一種PLC控制的自動(dòng)換向型電鍍電源
摘要:介紹一種由PLC可編程控制器控制的自動(dòng)換向型電鍍電源的控制原理與控制功能。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/162462.htmA Type of Automatic- reversing Power Supply for Electroplating
Controlled by PLC
Abstract:This paper introduces the control principle and control function of a type of automatic- reversing power supply for electroplating controlled by Programmable Logic Controller.
Keywords:Programmable logic controller Automatic- reversing Power supply
1引言
在電鍍、刷鍍或電解等行業(yè)要求工件表面光澤好、致密、附著力強(qiáng)的場(chǎng)合,其供電電源在正向工作一段時(shí)間后,必須通過(guò)一定時(shí)間的反向電流進(jìn)行表面活化。即要求電源具有自動(dòng)換向的功能。另外,隨著電鍍、電解工業(yè)的發(fā)展,用戶不僅要求電源設(shè)備具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及穩(wěn)電流密度的功能,還要求電源設(shè)備操作簡(jiǎn)便,運(yùn)行可靠,自動(dòng)化程度高。
由可編程控制器(PLC)控制的自動(dòng)換向型電鍍電源正是為滿足用戶上述要求而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。與傳統(tǒng)的換向型電鍍電源相比,該電源技術(shù)先進(jìn)、可靠性高,控制功能齊全,工藝參數(shù)調(diào)整十分方便。本文對(duì)該電源的控制原理與控制功能作以介紹。
2主電路的聯(lián)結(jié)
電鍍工藝要求電源輸出的直流電壓在6~48V,直流電流根據(jù)所鍍工件的多少,可從幾十安到幾千安、幾萬(wàn)安。對(duì)這種低電壓、大電流,且要求自動(dòng)換向的電源,其主電路采用兩組反并聯(lián)的晶閘管整流器,公用一臺(tái)雙反星帶平衡電抗器的整流變壓器。主電路的原理如圖1所示。
雙反星帶平衡電抗器這一主電路聯(lián)結(jié)型式減少了晶閘管正向壓降的損耗,有利于提高電源的效率。而且兩組反并聯(lián)的整流器公用一臺(tái)整流變壓器不僅減小了設(shè)備的體積,也降低了設(shè)備的造價(jià),這都是用戶所期望的。
3控制電路的原理控制電路原理方框圖如圖2所示。
由圖2知該電源控制系統(tǒng)主要由觸發(fā)調(diào)節(jié)單元、信號(hào)變換及故障保護(hù)單元、以PLC為核心的脈沖邏輯切換單元及繼電控制等部分組成。現(xiàn)分別介紹如下:
3.1觸發(fā)調(diào)節(jié)單元
本觸發(fā)器為數(shù)字觸發(fā)器。觸發(fā)電路用計(jì)數(shù)脈沖的方法實(shí)現(xiàn)整流脈沖的移相控制。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖數(shù)到達(dá)512時(shí)即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。觸發(fā)器內(nèi)部的壓控振蕩器,
實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換,其頻率與模擬控制信號(hào)電壓幅值成正比,即f∝u,這樣只要改變控制電壓的大小,就可以改變移相控制角α的大小。
圖1換向型電鍍電源主電路原理圖
圖2控制電路原理方框圖
整流觸發(fā)脈1。沖為相距60°的雙窄脈沖,脈沖移相范圍為0~150°(電角度)。移相電壓為15V時(shí)α=0°,移相電壓為0V時(shí)α=150°。觸發(fā)器內(nèi)部的高頻振蕩器對(duì)觸發(fā)脈沖進(jìn)行高頻調(diào)制,從而降低了脈沖功放管的功耗,減小的脈沖變壓器的體積。與鋸齒波移相的集成觸發(fā)電路相比,數(shù)字觸發(fā)器輸出脈沖的對(duì)稱性好,抗干擾能力更強(qiáng)。
本調(diào)節(jié)器為比例積分(PI)調(diào)節(jié)器,由圖2知,數(shù)字或模擬給定電壓信號(hào)經(jīng)軟起動(dòng)環(huán)節(jié)與信號(hào)變換板輸出的反饋信號(hào)在調(diào)節(jié)器的輸入端綜合,當(dāng)電源直流輸出的電流(或電壓、電流密度)因電網(wǎng)波動(dòng)或負(fù)載波動(dòng)而變化時(shí),調(diào)節(jié)器輸出的Uk變化,觸發(fā)脈沖相移,使輸出值穩(wěn)定在設(shè)定值允許變化的范圍內(nèi)。
3.2信號(hào)變換及故障保護(hù)單元
由圖2知:信號(hào)檢測(cè)包括取樣與信號(hào)變換兩部分。電流反饋信號(hào)從分流器或電流互感器取得,電壓反饋信號(hào)從整流器輸出端取得,電流密度的檢測(cè)是通過(guò)在電鍍液中所置標(biāo)準(zhǔn)基板,測(cè)得單位面積(平方分米)電流強(qiáng)度的大小。每一種反饋信號(hào)都必須經(jīng)過(guò)信號(hào)變換板進(jìn)行隔離、放大。
故障保護(hù)電路由光耦及集成電路器件組成。當(dāng)發(fā)生快熔熔斷、水壓降低、過(guò)電流等任一故障時(shí),故障保護(hù)電路封鎖調(diào)節(jié)器和觸發(fā)脈沖,使整個(gè)系統(tǒng)停止工作。此時(shí)觸發(fā)調(diào)節(jié)板上的故障保護(hù)繼電器動(dòng)作,通過(guò)該繼電器的觸點(diǎn)與繼電保護(hù)電路聯(lián)鎖。
3.3脈沖邏輯切換單元及繼電控制
自動(dòng)換向型電鍍電源的脈沖邏輯切換及繼電控制采用一臺(tái)SIEMENS公司的小型LOGO!PLC。標(biāo)準(zhǔn)型的LOGO!為6路輸入,4路輸出,其本身帶有操作編程按鍵及一個(gè)LCD顯示單元,不需專門的編程器。該P(yáng)LC內(nèi)部還有各種功能的輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等資源可以使用。LCD顯示單元可實(shí)時(shí)顯示各輸入、輸出點(diǎn)的狀態(tài)及各定時(shí)器的運(yùn)行時(shí)間。該P(yáng)LC操作、使用、編程非常方便,是一種理想的小型自動(dòng)化控制單元。
脈沖邏輯切換單元以可編程控制器PLC為核心,可由PLC上的按鍵設(shè)定電源的正向電鍍時(shí)間、反向電鍍時(shí)間及正反向換向時(shí)間。正反向電鍍時(shí)間及換向時(shí)間可根據(jù)工藝要求設(shè)定。各段時(shí)間的設(shè)定范圍為0~99小時(shí),在運(yùn)行過(guò)程中,LCD顯示單元實(shí)時(shí)顯示各工作段的運(yùn)行時(shí)間。為保證設(shè)備安全可靠的運(yùn)行,PLC根據(jù)極性判斷的指令,對(duì)正向和反向兩組整流器進(jìn)行互鎖,即當(dāng)一組整流器工作時(shí),另一組整流器可靠封鎖。
電源設(shè)備的起、停信號(hào)及故障綜合信號(hào)等輸入PLC,通過(guò)內(nèi)部的程序進(jìn)行繼電聯(lián)鎖,減少了設(shè)備的外圍元器件及外部接線,從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性與自動(dòng)化的程度。
評(píng)論