基于VC的三相异步电机启停系统的设计

0 引言
三相异步电机启动方式由其功率决定，一般规定，电动机功率在10KW以下，可直接启动(即电机全压启动，直接开启开关，将三相接入电源)。10KW以上，要根据电动机容量和电源变压器容量比值来确定，对于给定电动机功率，一般最大功率不大于变压器容量的20％--30％则可以直接启动，否则需降压启动以防止过大的起动电流会在线路上产生较大的压降，使电网电压波动很大，影响并联在电网上的其它设备的正常运行。
针对小功率三相异步电机的启停，当前国内外还较多地采用继电器、接触器等控制电器来实现自动控制。由于继电接触器控制系统是通过触点的机械运动来通断主、控回路，然而触点因为电、机械和化学的原因易于磨损，并且在高冲击、振荡的工作环境下，触点容易发生误动作。若主回路有感性负载，则易于产生触点燃弧及回跳，对外界的电磁干扰较大，并且控制系统中间环节多，必须确保每部分工作准确，系统才能正确工作，所以它存在不少缺陷，必须改进。本文介绍以三相交流固态继电器作为单片机和三相电机接口器件，使用PC上位机软件直接启动或停止三相异步电机，减少中间环节，确保控制系统稳定工作，同时可视化的电机控制系统应用前景广阔。

1 系统设计思想
1．1 系统概述：
该系统是一种基于PC机与AT89S51单片机串口通信的三相异步电机启停系统，PC机以VC6.0为开发环境，实现了上位机软件的编制。上位机软件通过串口通信发送控制命令给单片机AT89S51，AT89S51以交流固态继电器为接口器件，通过控制交流固态继电器输入端电平的高低来控制三相异步电机的三相是否接入电源，从而启动或停止电机。
1．2 系统硬件设计
1．2．1 单片机与PC机串口通信电路
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。芯片可以在系统编程，大大缩短单片机应用系统的开发周期，此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。功能强大的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统和工业控制系统提供高性价比的解决方案。
鉴于以上优点，并结合设计目标，特选用此款单片机。AT89S51单片机与PC机串口通信使用RS-232C串行通信标准接口，RS-232C总线接口芯片有很多，本系统使用MAXIM公司的MAX232芯片完成TTL和EIA之间的双向电平的转换，从而使PC机可以与AT89S51单片机通信。AT89S51单片机和PC机的串行通信连接电路如图1所示：该工作电路对电源噪声比较敏感，在电路设计中，要注意提高器件的抗干扰能力。应使用0.1uF或则1.OuF电容连接+5V电源去耦，选择1.0uF／16V钽电容作外接极性电容C1、C2、C3、C4，且让电容尽可能靠近芯片。