AC感應電機16就通過在用戶選擇時間t3的持續期內在電源電壓VA、VB和VC中增加凹陷γ來逐漸降低AC感應電機16的轉速。在經過用戶選擇時間t3的持續期之後，所有的晶閘管開關42、44和46都開路，方框196，這樣沒有任何電流或電壓供給AC感應電機16。此後，AC感應電機16在負載的作用下停止。在用戶不希望逐漸停止AC感應電機16的情況下，就通過將用戶選擇時間t3的持續期設定為零，來消除通過觸發晶閘管開關42、44和46來逐漸在電源電壓VA、VB和VC中增加凹陷γ的步驟。
再參考圖3，可以設想，AC感應電機16的微處理器48與連接到網絡的其它電機控制通訊，以便為某些原因而發送和接收信息包，如下所述。微處理器48周期性地通過收發機63向網絡發送輸出信號TXEN和TX，並通過收發機63從連接到網絡的其它電機控制接收輸入信號RX，方框198。
參考圖14-15，用戶輸入和顯示單元22包括連接到LCD顯示器210的微控制器200。可以設想，LCD顯示器210是標準的四行乘十字符的顯示器。用戶輸入和顯示單元22還包括連接到微控制器200的串行EEPROM212，和通過用參考號214表示的多個用戶輸入設備。在優選實施方案中，見圖16，用戶輸入設備214包括軸角編碼器216和四個按鈕開關218-221。
微控制器200通過收發機222連接到網絡。可以設想，收發機222是通用異步接收機/發射機，例如允許微控制器200發送和接收信息包的標準RS485收發機。
參考圖16，給出了存儲在微控制器200中的可執行指令流程圖。在開始處，方框224，微控制器200初始化與其連接的各項，開始搜索過程，方框228，以便將其標識發送給連接到網絡的其它電機控制，並搜索連接到網絡的其它電機控制。微控制器200通過收發機222向網絡發出搜索信號，並等待其它電機控制的回答。此後，微控制器200一直等待到搜索成功為止，方框230。如果搜索沒有成功，則重複該過程。然而，如果搜索成功，微控制器200就向電機控制系統10的主要的同類電機驅動器，例如自啟動器14，請求參數結構。參數結構是定義單個電機驅動參數的軟體使用的信息列表。
如果參數結構信息與主要的同類電機驅動器(軟啟動器14)的預編程資料庫不相符，就終止微控制器200上的可執行指令，因為沒有匹配的資料庫，方框232。然而，如果資料庫匹配，那麼就通過微控制器200下載參數結構信息，方框234，並保存在串行EEPROM212中。一旦成功地下載參數結構信息，還要下載與這些參數有關的數據值，方框236，並保存在RAM中。在完成這些步驟之後，微控制器200的可執行指令就指向主程序。
參考圖19，在主子程序中，方框238，微控制器200掃描輸入設備(軸角編碼器216和按鈕218-221)，以便判定是否發生了任何用戶操作，方框240。如果檢測到變化，方框242，微控制器200就執行與每個輸入設備相關的微控制器可執行指令，圖17-21。
輸入/菜單子程序，方框243，通過用戶按下「輸入/菜單」按鈕219進行初始化。參考圖17-18，按下「輸入/菜單」按鈕219，將在主菜單屏幕246和參數屏幕248之間切換LCD顯示器210上的顯示。在啟動之後，就一直顯示主菜單屏幕246，直到按下輸入/菜單按鈕219。在主菜單屏幕中，顯示了三個參數250a、250b和250c。箭頭252指向中間的顯示參數250b。主菜單屏幕的右下角顯示字符「輸入」，而屏幕的左下角顯示AC感應電機16的方向。可以設想，通過轉動軸角編碼器216，微控制器200將執行增加/減少子程序，方框251。在增加/減少子程序中，圖19，如果LCD顯示主菜單屏幕，方框265，轉動軸角編碼器216，主菜單屏幕246將滾動顯示存儲在串行EEPROM212中的參數列表，方框267。
按下輸入/菜單按鈕219，LCD顯示器210將觸發與箭頭252指示的參數250b對應的參數屏幕。在參數屏幕248中，LCD顯示器210的頂線260顯示與參數248的現有值對應的水平條圖形。第二條線262顯示存儲在RAM中的數據值和所選參數250b的相應刻度標記。第三條線顯示所選參數250b的名稱。第四條線264仍就在LCD顯示器210的左下角顯示電機方向，但右下角將讀為「主屏幕」，因為輸入/菜單219的新功能是將LCD顯示器210返回主菜單屏幕246。
參數屏幕248的第二條線262上示出的參數數據值可以是兩種類型，「可改變」或「計量」數據值。如果LCD顯示器正在顯示參數屏幕248，方框265，轉動軸角編碼器216，用戶只有在數據值是「可改變」值時才可以修改顯示數據值的計量值，方框269。如果數據值不是「可改變」值，那麼轉動軸角編碼器216將沒有作用。如果用戶改變了數據值，方框271，在按下輸入/菜單按鈕219而返回主菜單屏幕246時，微控制器200將向軟啟動器14的微處理器48發送用戶調節的數據值。此後，微控制器200返回主程序，方框273。
另外，一旦按下輸入/菜單按鈕219從主菜單屏幕246中選擇了參數250b，微控制器200就通過收發機222經網絡向主要的同類電機控制自啟動器14的微處理器48為所選參數250b的現有值發送請求，該值由微處理器48送回。
可以設想，開始按鈕220與電機方向按鈕218一起工作。用戶按下電機方向按鈕218將使LCD顯示器210的左下角在AC感應電機16的一系列預定方向設定，例如正向、反向、正向-慢速、反向-慢速之間循環，方框266。參考圖20，當方向設定為正向或反向模式時，按下啟動按鈕220將使微控制器200進入啟動子程序，方框268，並向主要電機控制，自啟動器14，發送控制信號，以便啟動或停止AC感應電機16，方框270，如上所述。當方向是正向-慢速或反向-慢速方向設定時，方框272，微控制器200就在放開啟動按鈕220時通過網絡向主要電機控制，自啟動器14，發送控制信號，放開276，以便按照用戶選擇的方向慢速啟動AC感應電機16。此後，啟動子程序結束，方框275。
參考圖21，一旦按下停止按鈕221，微控制器200就進入停止子程序，方框276，並立即向主要電機控制，軟啟動器14發送停止命令，方框278，以便停止AC感應電機16。一旦放開停止按鈕220，方框279，微控制器200就向主要電機控制，軟啟動器14發送停止按鈕放開命令，方框281。停止按鈕放開命令將阻止軟啟動器14再次啟動，直到放開停止按鈕221，無論微處理器48在輸入68b上是否收到啟動命令，或從網絡上的其它電機控制是否收到啟動命令。此後，終止停止子程序，放開283。
參考圖17，在完成上述子程序後，微控制器更新LCD顯示器210，方框285，並返回掃描輸入設備的步驟。
參考22-24，電機控制系統10包括具有通過收發機282連接到網絡的微控制器280的可編程輸入/輸出模塊26。可以設想，收發機282是通用異步接收機/發射機，例如標準RS485收發機。收發機282允許微控制器280通過網絡向其它電機控制發送和接收信號。可編程輸入/輸出模塊26還包括多個通常用參考號284表示的用戶輸入/輸出設備，和多個用參考號286表示的、也連接到微控制器280的LED。
見圖22，多個用戶輸入/輸出設備包括在第一阻塞開啟位置和第二斷開位置之間移動的第一跳線(dip)開關290。在阻塞開啟位置，微控制器280通過網絡向軟啟動器14的微處理器48發送控制信號，該信號指示微處理器48監測AC感應電機16上是否出現阻塞條件，如上所述。如果跳線開關290處於斷開位置，微控制器280就向軟啟動器14的微處理器48發送控制信號，指示微處理器48關閉微處理器48對在AC感應電機16上可能出現的阻塞條件的監測。如果跳線開關290處於阻塞開啟位置，並且軟啟動器14的微處理器48在AC感應電機16上檢測到阻塞條件，軟啟動器14的微處理器48就通過網絡向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發送報警信號，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通並點亮LED292。
第二跳線開關294在第一失速開啟位置和第二斷開位置之間移動。在失速開啟位置，微控制器280通過網絡向軟啟動器14的微處理器48發送控制信號，該信號指示微處理器48監測AC感應電機16上是否出現失速條件，如上所述。如果跳線開關294處於斷開位置，微控制器280就向軟啟動器14的微處理器48發送控制信號，指示微處理器48關閉微處理器48對在AC感應電機16上可能出現的失速條件的監測。如果跳線開關294處於失速開啟位置，並且軟啟動器14的微處理器48在AC感應電機16上檢測到失速條件，軟啟動器14的微處理器48就通過網絡向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發送報警信號，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通並點亮LED296。
第三跳線開關298在第一反相開啟位置和第二斷開位置之間移動。在反相開啟位置，微控制器280通過網絡向軟啟動器14的微處理器48發送控制信號，該信號指示微處理器48監測AC感應電機16上的相位是否顛倒，如上所述。如果跳線開關298處於斷開位置，微控制器280就向軟啟動器14的微處理器48發送控制信號，指示微處理器48關閉微處理器48對在AC感應電機16上可能出現的反相的監測。如果跳線開關298處於反相開啟位置，並且軟啟動器14的微處理器48在AC感應電機16上檢測到反相條件，軟啟動器14的微處理器48就通過網絡向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發送報警信號，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通並點亮LED300。
跳線開關302在第一手動復位位置和第二自動復位位置之間移動。在手動復位位置，微控制器280向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，指示微處理器48不要試圖在AC感應電機16由於過載或故障而停止之後重新啟動AC感應電機16，如上所述。跳線開關302處於自動復位位置，微控制器280向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，這樣軟啟動器14就自動地試圖在判定AC感應電機16出現過載或故障之後的預定持續期之後重新啟動AC感應電機16。
跳線開關304在第一正常啟動位置和第二抽取啟動位置之間移動。跳線開關304處於正常啟動位置，微控制器280向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，一接收到啟動命令就對AC感應電機16執行正常斜坡啟動，方框120，如上所述。跳線開關304處於抽取啟動位置，微控制器280向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，一接收到啟動命令就對AC感應電機16執行抽取啟動，方框122，如上所述。
跳線開關306在第一斜坡啟動位置和第二限制電流位置之間移動。跳線開關306處於斜坡啟動位置，微控制器280通過網絡向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，使微處理器48根據接收到的啟動命令對AC感應電機16執行正常斜坡啟動，方框120，或抽取啟動，方框122。跳線開關306處於限電流啟動位置，微控制器280向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，根據啟動命令對AC感應電機16執行恆電流啟動，方框124，如上所述。
可編程輸入/輸出模塊26還包括多個在電機16的啟動過程中調節各種時間持續期和扭矩值的電位計。電位計320允許用戶為通過軟啟動器14進行的AC感應電機16的反衝啟動設定時間持續期t1。通過轉動電位計320，電位計320上的電壓降將發生變化，這樣電壓降的幅度將對應於用於AC感應電機16的反衝啟動的預定時間持續期t1。例如，電位計320可以在表示軟啟動器14不執行AC感應電機16的反衝啟動的t1值零秒(0)和兩秒(2)之間轉動。根據電位計320的設定及其上的電壓降，微控制器280向軟啟動器14的微處理器48發送指令信號，以選定的時間持續期t1執行反衝啟動，如上所述。
電位計322允許用戶為通過軟啟動器14進行的AC感應電機16的反衝啟動設定最大扭矩值T1。通過轉動電位計322，電位計322上的電壓降將發生變化，這樣電壓降的幅度將對應於用於AC感應電機16的反衝啟動的用戶所選最大扭矩T1。例如，電位計322可以在與表示軟啟動器14不執行AC感應電機16的反衝啟動的零扭矩(0)對應的第一值和AC感應電機的足額直接在線啟動扭矩的90％之間轉動。根據電位計322的設定及其上的電壓降，微控制器280通過網絡向微處理器48發送指令信號，執行將AC感應電機16產生的扭矩斜坡到用戶選擇值T1的反衝啟動。
電位計324允許用戶為軟啟動器14設定將AC感應電機16斜坡到全速轉動的時間持續期t2。通過轉動電位計324，電位計324上的電壓降將發生變化，這樣電壓降的幅度將對應於用於將AC感應電機16由初始用戶選擇的扭矩值T2斜坡到與AC感應電機16在滿電壓下轉動對應的扭矩值的用戶選擇時間持續期t2。例如，電位計324在與0.5秒斜坡時間對應的值和與180秒斜坡時間對應的值之間轉動。根據電位計324的設定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發送指令信號，告訴微處理器48為了使AC感應電機16達到全速轉動所需的用戶選擇的時間持續期t2。
電位計326允許用戶在AC感應電機16反衝啟動之後設定初始扭矩值T2。通過轉動電位計326，電位計326上的電壓降將發生變化，這樣電壓降的幅度將對應於在反衝啟動之後由AC感應電機16產生的預定初始扭矩T2。例如，電位計326在與電機16在反衝啟動之後不產生扭矩的零扭矩(0)對應的值和與在滿電源電壓下轉動AC感應電機16所產生的扭矩值的100％的初始扭矩對應的值之間轉動。根據電位計326的設定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發送指令信號，使初始扭矩等於用戶選擇的初始扭矩T2。
電位計328允許用戶為了在停止AC感應電機16的過程中逐漸增加凹陷γ的持續期而設定時間持續期t3，如上所述。通過轉動電位計328，電位計328上的電壓降將發生變化，這樣電壓降的幅度將對應於為逐漸停止AC感應電機16而設定的用戶選擇時間持續期t3。例如，電位計328在與電機16不是逐漸停止的零秒(0)對應的值和與60秒對應的值之間轉動。根據電位計328的用戶選擇設定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發送指令信號，使AC感應電機16在斷開旁路接觸器50、52和54之後、在斷開晶閘管開關42、44和46之前的時間持續期t3內以上述方式逐漸停止。
電位計330允許用戶通知微處理器48AC感應電機16的滿負荷安培額定值。通過轉動電位計330，其上的電壓降將發生變化，這樣電壓降的幅度將對應於AC感應電機16的預定滿負荷安培額定值。根據電位計320的設定及其上的電壓降，微控制器280向微處理器48發送指令信號，通知微處理器48AC感應電機16的滿負荷安培額定值。
可編程輸入/輸出模塊26還包括第一和第二斷開保護類別跳線開關332和334。每個斷開保護類別跳線開關332和334都可以在第一和第二位置之間移動。斷開保護類別跳線開關332和334的位置組合允許用戶為微處理器48設定斷開保護類別，異步監測AC感應電機16上的熱過載。根據斷開保護類別開關332和334的設定的組合，微控制器280向微處理器48發送指令信號，該信號在判定AC感應電機16上是否出現熱過載時用於向微處理器48指示期望的斷開保護類別。可編程輸入/輸出模塊26還包括通知用戶在AC感應電機16上出現熱過載條件的LED336。根據AC感應電機16上的熱過載條件，微處理器48向微控制器280發送指令信號，通知微控制器280熱過載條件。由此，微控制器280接通LED336，以便通知用戶。
可編程輸入/輸出模塊26還包括熱過載LED337。如上所述，微處理器48還監測AC感應電機16上的熱過載條件，方框106。如果微處理器48在AC感應電機16上檢測到熱過載條件，軟啟動器14的微處理器48就通過網絡向可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280發送報警信號，這樣可編程輸入/輸出模塊26的微控制器280就接通並點亮熱過載LED337。
參考圖24，提供了存儲在微控制器280中的用戶可執行指令流程圖。在開始處，方框340，初始化微控制器280，方框342。此後，微控制器280開始搜索過程，方框344，以便向與網絡相連的其它電機控制發送其標識，並搜索連接到網絡的其它電機控制。微控制器280通過收發機282在網絡上發送搜索信號，並等待其它電機控制的回答，方框346。如果搜索沒有成功，就重複該過程。然而，如果搜索成功，微控制器280就執行其計算機可執行指令的主子程序，方框347。
參考圖25，給出了存儲在微控制器280中的計算機可執行指令的主子程序流程圖。在主子程序中，方框347，微控制器280掃描跳線開關，方框348，並根據來自軟啟動器14的微處理器48的指示或報警信號更新阻塞LED292、失速LED296、反相LED300、過載LED336和熱過載LED337，方框350。如果微控制器280通過網絡接收到來自軟啟動器14的微處理器48的數據請求，方框352，微控制器280就處理來自微處理器48的請求，方框354，掃描電位計，方框356，並將關於電位計和跳線開關位置的的請求信息發送給軟啟動器14的微控制器48，如上所述。
參考圖26，按鈕模塊28包括支撐多個跳線開關362a-h和多個按鈕開關364a-f的殼體360。蓋層366覆蓋在殼體360的上表面368上。蓋層366包括六個分別覆蓋並對應按鈕開關364a-f的按鈕部分370a-f。
參考圖28，按鈕364a-f和跳線開關362a-h一般用參考號372表示。輸入設備372連接到微控制器374，微控制器依次地通過收發機376連接到網絡。可以設想，收發機376是通用異步接收機/發射機，例如標準RS485收發機。見圖27a-c和28，可以將多個LED378a-f連接到微控制器374，一般指示各種電機參數的狀態，如下所述。LED378a-f分別對應於按鈕364a-f，並且就是按鈕附加的位置。
可以設想，跳線開關362a-h的設定的每一種組合都對應於一種唯一的分配按鈕364a-f和LED378a-f的組合。這樣，通過調節跳線開關362a-h的設定，微控制器374就可以根據按下的按鈕364a-f向電機控制系統10的其它電機控制發送不同的預編程指令信號，並將根據從電機控制系統10的其它電機控制的某一個接收到的命令接通不同的LED378a-f。例如，提供蓋層366a-c。每個蓋層對應於跳線開關362a-h的不同設定，因此對應於按鈕364a-f和LED378-f的不同分配。
參考圖27a，按鈕364a、364c和364d沒有進行分配，因此蓋層366上的按鈕部分370a、370c和370d沒有標記。根據跳線開關362a-h的設定的組合，按鈕364b也沒有進行分配，但是如果關閉電機控制系統10，微控制器374將接通LED378b。這樣，蓋層366的按鈕部分370b將具有指示這種分配的標記。
響應於按鈕364e的按下，微控制器374向軟啟動器14的微處理器48發送啟動命令。微控制器374根據按鈕364e的按下接通LED378e，一般警告用戶微控制器374已經發送了啟動命令。提供了蓋層366的按鈕部分370e，其上的標記指示按鈕364e的功能。
類似地，根據跳線開關362a-h的設定的組合，按下按鈕364f將使微控制器374向軟啟動器14的微處理器48發送停止命令，一般停止AC感應電機16，如上所述。一旦按下按鈕364f，微控制器374就接通378f，以便警告用戶微控制器374已經發出停止命令。蓋層366的按鈕部分370f具有標識按鈕364f功能的標記。
圖27b-c對應於根據跳線開關362a-h的設定的組合而對按鈕364a-f和LED378a-f進行的不同分配。按鈕部分370a-f上的標記對應於按鈕364a-f和LED378a-f的分配。圖27a-c是分配按鈕364a-f和LED378a-f的示例，並不是限定為根據跳線開關362a-h的設定的組合而分配按鈕370a-f和LED378a-f的所有可能性。
參考圖29，給出了按鈕模塊28的微控制器374執行的計算機可執行指令流程圖。在開始處，初始化微控制器374，方框380。在初始化過程中，清除微控制器374的RAM組；設定微控制器374的輸入和輸出埠及其數據方向寄存器；初始化通訊變量和時鐘寄存器。
初始化之後，微控制器374開始搜索過程，方框382，以便向連接到網絡的其它電機控制發送其標識，並搜索連接到網絡的其它電機控制。微控制器374通過收發機376在網絡上發送搜索信號，直到微控制器374接收到來自連接到網絡的其它電機控制中的每一個的響應為止，方框384。
在等待來自連接到網絡的其它電機控制的響應時，微控制器374將以預定的數據間隔，方框386，掃描按鈕364a-f，以便判定是否按下按鈕364a-f中的一個。可以設想，如果對於超過預定數目連續掃描，微控制器374都檢測到按鈕364a-f按下，微控制器374就可以檢測到按鈕364a-f被粘住了。
如果微控制器374接收到來自連接到網絡的其它電機控制中的一個的指令信號，方框390，微控制器374就判定該指令信號是否需要接通LED378a-f。根據對這種來自連接到網絡的同等電機控制的指令信號的接收，微控制器374就更新或接通相應的LED378a-f，方框392，如上所述。
如果微控制器374正確地通過收發機376連接到網絡，方框394，如果迅速按下按鈕364a-f中的一個，方框396，微控制器374將根據跳線開關362a-h的設定向網絡上的適當電機控制發送指令信號，方框398，以便執行用戶期望的命令。類似地，如果微控制器374接收到來自連接到網絡的其它電機控制中的一個的有效信號，方框400，微控制器374就處理接收到的信號，並對其進行解釋，方框402，以便執行命令。
微控制器374還可以接收來自連接到網絡的其它電機控制中的一個的搜索信號，方框404。如果微控制器374正確地通過收發機376連接到網絡。微控制器374就向發送搜索信號的相應電機控制發送識別其自身的響應，方框408。
各種實現本發明的模式都認為是屬於下述權利要求
特別指出的並清楚地被視為本發明的主體聲明權利的範圍之內。
權利要求
1.接口模塊(26)，允許用戶利用電機控制系統(14)為電機(16)的啟動、停止和運轉設定工作參數，電機控制系統(14)連接到通訊網絡，包括為電機控制系統(14)提供指令信號的微控制器(280)，所述指令信號設定電機(16)的工作參數；至少一個連接到微控制器(280)且可以在第一斷開位置和第二導通位置之間移動的使能開關(290，294，298)，其中所說的使能開關向微控制器(280)提供控制信號，響應於所述控制信號，微控制器(280)產生指令信號，以指令電機控制系統(14)監視電機(16)上的預定的工作狀態；至少一個連接到微控制器(280)且可以在第一位置和第二位置之間移動的功能開關(302，304，306)，功能開關(302，304，306)向微控制器(280)提供響應於其位置的對應控制信號，使得微控制器(280)根據從功能開關(302，304，306)來的控制信號產生指令信號，以指令電機控制系統執行電機(16)的預定的功能；一個連接到微控制器(280)的反衝啟動控制器(320)，它允許用戶設置一個時間間隔(t1)，其中電機控制系統(14)在啟動期間向電機(16)提供增大的電壓以克服電機(16)的慣性和改變電壓的幅值，並相應地向微控制器提供至少一個控制信號，其中所述微控制器(280)響應於所述至少一個從所述反衝啟動控制器(320)接收的控制信號產生至少一個指令信號，以使啟動電機時指令所述電機控制系統；以及將微控制器(280)連接到通訊網絡的通訊連結(282)，通訊連結(282)通過通訊網絡將指令信號從微控制器發送到電機控制系統。
2.權利要求
1的接口模塊(26)，其中還包括連接到微控制器為用戶提供可視化顯示的可視化顯示結構，其中通訊連結通過通訊網絡接收從電機控制系統來的數據包，並將數據包提供到微控制器，使得根據微控制器所接收到的預定數據包，所述微控制器激活所述可視化顯示結構。
3.根據權利要求
1的接口模塊(26)，其中至少一個使能開關包括連接到微控制器(280)且可以在第一導通位置和第二斷開位置之間移動的跳閘選擇設備(290，294，298)，在第一導通位置，電機控制系統(14)根據電機上的預定條件使電機跳閘，在第二斷開位置，電機控制系統(14)根據電機上的預定條件繼續電機的運行。
4.權利要求
1的接口模塊(26)，其中所述的至少一個功能開關包括連接到微控制器(280)且可以在第一手動復位位置和第二自動復位位置之間移動的復位選擇設備(302)，在第一手動復位位置，如果電機(16)跳閘，就必需手動重新啟動電機，在第二自動復位位置，在電機(16)跳閘之後的預定時間持續期之後電機控制系統(14)自動重新啟動電機。
5.權利要求
1的接口模塊(26)，其中所述的至少一個功能開關包括連接到微控制器(280)且可以在第一啟動位置和第二啟動位置之間移動的第一啟動選擇設備(304，306)，在第一啟動位置，電機控制系統(14)在啟動電機(16)的過程中向電機(16)供給恆定能量，在第二啟動位置，在啟動電機(16)的過程中供給電機(16)的能量隨著時間增加。
6.權利要求
1的接口模塊(26)，其中還包括連接到微控制器的第一和第二跳閘類別選擇設備(332，334)，根據電機控制系統使電機跳閘之前在電機上可存在的過載條件的時間持續期每個跳閘類別選擇設備可以在第一和第二位置之間移動，跳閘類別選擇設備根據其位置向微控制器提供相應的控制信號，微控制器響應於從跳閘類別選擇設備接收的控制信號產生指令信號，以便就一個選擇時間持續期對電機控制系統作出指令，該時間持續期是在電機控制系統使電機跳閘之前在電機上可存在的過載條件的時間持續期。
7.權利要求
1的接口模塊(26)，其中所述反衝啟動控制器包括具有用戶選擇阻抗的第一反衝啟動電位計(320)，反衝啟動電位計(320)上的用戶選擇阻抗確定在克服電機(16)的轉動慣量的啟動過程中電機控制系統(14)為電機提供上升電壓的時間持續期。
8.權利要求
6的接口模塊(26)，其中反衝啟動控制器還包括第二反衝啟動電位計(322)，以便在所述時間持續期內通過電機控制系統(14)調節供給電機的電壓幅度。
9.權利要求
1的接口模塊(26)，其中還包括連接到微控制器並可在對應於電機全速運轉的第一位置和完全停止的第二位置之間移動的減速控制器，它向微控制器提供對應於其位置的至少一個控制信號，使微控制器根據從減速控制器接收的所述的至少一個控制信號產生至少一個指令信號，向電機控制系統提供用戶選擇的電機減速時間。
10.權利要求
1的接口模塊(26)，還包括連接到微控制器和在對應於電機的預定滿負荷電流設定的多個位置之間移動的電流設定設備(330)，它向微控制器提供至少一個對應於其位置的控制信號，使得微控制器根據從電流設定設備接收的所述的至少一個控制信號產生至少一個指令信號，向電機控制系統(14)提供電機的一個選擇的滿負荷電流設定。
11.根據權利要求
1的接口模塊，其中還包括連接到微控制器的電機斜坡控制器，電機斜坡控制器使用戶可以設置電機控制系統將電機斜坡啟動到其工作轉速的時間持續期，和確定供給電機的初始功率值，和相應地提供至少一個控制信號到微控制器，其中微控制器響應於從電機斜坡控制器接收的所述的至少一個控制信號產生至少一個指令信號以指令電機控制系統。
12.一種接口模塊(26)，允許用戶設定由電機控制系統(14)驅動的電機的工作參數，電機控制系統(14)連接到網絡，包括為電機控制系統(14)產生指令信號的微控制器(280)；通訊連結(282)，將微控制器(280)連接到網絡，以便通過網絡由電機控制系統(14)接收數據包，並將數據包提供到微控制器(280)，通過網絡將指令信號由微控制器(280)發送到電機控制系統(14)；連接到微控制器(280)的可視化顯示結構(286)，以便根據微控制器(280)由通訊連結(282)接收到的預定數據包為用戶提供可視化顯示；一個連接到微控制器(280)的反衝啟動控制器(320)，它允許用戶設置一個時間間隔，其中電機控制系統(14)在啟動期間(t1)向電機(16)提供增大的電壓以克服電機(16)的慣性和改變電壓的幅值，並相應地向微控制器(280)提供至少一個參數信號，其中所述微控制器(280)響應於所述至少一個從所述反衝啟動控制器(320)接收的所述的至少一個參數信號產生至少一個指令信號，啟動以指令所述電機控制系統對電機的啟動；和連接到微控制器的電機斜坡控制器(324)，電機斜坡控制器(324)使用戶可以設置電機控制系統(14)將電機(16)斜坡啟動到其工作轉速的時間持續期(t2)，和確定供給電機(16)的初始功率值，和相應地提供至少一個參數信號到微控制器(280)，其中微控制器(280)響應於從電機斜坡控制器(324)接收的所述的至少一個參數信號產生至少一個指令信號以指令電機控制系統(14)。
13.權利要求
12的接口模塊(26)，其中電機斜坡控制器包括具有用戶選擇阻抗的第一斜坡電位計(326)，斜坡電位計(324)上的用戶選擇阻抗確定電機控制系統(14)使電機(16)斜坡啟動到其工作轉速的時間持續期。
14.權利要求
13的接口模塊(26)，其中電機斜坡控制器包括具有用戶選擇阻抗的第二斜坡電位計(326)，第二斜坡電位計(326)上的用戶選擇阻抗確定供給電機(16)的初始功率值，由此電機控制系統(14)使電機斜坡啟動到其工作轉速。
15.根據權利要求
12的接口模塊，其中所述選擇裝置包括具有用戶確定電壓的電位計，電位計上的電壓為一預定的參數信號，此信號對應於電機要斜坡啟動的時間持續期和供給電機的初始功率值兩者之一的設置。
16.權利要求
12的接口模塊，其中所述微控制器包括通用異步接收器/發送器。
17.權利要求
16的接口模塊，其中通訊連結包括與微控制器的通用異步接收器/發送器的連接和與通訊網絡連接的收發器。
18.權利要求
12的接口模塊，其中可視化顯示結構包括多個發光二極體，每個發光二極體對應於電機上的一個預定的錯誤條件。
19.權利要求
12的接口模塊，其中微控制器包括將接收的參數信號轉換為對應的數字參數信號的模數轉換器。
20.權利要求
12的接口模塊，其中電機斜坡控制器包括具有多個用戶選擇位置的一個選擇裝置，選擇裝置的每個位置設置電機的斜坡啟動的時間持續期和傳送到電機的初始功率值。
21.權利要求
20的接口模塊，其中所述選擇裝置包括具有用戶確定電壓的電位計，電位計上的電壓是對應於電機的斜坡啟動的時間持續期和傳送到電機的初始功率值兩者之一的設置的參數信號。
專利摘要
接口模塊(26)允許用戶遙控設定由電機控制(14)驅動的電機(16)的工作參數。接口模塊(26)包括具有多個與其相連的輸入設備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)的微控制器(280)。每個輸入設備(290、294、298、302、304、306、320、324、326、328、330、332和334)為微控制器(280)提供控制信號，相應地，微控制器據此產生指令信號。通訊連結通過網絡將指令信號由微控制器(280)發送到電機控制(14)。
文檔編號G05B19/10GKCN1237699SQ00104004
公開日2006年1月18日 申請日期2000年3月10日
發明者C·T·楊格, T·M·魯赫蒂, E·W·林斯克 申請人:易通公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan