基于单片机的三相电源相序控制设计

一、引言

在工业快速发展的今天，三相电源作为工控系统的最直接能源来源其突出作用是显而易见的，因此，对其进行合理的逻辑指示控制显得尤为重要。在传统工业控制中，我们强调的是确保外部电源相序接线的准确性，否则将会出现生产事故，这无疑对我们的操作增添了较高要求。而本设计通过单片机编程用直观的逻辑状态较清楚地显示了对三相电源的指示，电源相序控制选择，实际被测电源相序指示，电源断相等功能。它适用于在额定电源电压为380V的三相四线系统中。在控制过程中，它对于电机反向运转造成的机械故障和人生伤害以及电源缺相运行等危险操作具有快速检测和保护功能。另外，该控制器可广泛用于配电柜、动力箱、开关箱、和电器控制箱。由于其还具有体积小的特点，因此，特别适用于移动式电源箱。

二、显示面框逻辑功能示意图

控制指示灯状态说明：
1、  绿灯常亮：正序控制，输出继电器J吸合；
2、  橙灯常亮：负序控制，输出继电器J吸合；
3、  绿灯闪亮：正序控制，输出继电器J释放；
4、  橙灯闪亮：负序控制，输出继电器J释放；
5、  红灯闪亮：电源断相保护，输出继电器J释放；
6、  指示灯暗：L1电源断相

三、主要芯片及主要驱动电路图介绍

上图是该设计的主要芯片及驱动部分电路图，其工作过程为：

首先，利用220V的三相交流电源经过变压、全波整流、滤波之后得到5V 的芯片及各接口的供电电源，利用此5V电源作为光电耦合器中三极管的集电极上拉电压以此获得对三相电源Ua、Ub、Uc的相序指示，并以此电压作为输出继电器J2的驱动电压从而控制其吸合和释放。

其次，在控制过程中我们把三相电源的三相输出RA0、RA1、RA2直接与单片机2051的三个输入口RA0、RA1、RA2相连，并赋予其芯片适当的时钟脉冲，将输出口通过原先继电器驱动电路及发光二极管显示电路相连便可完成对三相电源的相序指示控制。

四、程序框图      

五、程序初始化设置
ORG   000H
GOTO  BO
BO  CLRF   19H        ；清标志
 MOVLW    OF          ；设A口为输入口“00001111”
NOP
TRIS      05H         ；
MOVLW   00H         ；设B口为输出口“00000000”
TRIS      06H         ；
BSF  06H,  7            ；输出为1关J继电器
BSF  06H,  1            ；关故障显示
           BSF  06H,  2           ；关故障显示
           BSF  05H,  0           ；置输入口线为高电平
           BSF  05H,  1           ；
           BSF  05H,  2           ；
           BSF  05H,  3           ；
BSF  06H,  7        ；输出为1关J继电器
           MOVLW  064H  ；延时100MS
      CALL  LAY1MS
           NOP
           NOP
           NOP
           MOVLW  0FH   ；设A口为输入口
           TRIS     05H
           BSF  05H,  0   ；置输入口线为高电平
           BSF  05H,  1
           BSF  05H,  2
           BSF  05H,  3
           CLRF     12H  ；输入状态寄存器清零
           MOVLW   14H ；检测次数20次
           MOVLW   07H
           ANDWF 05H, 0  ；取三相电源输入状态
           IORWF  12H, 1  ；保存输入状态
           MOVLW  01H
           CALL  LAY1MS
           DECFSZ  11H, 1
         GOTO    B2

部分相序控制程序
GOTO    B00
BSF  19H,  0        置负相序标志
BCF  06H,  2        开负相序显示（LED4红灯常亮）
BCH  06H,  1       关正相序显示（LED4绿灯常亮）
BTFSC 05H,  3       取控制状态
GOTO    B10
BCF  19H,   2       置控制无效标志
BSF  06H,   7       关控制输出J
MOVLW  0FFH      延时250ms

结束语：

依靠此项设计我们很方便也很直观的实现了单片计对三相电源的相序控制指示设计，

随着此相设计的生产投入，如今，已取得了突破性进展，不但提高生产效率，减少损失，同时也使得操作人员的人身安全得到了进一步保障。

参考文献：张友德、赵志英、涂时亮。单片机原理及应用。2000。7