PLC在高频脉冲开关电源中的应用
日期：2006-4-18 23:55:51 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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在国防设备生产单位广泛地使用着高频脉冲开关电源，在电镀行业，高频脉冲开关电源所使用的传统控制系统已逐渐不能满足控制要求，在控制生产中的不稳定性，故障率多，控制精度不高等弊端日益暴露出来，要改善传统电流的缺点，必须把专业为工业生产所设计的PLC引入到高频脉冲开关电源的控制系统中。
现代，许多工业单位所使用的高频脉冲开关电源的控制系统大都由单片机编程实现控制的，但是，高频脉冲开关电源都是作为金属表面处理用电源，由金属表面处理工艺决定了，环境中必然存在大量的酸碱等腐浊性的气体，造成单片机工作不可靠的致命原因。则用PLC取代单片机控制是势在必行。
2.1工作原理
工作原理框图如图1所示。
3.1 硬件配置及控制算法
在设计中，我们采用了OMRON公司的CQM1H--CPU51型的PLC，脉冲I/O板为CQM1H-PLB21型， 实现脉冲输出控制;人机界面选用MPT002-G4X-V1型，实现频率的设置和时间段的设定。选用CQM1-OC222型摸块，作为开关量I/O输出摸块。
在本次设计中, 我们设计了10个工作时间段进行输出控制, 即在生产控制过程中，用户可通过MPT设定输出频率的时间段可以从1-10段之间任意设置，每段的频率可以从10Hz-50KHz任意设置，在工作中MPT将显示电源当前工作的时间段号和电源工作的总时间。PLC控制脉冲输出流程图如图2所示:
3.2 关键步骤梯形图程序设计
在上述的程序设计中，最关键的步骤就是怎样控制每个时间段输出不同的频率，在设计中我们采用连续模式从端口1执行脉冲输出，并使用PLC的专用语句PULS(65)和SPED(64)执行无加速或减速的单相固定占空率脉冲输出。下面将介绍输出控制的步骤:
(1) 设定脉冲输出端口1(CW)。
(2) 将1.6KΩ电阻接入CW和地之间，则输出电沅可为5V-24V。
(3) 端口模式设定(DM6611)简单定位模式(0001)。端口1操作设定(DM6643)为固定占空率。
(4) 设定固定脉冲，PULS(65):设置速度输出，SPED(64)，此端口是无加速/减速功能。
(5) 模式控制，INI(61):停止指定端口的脉冲输出。读高速记数器PV，PRV(62)读指定端口的脉冲输出状态。
在这里我们介绍使用控制端口1的脉冲输出语句PULS和SPED在程序中的运用，其程序梯形图如图3所示。
图4为程序运行后端口1脉冲输出频率与时间的关系图。在图4中，可根据实际生产的需要，通过MPT人机界面任意地设置每个工作段的时间和频率。当频率设置为零Hz时,系统就认为工作段运行完毕，停止频率的输出，同时PLC控制关断电源。在生产中，运行时间和频率的设置要根据实际灵活运用。
将高频开关电源与PLC控制技术相结合，利用PLC实现输出脉冲频率的控制，既保留了PLC控制系统控制可靠，灵活，适应能力强等特点，又大大提高了控制系统的智能化程度，具有广泛的应用前景。
1 引言
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在国防设备生产单位广泛地使用着高频脉冲开关电源，在电镀行业，高频脉冲开关电源所使用的传统控制系统已逐渐不能满足控制要求，在控制生产中的不稳定性，故障率多，控制精度不高等弊端日益暴露出来，要改善传统电流的缺点，必须把专业为工业生产所设计的PLC引入到高频脉冲开关电源的控制系统中。
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2 控制系统的概述
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现代，许多工业单位所使用的高频脉冲开关电源的控制系统大都由单片机编程实现控制的，但是，高频脉冲开关电源都是作为金属表面处理用电源，由金属表面处理工艺决定了，环境中必然存在大量的酸碱等腐浊性的气体，造成单片机工作不可靠的致命原因。则用PLC取代单片机控制是势在必行。
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2.1工作原理
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工作原理框图如图1所示。
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三相380V市电经整流，加至由绝缘栅双极型晶体管IGBT及纳米变压器组成的逆变主电路，转换成脉宽可调的高频交流(25KHz)，再经肖特基二极管整流器整流，转换成所需的低压直流电。PLC的I/O脉冲输出摸块输出脉冲控制后级大功率开关管IGBT，使低压平滑的直流电通过开关管IGBT的开通与关断而形成脉冲电压/电流输出到负载。脉冲的频率可通过人机操作界面MPT设定不同的数值;本次设计脉冲输出的频率可以分时段输出，即在不同的时间段可设定不同的输出频率，满足生产复杂工艺产品的要求。
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3 在高频开关电源中的PLC控制
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3.1 硬件配置及控制算法
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在设计中，我们采用了OMRON公司的CQM1H--CPU51型的PLC，脉冲I/O板为CQM1H-PLB21型， 实现脉冲输出控制;人机界面选用MPT002-G4X-V1型，实现频率的设置和时间段的设定。选用CQM1-OC222型摸块，作为开关量I/O输出摸块。
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在本次设计中, 我们设计了10个工作时间段进行输出控制, 即在生产控制过程中，用户可通过MPT设定输出频率的时间段可以从1-10段之间任意设置，每段的频率可以从10Hz-50KHz任意设置，在工作中MPT将显示电源当前工作的时间段号和电源工作的总时间。PLC控制脉冲输出流程图如图2所示:
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3.2 关键步骤梯形图程序设计
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在上述的程序设计中，最关键的步骤就是怎样控制每个时间段输出不同的频率，在设计中我们采用连续模式从端口1执行脉冲输出，并使用PLC的专用语句PULS(65)和SPED(64)执行无加速或减速的单相固定占空率脉冲输出。下面将介绍输出控制的步骤:
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(1) 设定脉冲输出端口1(CW)。
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(2) 将1.6KΩ电阻接入CW和地之间，则输出电沅可为5V-24V。
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(3) 端口模式设定(DM6611)简单定位模式(0001)。端口1操作设定(DM6643)为固定占空率。
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(4) 设定固定脉冲，PULS(65):设置速度输出，SPED(64)，此端口是无加速/减速功能。
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(5) 模式控制，INI(61):停止指定端口的脉冲输出。读高速记数器PV，PRV(62)读指定端口的脉冲输出状态。
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在这里我们介绍使用控制端口1的脉冲输出语句PULS和SPED在程序中的运用，其程序梯形图如图3所示。
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图4为程序运行后端口1脉冲输出频率与时间的关系图。在图4中，可根据实际生产的需要，通过MPT人机界面任意地设置每个工作段的时间和频率。当频率设置为零Hz时,系统就认为工作段运行完毕，停止频率的输出，同时PLC控制关断电源。在生产中，运行时间和频率的设置要根据实际灵活运用。
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4 结束语
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——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
将高频开关电源与PLC控制技术相结合，利用PLC实现输出脉冲频率的控制，既保留了PLC控制系统控制可靠，灵活，适应能力强等特点，又大大提高了控制系统的智能化程度，具有广泛的应用前景。
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