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优秀论文
基于PLC的矿用脉冲脱磁器控制系统
2015-12-10 16:02:12 来源: 作者:陈小龙 【 】 浏览:1685次 评论:0

牙克石市0004职业技术学校   陈小龙

(此文发表于科学中国人1.5版)

摘要:介绍一个采用PLC作为控制系统,实现控制由IGBT、SCR电力电子器件构成矿用脱磁器主电路的方法及设计、实施过程。

关键词:PLC可编程控制器;脉冲脱磁器;控制系统

1引言

根据发明专利:一种矿用脱磁器(专利号:ZL.2006 1 0032999.3)的控制要求, 以及结合实际使用情况, 采用三菱PLC:FX2N-32MT为控制系统核心设计了适合于矿用脉冲脱磁器的控制系统。

2系统要求

2.1直流母线电压可调

直流母线上,电容峰值电压可以在0---500VDC间可调,电网输入电压400VAC时每级间变化不大于10VDC(通常应用时,电容峰值电压在300VDC---500VDC间)。

2.2 放电时间间隔可调

电容每次放电时间间隔可调,根据实际使用设置快、中、慢三档,快档每次放电时间间隔为三个工频周期、中档每次放电时间间隔为四个工频周期、慢档每次放电时间间隔为五个工频周期。

2.3 可方便操作

操作面屏有输入外电压显示、输入电流显示、电容峰值电压显示,通过点动按钮SB1、SB2可调节电容峰值电压、通过点动按钮SB4、SB5、SB6、SB3可选择快、中、慢档并起动和停止;并有相应的指示灯显示状态。

3系统硬件设计

3.1  PLC的I/O分配表  表1

输入

功能作用

输出

功能作用

X0

工频同步输入信号

Y0

IGBT驱动脉冲信号

X1

故障输入

Y1

备用

X2

提升电容峰值电压

Y2

可控硅驱动脉冲信号

X3

降低电容峰值电压

Y3

故障输出报警

X4

停止

Y4

停止指示

X5

快档起动

Y5

快档指示

X6

中档起动

Y6

中档指示

X7

慢档起动

Y7

慢档指示

X10

交流接触器接通信号

3.2  元件名称及参数表  表2

K

DZ47C63

R1

47欧姆10

T1

脉冲变压器101

KM

CJ20-63/220V

R2

500欧姆10

T2

IGBT100A/1700V

变压器

BK200 380/220

R3

68千欧姆5

T3

M57962L

JA

小型继电器24V

R4

2千欧姆3

T4

隔离电源变换器

JB

小型继电器24V

R5

1千欧姆1

C

300微法700V

JC

小型继电器24V

R6

4.7千欧姆3

C1

0.22微法1500V

JD

小型继电器24V

D4

1N4007

C2

0.22微法1500V

LD1

指示灯24V

D5

LED

C3

0.22微法1500V

LD2

指示灯24V

D6

1N4007

C4

0.047微法

LD3

指示灯24V

D7

FR107

V1

交流电压表450V

LD4

指示灯24V

FU

熔断器2A

V2

直流电压表600V

L0

脱磁器线圈

SCR

KP300A/1200V

A

交流电流表20A

SB1

电容电压提升

SB3

停止

SB5

中档起动

SB2

电容电压下降

SB4

快档起动

SB6

慢档起动

D1

快速二极管100A1700V

TVS

瞬态抑制二极管15V双向

D2

普通二极管200A1200V

D3

普通二极管5A1600V

4系统软件设计

4.1设计原理

利用FX2N-32MT可输出高速脉冲(最高频率20KHZ)的特点,当X0的同步脉冲下降沿到来时产生中断,程序转向执行中断程序;中断程序用PLSY  K18000  D1  Y0  实现每个输出脉冲对应一个工频正弦波的1O,由此可以保证电容每级间的电压最大变化在10VDC以内(400*21/2*SIN1=9.87VDC);由于每个正弦半波对应180个脉冲;因此D1的取值范围理论上应在0---90间,考虑到IGBT在正半波到来之前开通更有利于系统的可靠性和减少对电网的干扰,所以会调节X0的同步脉冲的下降沿在过零点前产生,故D1的取值范围可以扩宽为0-100间,若取输出频率为20KHZ,专用D1的取值范围可以扩宽为0-111间(当用FX1N时,输出频率可达100KHZ,电容的级间电压变化最大不超过2VDC)。当程序检测到X2或X3有输入时,D1在0---111间变化,。当PLSY  K20000  D1  Y0  执行时,Y0输出驱动信号经专用电路M57962驱动T2(IGBT ),对应电容峰值电压可以在0---500VDC间可调。

当Y0输出停止后,启动定时器T246计时延时5 mS;T246时间到置位Y2、同时启动T247计时27mS,T247时间到后复位Y2、启动T248 D11根据X5、X6、X7的操作进行定时,完成快、中、慢的功能;T248时间到置位M10等待新的一轮循环操作。

5系统实施验证

5.1 PLC输入、输出信号波形

5.1.1  在图1至图3中,CH1为受Y0控制M57962输出驱动IGBT T2的波形,CH2为X0的输入同步信号(将电网正弦波整形成方波)。

图1 D1为K111时输出波形        图2 D1为K37时输出波形           图3 D1为K4时输出波形

5.2带负载后的电容C两端的电压波形

图4 D1为K111时电容C两端的电压波形                 图5 D1为K37时电容C两端的电压波形

6结论

该系统设计合理,直流母线电压可在0—500VDC间调节, 最大级间变化不大于10V, 放电时间间隔可在三、四、五个工频周期间切换,面板仪表、按钮操作方便;且已能正常运行,己在厂方投入使用。

参考文献:

[1]陈小龙,一种矿用脱磁器(发明专利)

[2]廖常初,FX系列PLC编程及应用第二版[M]. 北京: 机械工业出版社,2012.12

[3]FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC编程手册

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编辑:树根
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