PLC在高頻脈沖開關(guān)電源中的應用

1 引言
在國防設(shè)備生產(chǎn)單位廣泛地使用著高頻脈沖開關(guān)電源，在電鍍行業(yè)，高頻脈沖開關(guān)電源所使用的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)已逐漸不能滿足控制要求，在控制生產(chǎn)中的不穩(wěn)定性，故障率多，控制精度不高等弊端日益暴露出來，要改善傳統(tǒng)電流的缺點，必須把專業(yè)為工業(yè)生產(chǎn)所設(shè)計的PLC引入到高頻脈沖開關(guān)電源的控制系統(tǒng)中。
2 控制系統(tǒng)的概述
現(xiàn)代，許多工業(yè)單位所使用的高頻脈沖開關(guān)電源的控制系統(tǒng)大都由單片機編程實現(xiàn)控制的，但是，高頻脈沖開關(guān)電源都是作為金屬表面處理用電源，由金屬表面處理工藝決定了，環(huán)境中必然存在大量的酸堿等腐濁性的氣體，造成單片機工作不可靠的致命原因。則用PLC取代單片機控制是勢在必行。
2.1工作原理
工作原理框圖如圖1所示。

三相380V市電經(jīng)整流，加至由絕緣柵雙極型晶體管IGBT及納米變壓器組成的逆變主電路，轉(zhuǎn)換成脈寬可調(diào)的高頻交流(25KHz)，再經(jīng)肖特基二極管整流器整流，轉(zhuǎn)換成所需的低壓直流電。PLC的I/O脈沖輸出摸塊輸出脈沖控制后級大功率開關(guān)管IGBT，使低壓平滑的直流電通過開關(guān)管IGBT的開通與關(guān)斷而形成脈沖電壓/電流輸出到負載。脈沖的頻率可通過人機操作界面MPT設(shè)定不同的數(shù)值;本次設(shè)計脈沖輸出的頻率可以分時段輸出，即在不同的時間段可設(shè)定不同的輸出頻率，滿足生產(chǎn)復雜工藝產(chǎn)品的要求。
3 在高頻開關(guān)電源中的PLC控制
3.1 硬件配置及控制算法
在設(shè)計中，我們采用了OMRON公司的CQM1H--CPU51型的PLC，脈沖I/O板為CQM1H-PLB21型， 實現(xiàn)脈沖輸出控制;人機界面選用MPT002-G4X-V1型，實現(xiàn)頻率的設(shè)置和時間段的設(shè)定。選用CQM1-OC222型摸塊，作為開關(guān)量I/O輸出摸塊。
在本次設(shè)計中, 我們設(shè)計了10個工作時間段進行輸出控制, 即在生產(chǎn)控制過程中，用戶可通過MPT設(shè)定輸出頻率的時間段可以從1-10段之間任意設(shè)置，每段的頻率可以從10Hz-50KHz任意設(shè)置，在工作中MPT將顯示電源當前工作的時間段號和電源工作的總時間。PLC控制脈沖輸出流程圖如圖2所示:
3.2 關(guān)鍵步驟梯形圖程序設(shè)計
在上述的程序設(shè)計中，最關(guān)鍵的步驟就是怎樣控制每個時間段輸出不同的頻率，在設(shè)計中我們采用連續(xù)模式從端口1執(zhí)行脈沖輸出，并使用PLC的專用語句PULS(65)和SPED(64)執(zhí)行無加速或減速的單相固定占空率脈沖輸出。下面將介紹輸出控制的步驟:
(1) 設(shè)定脈沖輸出端口1(CW)。
(2) 將1.6KΩ電阻接入CW和地之間，則輸出電沅可為5V-24V。
(3) 端口模式設(shè)定(DM6611)簡單定位模式(0001)。端口1操作設(shè)定(DM6643)為固定占空率。
(4) 設(shè)定固定脈沖，PULS(65):設(shè)置速度輸出，SPED(64)，此端口是無加速/減速功能。
(5) 模式控制，INI(61):停止指定端口的脈沖輸出。讀高速記數(shù)器PV，PRV(62)讀指定端口的脈沖輸出狀態(tài)。
在這里我們介紹使用控制端口1的脈沖輸出語句PULS和SPED在程序中的運用，其程序梯形圖如圖3所示。

圖4為程序運行后端口1脈沖輸出頻率與時間的關(guān)系圖。在圖4中，可根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，通過MPT人機界面任意地設(shè)置每個工作段的時間和頻率。當頻率設(shè)置為零Hz時,系統(tǒng)就認為工作段運行完畢，停止頻率的輸出，同時PLC控制關(guān)斷電源。在生產(chǎn)中，運行時間和頻率的設(shè)置要根據(jù)實際靈活運用。
4 結(jié)束語
將高頻開關(guān)電源與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，利用PLC實現(xiàn)輸出脈沖頻率的控制，既保留了PLC控制系統(tǒng)控制可靠，靈活，適應能力強等特點，又大大提高了控制系統(tǒng)的智能化程度，具有廣泛的應用前景。