PLC在高頻脈沖開關電源中的應用

1 引言
在國防設備生產單位廣泛地使用著高頻脈沖開關電源，在電鍍行業，高頻脈沖開關電源所使用的傳統控制系統已逐漸不能滿足控制要求，在控制生產中的不穩定性，故障率多，控制精度不高等弊端日益暴露出來，要改善傳統電流的缺點，必須把專業為工業生產所設計的PLC引入到高頻脈沖開關電源的控制系統中。
2 控制系統的概述
現代，許多工業單位所使用的高頻脈沖開關電源的控制系統大都由單片機編程實現控制的，但是，高頻脈沖開關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，轉換成脈寬可調的高頻交流(25KHz)，再經肖特基二極管整流器整流，轉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管IGBT，使低壓平滑的直流電通過開關管IGBT的開通與關斷而形成脈沖電壓/電流輸出到負載。脈沖的頻率可通過人機操作界面MPT設定不同的數值;本次設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定不同的輸出頻率，滿足生產復雜工藝產品的要求。
3 在高頻開關電源中的PLC控制
3.1 硬件配置及控制算法
在設計中，我們采用了OMRON公司的CQM1H--CPU51型的PLC，脈沖I/O板為CQM1H-PLB21型， 實現脈沖輸出控制;人機界面選用MPT002-G4X-V1型，實現頻率的設置和時間段的設定。選用CQM1-OC222型摸塊，作為開關量I/O輸出摸塊。
在本次設計中, 我們設計了10個工作時間段進行輸出控制, 即在生產控制過程中，用戶可通過MPT設定輸出頻率的時間段可以從1-10段之間任意設置，每段的頻率可以從10Hz-50KHz任意設置，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 關鍵步驟梯形圖程序設計
在上述的程序設計中，最關鍵的步驟就是怎樣控制每個時間段輸出不同的頻率，在設計中我們采用連續模式從端口1執行脈沖輸出，并使用PLC的專用語句PULS(65)和SPED(64)執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) 端口模式設定(DM6611)簡單定位模式(0001)。端口1操作設定(DM6643)為固定占空率。
(4) 設定固定脈沖，PULS(65):設置速度輸出，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。讀高速記數器PV，PRV(62)讀指定端口的脈沖輸出狀態。
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系圖。在圖4中，可根據實際生產的需要，通過MPT人機界面任意地設置每個工作段的時間和頻率。當頻率設置為零Hz時,系統就認為工作段運行完畢，停止頻率的輸出，同時PLC控制關斷電源。在生產中，運行時間和頻率的設置要根據實際靈活運用。
4 結束語
將高頻開關電源與PLC控制技術相結合，利用PLC實現輸出脈沖頻率的控制，既保留了PLC控制系統控制可靠，靈活，適應能力強等特點，又大大提高了控制系統的智能化程度，具有廣泛的應用前景。