一种互联网智能软启动器的制作方法

本发明涉及交流异步电动机技术领域，具体是指一种互联网智能软启动器。

背景技术：

交流异步电动机以其优越的性能已被广泛应用于现代化的工农业生产和国防科技领域中。根据国标《gb-50055通用用电设备配电设计规范》的规定，软启动器成为大功率异步电动机必不可少的起动装置。迄今已有不少企业和单位对软启动器做了深入的研究，但是基于互联网的时代，在继续深入研究新型软启动器控制方法的基础上还需要从不同的角度充分发挥软启动器的功能。

经过阅读大量文献和工程实践，发现在现代化的工业中，软启动器以基于晶闸管的电力电子装置为主，该种起动装置结构简单，可靠性强。为了安装和操作方便，工业中一般都是：①每一台电动机专门配置一台软启动器。②软启动器间相互没有联系，信息不能共享。③软启动器功能单一，不具备智能辨识电动机参数功能。④软启动器不能根据电动机参数自适应匹配起动参数起动电动机。⑤软启动器不具备检测电动机震动的功能。⑥企业工程中所以的软启动器缺乏物联网功能，不能合理分配并充分利用软启动器，从而实现一机多用的功能。⑦软启动器数据采集之后无法上传到服务器，缺乏移动端的数据显示和数据分析。未来的软启动器必须是多功能化、自适应启动、具备物联网和互联网功能的智能装置。

技术实现要素：

本发明提供了一种互联网软启动器，以解决目前软启动器功能单一、个体独立、不具备电动机震动检测、无法实现互联网为服务器上传数据和在移动app上显示和分析数据的问题。

本发明提供的技术方案为：一种互联网智能软启动器，包括互联网智能软启动器、液晶显示面板、无线传感模块、服务器、移动端app、pc端上位机、电压检测、电流检测、数字式温度传感器、遥控器、三轴加速度传感器和大数据处理中心，所述互联网智能软启动器包括电机参数辨识和自适应起动，通过电压检测、电流检测获得起动基本数据，所述数字式温度传感器采集软启动晶闸管的温度，所述三轴加速度传感器通过检测电动机三个维度的震动情况间接获得电动机的工作过程，所述遥控器用于手持操作互联网智能软启动器，所述液晶显示面板显示互联网智能软启动器上所有信息，所述互联网智能软启动器上的主控器通过串口与无线传感器模块的控制器通信，所述无线传感模块与服务器为数据双向传输。

互联网智能软启动器，为本发明的主体，基于三相反并联晶闸管主电路，以fpga、arm或dsp为主控制器，通过模糊控制或神经网络控制算法实现电动机的参数辨识，自适应启动和多种起动与停车方式。

电压、电流霍尔传感器或互感器检测电压、电流信号，通过电压和电流信号可以实现电动机的限流起动和保护功能。

三轴加速度传感器水平固定于电动机上，用于检测电动机的震动信号，利用电动机三个方向的震动信号协同电压和电流信号判断电动机的工作情况。

数字式温度传感器，放置于晶闸管散热片上，通过检测温度结合电动机起动时间和起动电流计算发热量，进而间接估算电动机温度，防止电动机过热烧毁。

遥控和液晶显示面板，遥控器属于专用产品，一台软启动器匹配一个遥控器，也只有在遥控器输入每一个软启动器的唯一编码之后才能使用该遥控器操作对应的软启动器。遥控设置有清除按键，用于清除上次输入的编码。然后该遥控器还可以去与另一台软启动器匹配。而液晶显示面板能利用汉字显示更多的信息，包括系统自检信息、起动电压和电流信息、温度、警告、错误类型和解决方法。

无线传感soc，即用于无线传感模块的片上系统，如cc2530、cc2540等，该无线模块置于软启动器内，通过串口直接与软启动器主控制器传输数据。片上系统利用基于无线传感模块zigbee、rf4ce或6lowpan传输协议实现将软启动器的电压、电流、故障代码、温度和起动时间等信息上传到服务器，利用存储的数据通过大数据分析进而获得所需要结论。如软启动器寿命预测、电动机寿命预测、软启动器最佳起动电流、最大起动负载、最高效节能的起动方式和最软启动器或电动机的故障预判等。

服务器与上位机，软启动器上传到服务器的数据保存于服务器的数据库中，上位机通过实时显示软启动器工作过程的信息并在电动机起动完成或出现故障之后及时显示问题并给出问题的预估处理方法。同时上位机会根据上传的数据计算电动机的电磁转矩和电动机转子转速等信息并显示，服务器通过后台的大数据处理和分析把电动机累计使用时间、最大电压、最大电流、最小起动电流方式、最快速起动方式和最大起动转矩方式记录下来，可以通过方位后台的方式获取相关数据。

服务器与移动端app，软启动器把起动过程的相关数据上传到服务器，移动端app通过无线网络或数据流量访问服务器实时获取软启动器工作过程的关键数据，如起动电压、电流、起动时间、故障信息和温度等，同时app还可以访问服务器获取服务器通过大数据处理得到的总结性信息，如最佳起动电压、最佳起动负载和最高效的使用方式等。

本发明的互联网智能型软启动器与现有软启动器技术相比，具有以下的优点：

本发明基于物联网技术，通过无线传感模块把软启动器与软启动器间、软启动器与pc上位机、软启动器与移动端app连接起来，共享数据，共同为一个工厂或生产线上所有需要软起动的电动机提供多种安装和工作方式，如最少需要软启动器的台数、最安全的接线(软启动器共用)方式和最节能的使用方法等。同时该发明通过增加的无线传感模块可以把软启动器工作过程的数据上传到服务器，实现了对软启动器的时间直接监控，间接反映出电动机的工作情况，防止出现软启动器故障或不正常运行导致电动机损坏的问题。而且服务器通过后台的大数据处理获得软启动器的最佳起动电流、最佳起动负载和最大连续工作时间等。

整体而言，本发明公开了一种互联网智能软启动器，从根本上解决了软启动器信息不能共享，故障不能总结，故障问题不能预测，不正常工作带来的一系列问题。优化了电动机的使用，通过前提的使用，在互联网大数据的利用下可以提供多种后期改进的技术解决方案。

附图说明

图1为互联网智能软启动器结构框图。

图2为以服务器为中心的互联网智能软启动器的连接框图。

图3为互联网智能软启动器程序流程图。

如图所示：1、互联网智能软启动器，2、液晶显示面板，3、无线传感模块，4、服务器，5、移动端app，6、pc端上位机，7、电压检测，8、电机参数辨识，9、自适应起动，10、电流检测，11、数字式温度传感器，12、遥控器，13、三轴加速度传感器，14、大数据处理中心。

具体实施方式

为了能够更加清晰地描述本发明的具体内容，结合附图，通过具体实施例来进行进一步描述。

如图1所示为所述互联网智能软启动器的结构框图，包括：互联网智能软启动器1通过电压检测7、电流检测10获得起动的基本数据；数字式温度传感器11采集软启动器晶闸管的温度，防止软启动器工作过热而烧毁；三轴加速度传感器13通过检测电动机三个维度的震动情况间接获得电动机的工作过程；遥控器12用于手持操作互联网智能软启动器，避免了按键操作带来的触电危险；液晶显示面板2属于人机交互界面，显示软启动器的所有信息，包括各种警告和处理方案等；电动机参数辨识8和自适应起动9属于互联网智能软启动器的功能，电机参数辨识8是通过电流断续期间检测转子反电动势获得转子转速估算值，再根据相关公式可进一步得到电动机的其他参数，而自适应起动9则是根据电机参数辨识获取电动机的关键参数后根据预设的限流、起动时间和上限温度值等设定最佳起动触发角和触发角随时间的变化曲线；软启动器主控制器通过串口与无线传感模块3的控制器通信，无线传感模块3通过无线网络与服务器4连接并上传相应的数据；pc端上位机6和移动端app5通过访问服务器获取所需的数据，同时pc端上位机6和移动端app5也可以通过发送相应的命令去控制互联网智能软启动器。

上述所述的互联网智能软启动器1，其主控制器可以是arm，如stm32f3、f4系列，可以是dsp，如dsp2833x系列，可以是fpga，如altera的cyclone系列。通过主控制器adc端口采集电压7和电流10的信号；通过io端口采集数字式温度传感器11、三轴加速度传感器13和遥控器12的信号，并经主控制器处理做相应的动作；通过液晶显示面板2显示互联网智能软启动器1设置参数、系统自检、软起动、软停车和制动停车过程的关键信息，同时显示可能出现的故障信号及其处理方式；通过无线传感模块3实现互联网软启动器1的数据上传、数据共享和大数据分析等。

上述所述的无线传感模块3可以是cc25xx系列zigbee模块，基于6lowpan或wifi的无线网络，其通过串口与互联网智能软启动器1通信，无线传感模块3通过无线网络与服务器4连接，给服务器上传数据。服务器4通过自建的数据库存储接收到的信号，移动端app5和pc端上位机6通过网络访问数据库的数据，而电动机起动过程的关键故障信号则首先在移动端app5和pc端上位机6上显示。通过服务器4中数据做大数据处理与分析得出电动机起动、停车过程的总体趋势，如通过温度的检测可以得出最大起动电流，通过起动电流、起动时间和起动过程温度的检测与分析得出最大负载转矩，通过故障信号的检测结合诸如起动电压、起动电流、起动过程温度和起动时间等给出故障缘来和解决方案，通过综合分析软启动器总的工作时间、工作电流和工作温度等信号预测软启动器各部件的使用寿命等。

上述所述的服务器4拥有自建的数据库，用于存储所有接收到的数据，其连接框图如图2所示。即服务器4与一共工厂或多个工厂的互联网智能软启动器相连，服务器4与互联网智能软启动器的连接通信属于双向通信，服务器4接收来自所有连接软启动器的数据，并保存于数据库中；服务器4与pc端上位机6相连，pc端上位机6可以访问服务器获取所要的数据，也可以发送命令给服务器，再通过服务器发送给互联网智能软启动器，从而间接控制互联网智能软启动器；服务器4与移动端app5相连，移动app携带更方便，能实时掌握所连接软启动器的工作情况，移动端app5可以访问服务器获取所要的数据，也可以发送命令给服务器，再通过服务器发送给互联网智能软启动器，从而间接控制互联网智能软启动器；服务器4最为关键的是大数据处理中心14，服务器4与大数据处理中心14相连，大数据处理中心14通过软件分析服务器4数据库中的数据可以得出关键的信息，如通过温度的检测可以得出最大起动电流，通过起动电流、起动时间和起动过程温度的检测与分析得出最大负载转矩，通过故障信号的检测结合诸如起动电压、起动电流、起动过程温度和起动时间等给出故障缘来和解决方案，通过综合分析软启动器总的工作时间、工作电流和工作温度等信号预测软启动器各部件的使用寿命等，再把这些信息存储于服务器中供pc端上位机6和移动端app5访问。

上述所述的互联网智能软启动器，其工作流程如图3所示。首先，给软启动器系统上电，系统程序自我检测，包括外接传感器、无线网络模块、与服务器的通信，检测系统电压是否正常等，检测完成后会首先给服务器发送数据。若系统检测结果有误，则程序进入错误处理和显示函数，显示错误缘来和预估处理方式；若系统自检都显示正常，则程序进入互联网智能软启动器参数设置模式，选择相应的起动模式，是否需要电动机参数辨识等，其中参数设置可以来自手持遥控器、上位机或移动app等。完成上述步骤之后程序判断是否需要智能软起动，若否则进入传统起动模式，若是则程序进入智能起动模式，互联网智能软启动器首先开始电动机参数辨识，然后自适应选择触发角、起动时间，并开始按算法发送触发脉冲。在电动机起动的过程中互联网智能软启动器会一直检测电动机电压和电流等参数是否正常，并与服务器保持数据传输。若检测电动机参数不正常，则程序进入相应的错误处理函数以保护电动机和负载的安全，若检测电动机参数正常，则程序按算法继续变化触发角，直到判断触发角减小到0后，系统再次检测互联网智能软启动器的各项数据，若检测数据正常则电动机完成起动并结束起动后闭合旁路接触器和断开软启动器，若检测数据不正常则电动机进入错误处理函数并显示错误缘来和预估处理方案。同时把检测结果上传到服务器，服务器把接收到的数据通过大数据处理与分析后存储于服务器，pc端上位机和移动端app等通过访问服务器获取需要的数据的同时也可以发送命令通过服务器传输到互联网智能软启动器。

整体而言，互联网智能软启动器上电自我检测，检测有误则通过显示界面、pc端上位机或移动端app显示检测的结果。检测无误后进入参数设置界面，软启动器接收来自手持遥控器、pc端上位机或移动端app的信号，根据接收到的信号设置软启动器的相关参数。设置完成后系统再次进入自我检测程序，有误则继续提醒并显示，无误方才进入电动机软起动过程。互联网智能软启动器通过无线网络数据发送模块把起动过程的相关参数上传到服务器，同时在软启动器界面、pc端上位机和移动端app上显示。大数据处理中心通过处理与分析获得相关的优化参数或优化解决方案也通过移动端app显示，并能提醒用户对软启动器的合理使用与保养。