PLC可控硅移相觸發(fā)技術(shù)

PLC可控硅觸發(fā)技術(shù)包括了軟硬件兩方面的內(nèi)容。在硬件上由PLC、PLC模擬量輸入輸出模塊、移相觸發(fā)模塊、電流傳感器、雙向可控硅構(gòu)成。在軟件上主要是應(yīng)用PLC的編程語言，根據(jù)磁粉探傷工藝要求來確定電路觸發(fā)程序的算法，然后根據(jù)算法編制相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)可控硅觸發(fā)技術(shù)。

周向觸發(fā)模塊是通過一個380到18V的變壓器來提供同步電源信號，變壓器的380V就取自A、B相；同理縱向同步信號取自B、C相。移相觸發(fā)模塊的控制輸入端為CON、COM，在這里輸入電壓范圍為0—5V(0—10V)的直流信號。移相觸發(fā)模塊通過輸出電壓的變化，線性的使可控硅的導(dǎo)角發(fā)生變化，從而控制磁化線圈上或電極上的電流發(fā)生相應(yīng)變化。

觸發(fā)模塊的接線圖如下：

圖1 移相觸發(fā)模塊接線示意圖

圖1中CON、COM之間電壓的控制由PLC根據(jù)程序自動實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)依賴于PLC的模擬量輸入、輸出模塊。PLC可控硅觸發(fā)電路原理圖中用的是雙路輸入單路輸出的模擬量

模塊。模擬量輸入模塊的兩個輸入端分別接至AB相和BC相電流傳感器的輸出端上取實(shí)時返回的電流信號(電流傳感器接在變壓器輸出端上)。模擬量輸出模塊分別接AB相和BC相移相觸發(fā)模塊的CON與COM端。這樣就構(gòu)成了完整的可控硅觸發(fā)電路了。

可控硅電流觸發(fā)的軟件編程思路是：根據(jù)設(shè)定的磁化電流值及磁化時間、退磁時間要實(shí)現(xiàn)如圖4的磁化、退磁電流曲線。在磁化時要在一個短時間內(nèi)將磁化電流升到設(shè)定值，然后保持一定時間，在設(shè)定的時間內(nèi)關(guān)斷，達(dá)到磁化的效果。這個設(shè)定值可以幾百安培到數(shù)千安培，而磁化的時間一般都只有1—3S。這里的一個難點(diǎn)就是要在短時間內(nèi)將電流調(diào)到一個較大值，而又不能出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，然后將電流在設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)定并在設(shè)定時間到達(dá)后關(guān)斷，不能出現(xiàn)電流波動和超調(diào)現(xiàn)象。一個理想的磁化觸發(fā)電路要實(shí)現(xiàn)良好磁化效果，就要盡量的使觸發(fā)可控硅生成的磁化曲線達(dá)到或近似圖2的磁化曲線。程序設(shè)計上給定了周向、縱向電流設(shè)定字，磁化、退磁時間設(shè)定字，內(nèi)部磁化、退磁啟動位，及外部為兼容手工操作而設(shè)的接口。根據(jù)設(shè)定的值對PLC模擬量輸出端給一個初值，此初值是由一個經(jīng)驗擬定的函數(shù)通過設(shè)定值計算而來，函數(shù)的相關(guān)參數(shù)則由實(shí)驗得來。讓電流在一個短時間內(nèi)升到一個較大的值（但又要低于設(shè)定值）不會出現(xiàn)超調(diào)。

磁粉探傷電流曲線如下圖所示：

圖2 磁粉探傷電流曲線

在輸出初值后一定時間，再通過檢測輸入端的信號，把返回值與輸入值相比較，根據(jù)二者之間的差值，再通過處理得到一個調(diào)節(jié)增量△I。(F1=It/Is+F0;式中△I=It*F1；F1為調(diào)節(jié)系數(shù)、It為返回信號與設(shè)定值的差值、Is為設(shè)定值、F0為經(jīng)驗系數(shù)、△I為調(diào)節(jié)增量)。通過這樣一個閉環(huán)調(diào)節(jié)使得電流能夠滿足磁化曲線的要求。而需要退磁時根據(jù)磁化原理就很容易實(shí)現(xiàn)了，只要將前面算做一個磁化過程后面只要再做如下處理就能很好的達(dá)到要求了。在磁化完成后根據(jù)給出的輸出端值，計算得到退磁調(diào)節(jié)的量，其公式為：△I1=（Is-I0）/（Ts/T0），式中△I1為退磁調(diào)節(jié)量、Is為設(shè)定值（前段磁化的值）、I0為經(jīng)驗值、Ts為退磁設(shè)定時間、T0為調(diào)節(jié)周期。將上述計算公式轉(zhuǎn)換為實(shí)際的PLC控制程序，然后通過現(xiàn)場實(shí)驗來完善功能，一個智能的PLC控制可控硅的觸發(fā)系統(tǒng)就得以完成。

4.3 電氣控制系統(tǒng)的組成

電氣控制系統(tǒng)主要由以下部份組成：控制電路、操作系統(tǒng)、可編程控制器、電機(jī)控制系統(tǒng)、磁化控制系統(tǒng)及其他的附屬器件（接近開關(guān)、繼電器、傳感器、互感器、電流表等）。電機(jī)系統(tǒng)由磁懸液攪拌電機(jī)和噴液電機(jī)等構(gòu)成；本設(shè)備采用PLC控制設(shè)備運(yùn)行，可靠穩(wěn)定。計算機(jī)應(yīng)用程序上設(shè)有磁化電流數(shù)值和設(shè)備的工作方式、工作狀態(tài)實(shí)時顯示，使操作人員隨時掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，便于對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)測。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)均有保護(hù)裝置，出現(xiàn)意外時，不易損壞其他部件。系統(tǒng)的控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間均采用了電氣隔離，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。系統(tǒng)具有較高的糾錯能力。在誤操作時能自動停機(jī)，不致發(fā)生設(shè)備損壞。（主要是由交流接觸器的熱保護(hù)裝置及電流分?jǐn)嗥鳎瑢?shí)現(xiàn)過流自動切斷輸出從而保護(hù)機(jī)電設(shè)備不再受到大流電流侵害起到自動保護(hù)作用。）

五、數(shù)字化系統(tǒng)詳細(xì)介紹：

采用PLC可控硅觸發(fā)技術(shù)，觸發(fā)可控硅穩(wěn)定可靠，方便實(shí)現(xiàn)探傷控制數(shù)字化；采用自主研發(fā)的系統(tǒng)控制管理程序，方便的實(shí)現(xiàn)了探傷機(jī)數(shù)字化控制、磁粉探傷的數(shù)據(jù)庫管理、報表預(yù)覽打印及其他智能控制要求。

智能控制系統(tǒng)組要組成：主要包括磁粉探傷機(jī)實(shí)時監(jiān)測控制、磁粉探傷數(shù)據(jù)庫管理(數(shù)據(jù)查詢與報表打印)等配套功能構(gòu)成。

系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)：

5.1、實(shí)時跟蹤記錄周、縱向磁化電流；

5.2、實(shí)時跟蹤記錄充磁、退磁時間；

5.3、磁粉探傷數(shù)據(jù)庫(全程記錄探傷數(shù)據(jù)記錄,如探傷時不填寫數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)視本次探傷無效)；

5.4、自動生成實(shí)用探傷數(shù)據(jù)報表(本數(shù)據(jù)庫報表參考了鐵道部相關(guān)報表結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)專門制作)；

5.5、支持磁粉探傷機(jī)日常、季度等性能校驗(檢查)記錄管理；  

5.6、多級用戶與權(quán)限管理，提高數(shù)據(jù)安全性與真實(shí)性的同時增加了數(shù)據(jù)的可操作性(只有超級用戶才可以對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行修改，防止數(shù)據(jù)填寫錯誤)；

5.7、支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的多個字段查詢打印功能，支持移動硬盤、網(wǎng)絡(luò)硬盤、光盤

等介質(zhì)轉(zhuǎn)存或共享數(shù)據(jù)庫文件查看管理；

5.8、支持?jǐn)?shù)據(jù)文件的壓縮整理及數(shù)據(jù)庫文件備份與恢復(fù)；

5.9、支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)存與系統(tǒng)數(shù)據(jù)清除功能(轉(zhuǎn)存后清空數(shù)據(jù)庫),加大了系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)量，提高了系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)定性；

5.10、各主菜單介紹：

5.10.1、系統(tǒng)管理菜單如下所示：

系統(tǒng)用戶管理包括了用戶添加、刪除、修改及密碼修改等功能。

1)、系統(tǒng)用戶綜合管理功能界面

在此功能界面下可對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、修改等功能。此功能界面只有

具有超級用戶具有操作權(quán)限可打開。

a、超級用戶

超級用戶是系統(tǒng)的權(quán)限用戶，在此用戶權(quán)限下可以進(jìn)行系統(tǒng)的全部操作。

超級用戶可以創(chuàng)建管理員組、普通用戶二級權(quán)限的用戶，系統(tǒng)設(shè)置功能設(shè)

并可對系統(tǒng)串行通訊口進(jìn)行設(shè)定操作(超級管理員)。超級用戶下可以刪除、

修改上述二級權(quán)限用戶，并有對未轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)記錄的部分記錄修改功能。

注：本系統(tǒng)只具有“Admin”超級用戶，此用戶名不可修改但可更改其密碼。

推薦使用單位磁粉探傷專職(或設(shè)備專職)人員保管密碼，便于用戶填錯記錄

的修改時可以申請對記錄進(jìn)行修改。

b、管理員組

管理員組是系統(tǒng)的次權(quán)限用戶，在此權(quán)限下用戶可以操作系統(tǒng)的絕大部分

功能。包括對數(shù)據(jù)庫的全部管理功能(不可以對數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行修改)，不可以

執(zhí)行用戶管理功能。

推薦探傷工段長或班長等收起管理員組，按用戶實(shí)際姓名。

c、普通用戶

普通用戶一般提供給一般探傷工使用，此用戶權(quán)限下可以對探傷設(shè)備進(jìn)行操作，

并可以對探傷性能校驗及探傷記錄進(jìn)行填寫、數(shù)據(jù)報表打印等操作，同時可以

進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理的“備份與恢復(fù)”、“壓縮與整理”、“查看數(shù)據(jù)庫容量”

等操作,具有修改本用戶密碼的功能。

推薦對設(shè)備探傷操作工按實(shí)際姓名分配。

關(guān)于用戶的分配：

當(dāng)首次使用本程序時，根據(jù)初始信息由“Admin”超級用戶登錄系統(tǒng),初始密碼為

“Admin”。使用方管理人員首先對超級用戶密碼進(jìn)行修改。并根據(jù)本單位探傷

人員進(jìn)行用戶管理對每個探傷人員分配一個普通用戶權(quán)限的用戶，對探傷工長

或班長分配一個管理員組權(quán)限的用戶。用戶名的設(shè)定為實(shí)際使用者的姓名

或按探傷者編號，系統(tǒng)在填寫記錄時會自動將操作用戶名填入相應(yīng)字段中。

2)、用戶管理功能的使用

a、添加用戶

點(diǎn)擊“添加用戶ID”按鈕，“刪除用戶ID”按鈕變成“取消添加ID”，

“添加用戶ID”按鈕變成“確認(rèn)添加ID”在下面的文本框及列表選項中進(jìn)行用戶

數(shù)據(jù)添加完成后點(diǎn)擊“確認(rèn)添加ID”完成用戶添加。

b、刪除用戶

點(diǎn)擊“刪除用戶ID”按鈕，“刪除用戶ID”按鈕變成“取消刪除ID”，

“添加用戶ID”按鈕變成“確認(rèn)刪除ID”，這時點(diǎn)擊“確認(rèn)刪除ID”按鈕

完成刪除添加。

c、修改用戶

點(diǎn)擊“修改用戶ID”按鈕，“刪除用戶ID”按鈕變成“取消修改ID”，

“修改用戶ID”按鈕變成“確認(rèn)修改ID”在下面的文本框及列表選項中進(jìn)行用戶

數(shù)據(jù)修改完成后點(diǎn)擊“確認(rèn)修改”完成用戶信息的修改。

密碼修改界面如下圖示：

登錄后的用戶可以在舊有密碼處輸入密碼，在新改密碼處輸入新密碼

在確認(rèn)密碼處再次輸入新密碼，點(diǎn)擊確認(rèn)完密碼修改。

當(dāng)操作員點(diǎn)擊此子菜單時，系統(tǒng)重新彈出登錄畫面，

可以切換系統(tǒng)操作員。

狀態(tài)欄左下角可以顯示當(dāng)前登錄用戶，如圖示：

工件名稱管理包括了名稱添加、刪除、修改等功能。

工件名稱管理功能界面

在此功能界面下用戶可進(jìn)行工件名稱的添加、刪除、修改等功能。

此界面工件名稱的添加、刪除、修改操作流程與用戶管理界面

類似，在此不在做詳細(xì)介紹了。用戶可以通過軟件界面使用

快速掌握該功能的使用。

注：在加入工件名稱后，同時對不同工件名稱的工件型號進(jìn)行

設(shè)定后，刪除和修改工件名稱將同步修改工件型號中的名稱設(shè)置。

對工件名稱的修改和刪除會彈出對話框確認(rèn)后才可操作。

工件型號管理包括了型號添加、刪除、修改等功能。

工件型號管理功能界面

在此功能界面下用戶可進(jìn)行工件型號的添加、刪除、修改等功能。

 此界面工件型號的添加、刪除、修改操作流程與用戶管理界面

類似，在此不在做詳細(xì)介紹了。用戶可以通過軟件界面使用

快速掌握該功能的使用。

添加工件型號前必須先對工件名稱進(jìn)行管理，設(shè)置好工件名稱

后，再對不同工件名稱進(jìn)行型號管理。

報表編號管理界面，可以在此修改打印報表的編號，可以適應(yīng)使用單位質(zhì)量

管理體系文件的要求，統(tǒng)一質(zhì)量管理文件編號。

直接修改即改即保存。

改變計算機(jī)與PLC之間的通信參數(shù)，防止設(shè)備使用時發(fā)生計算機(jī)

端口損壞之類的故障，操作該功能需：超級用戶操作權(quán)限方可操作。

設(shè)置界面如圖示：

點(diǎn)擊“通訊設(shè)定”按鈕，按變成“取消設(shè)定”字樣后，可以對端口號、

波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位，按“保存設(shè)定”按鈕保存。

默認(rèn)的設(shè)置：為上圖示COM1、9600、7、e、2。

當(dāng)發(fā)生串口損壞時，可以更改串口號設(shè)置，通過串口擴(kuò)展卡或USB轉(zhuǎn)COM

轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)串口擴(kuò)展，來保證系統(tǒng)使用。

當(dāng)串口發(fā)生故障失去與下位機(jī)的聯(lián)系時系統(tǒng)彈出報警對話框，如下圖示：

讀取時的斷開

打開PLC通訊時的問題

當(dāng)操作員點(diǎn)擊此子菜單時，如出現(xiàn)紅色“√”圖標(biāo)，表示，系統(tǒng)會自動重復(fù)嘗試

與下位機(jī)進(jìn)行鏈接，直至通訊成功為止。選用該功能后當(dāng)出現(xiàn)通訊斷開現(xiàn)象后，

故障處理完畢則不需重啟軟件，系統(tǒng)就能夠自動連接下位機(jī)。

當(dāng)操作員點(diǎn)擊此子菜單可退出數(shù)字化管理軟件。

5.10.2、數(shù)據(jù)庫管理菜單如下：

數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)界面如下圖示：

當(dāng)操作員點(diǎn)擊備份數(shù)據(jù)庫文本框的“...”按鈕，會彈出備份數(shù)據(jù)庫命名對話框，用戶

可以選擇或輸入備份后的數(shù)據(jù)庫文件名(默認(rèn)按日期命名)，如圖示：

當(dāng)操作員命名數(shù)據(jù)庫文件名后，文本框顯示備份后的文件路徑與名稱，操作員再點(diǎn)擊

“備份數(shù)據(jù)庫”按鈕即可完成數(shù)據(jù)庫文件備份，完成后系統(tǒng)彈出提示對話框。

當(dāng)操作員點(diǎn)擊恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文本框的“...”按鈕，會彈出選擇已備份數(shù)據(jù)庫對話框，用戶

可以選擇備份后的數(shù)據(jù)庫文件如圖示：

當(dāng)操作員選擇數(shù)據(jù)庫文件成功后，文本框顯示你選擇恢復(fù)的文件路徑與名稱，操作員再點(diǎn)擊

“恢復(fù)數(shù)據(jù)庫”按鈕即可完成數(shù)據(jù)庫文件恢復(fù)操作，完成后系統(tǒng)彈出提示對話框。

恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件一般在你重裝軟件后，將以前備份的數(shù)據(jù)文件恢復(fù)或非預(yù)期數(shù)據(jù)庫文件損壞

后用以恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件。

點(diǎn)擊上述子菜單后，系統(tǒng)會彈出下圖示對話框

數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)存與查看界面如下圖示：