陳小龍

佛山市華材職業(yè)技術(shù)學(xué)校

基于PLC的礦用脈沖脫磁器控制系統(tǒng)

陳小龍

佛山市華材職業(yè)技術(shù)學(xué)校

介紹一個(gè)采用PLC作為控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制由IGBT、SCR電力電子器件構(gòu)成礦用脫磁器主電路的方法及設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程。

PLC可編程控制器；脈沖脫磁器；控制系統(tǒng)

1 引言

根據(jù)發(fā)明專利：一種礦用脫磁器（專利號(hào)：ZL.2006 1 0032999.3）的控制要求,以及結(jié)合實(shí)際使用情況,采用三菱PLC：FX2N-32MT為控制系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)了適合于礦用脈沖脫磁器的控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)要求

2.1 直流母線電壓可調(diào)

直流母線上，電容峰值電壓可以在0---500VDC間可調(diào)，電網(wǎng)輸入電壓400VAC時(shí)每級(jí)間變化不大于10VDC（通常應(yīng)用時(shí)，電容峰值電壓在300VDC---500VDC間）。

2.2 放電時(shí)間間隔可調(diào)

電容每次放電時(shí)間間隔可調(diào)，根據(jù)實(shí)際使用設(shè)置快、中、慢三檔，快檔每次放電時(shí)間間隔為三個(gè)工頻周期、中檔每次放電時(shí)間間隔為四個(gè)工頻周期、慢檔每次放電時(shí)間間隔為五個(gè)工頻周期。

2.3 可方便操作

操作面屏有輸入外電壓顯示、輸入電流顯示、電容峰值電壓顯示，通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1、SB2可調(diào)節(jié)電容峰值電壓、通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4、SB5、SB6、SB3可選擇快、中、慢檔并起動(dòng)和停止；并有相應(yīng)的指示燈顯示狀態(tài)。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC的I/O分配表

表1

3.2 主電路及控制電路原理圖

圖1 主電路

圖2 控制電路

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)原理

利用FX2N-32MT可輸出高速脈沖（最高頻率20KHZ）的特點(diǎn)，當(dāng)X0的同步脈沖下降沿到來(lái)時(shí)產(chǎn)生中斷，程序轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷程序；中斷程序用PLSY K18000 D1 Y0實(shí)現(xiàn)每個(gè)輸出脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)工頻正弦波的1O，由此可以保證電容每級(jí)間的電壓最大變化在10VDC以內(nèi)（400*21/2*SIN1=9.87VDC）；由于每個(gè)正弦半波對(duì)應(yīng)180個(gè)脈沖；因此D1的取值范圍理論上應(yīng)在0---90間，考慮到IG?BT在正半波到來(lái)之前開(kāi)通更有利于系統(tǒng)的可靠性和減少對(duì)電網(wǎng)的干擾，所以會(huì)調(diào)節(jié)X0的同步脈沖的下降沿在過(guò)零點(diǎn)前產(chǎn)生，故D1的取值范圍可以擴(kuò)寬為0-100間，若取輸出頻率為20KHZ，專用D1的取值范圍可以擴(kuò)寬為0-111間（當(dāng)用FX1N時(shí)，輸出頻率可達(dá)100KHZ，電容的級(jí)間電壓變化最大不超過(guò)2VDC）。當(dāng)程序檢測(cè)到X2或X3有輸入時(shí)，D1在0---111間變化，。當(dāng)PLSY K20000 D1 Y0執(zhí)行時(shí)，Y0輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)專用電路M57962驅(qū)動(dòng)T2（IGBT），對(duì)應(yīng)電容峰值電壓可以在0---500VDC間可調(diào)。當(dāng)Y0輸出停止后，啟動(dòng)定時(shí)器T246計(jì)時(shí)延時(shí)5 mS；T246時(shí)間到置位Y2、同時(shí)啟動(dòng)T247計(jì)時(shí)27mS，T247時(shí)間到后復(fù)位Y2、啟動(dòng)T248 D11根據(jù)X5、X6、X7的操作進(jìn)行定時(shí)，完成快、中、慢的功能；T248時(shí)間到置位M10等待新的一輪循環(huán)操作。

5 系統(tǒng)實(shí)施驗(yàn)證

5.1 PLC輸入、輸出信號(hào)波形

5.1.1在圖1至圖3中，CH1為受Y0控制M57962輸出驅(qū)動(dòng)IG?BT T2的波形，CH2為X0的輸入同步信號(hào)（將電網(wǎng)正弦波整形成方波）。

圖3 D1為K111時(shí)輸出波形

圖4 D1為K37時(shí)輸出波形

圖5 D1為K4時(shí)輸出波形

5.1.2 在圖4至圖6中，CH1為Y0輸出波形，CH2為Y2的輸出驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器T1的波形。

圖6 D11為K42時(shí)輸出波形

圖7 D11為K22時(shí)輸出波形

圖8 D11為K2時(shí)輸出波形

5.2 帶負(fù)載后的電容C兩端的電壓波形

圖9 D1為K111時(shí)電容C兩端的電壓波形

圖10 D1為K37時(shí)電容C兩端的電壓波形

6 結(jié)論

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，直流母線電壓可在0—500VDC間調(diào)節(jié),最大級(jí)間變化不大于10V,放電時(shí)間間隔可在三、四、五個(gè)工頻周期間切換，面板儀表、按鈕操作方便；且已能正常運(yùn)行，己在廠方投入使用。

[1]陳小龍，一種礦用脫磁器（發(fā)明專利）

[2]廖常初，F(xiàn)X系列PLC編程及應(yīng)用第二版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2012.12

[3]FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC編程手冊(cè)