PLC可控硅移相觸發(fā)技術

PLC可控硅觸發(fā)技術包括了軟硬件兩方面的內容。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、雙向可控硅構成。在軟件上主要是應用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)算法編制相關程序實現(xiàn)可控硅觸發(fā)技術。

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)程序自動實現(xiàn)，具體實現(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)設定的磁化電流值及磁化時間、退磁時間要實現(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將磁化電流升到設定值，然后保持一定時間，在設定的時間內關斷，達到磁化的效果。這個設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。這里的一個難點就是要在短時間內將電流調到一個較大值，而又不能出現(xiàn)超調現(xiàn)象，然后將電流在設定點穩(wěn)定并在設定時間到達后關斷，不能出現(xiàn)電流波動和超調現(xiàn)象。一個理想的磁化觸發(fā)電路要實現(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到或近似圖2的磁化曲線。程序設計上給定了周向、縱向電流設定字，磁化、退磁時間設定字，內部磁化、退磁啟動位，及外部為兼容手工操作而設的接口。根據(jù)設定的值對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)通過設定值計算而來，函數(shù)的相關參數(shù)則由實驗得來。讓電流在一個短時間內升到一個較大的值（但又要低于設定值）不會出現(xiàn)超調。

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節(jié)增量△I。(F1=It/Is+F0;式中△I=It*F1；F1為調節(jié)系數(shù)、It為返回信號與設定值的差值、Is為設定值、F0為經(jīng)驗系數(shù)、△I為調節(jié)增量)。通過這樣一個閉環(huán)調節(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，計算得到退磁調節(jié)的量，其公式為：△I1=（Is-I0）/（Ts/T0），式中△I1為退磁調節(jié)量、Is為設定值（前段磁化的值）、I0為經(jīng)驗值、Ts為退磁設定時間、T0為調節(jié)周期。將上述計算公式轉換為實際的PLC控制程序，然后通過現(xiàn)場實驗來完善功能，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、電機控制系統(tǒng)、磁化控制系統(tǒng)及其他的附屬器件（接近開關、繼電器、傳感器、互感器、電流表等）。電機系統(tǒng)由磁懸液攪拌電機和噴液電機等構成；本設備采用PLC控制設備運行，可靠穩(wěn)定。計算機應用程序上設有磁化電流數(shù)值和設備的工作方式、工作狀態(tài)實時顯示，使操作人員隨時掌握設備的運行狀況，便于對設備進行維護和監(jiān)測。各執(zhí)行機構均有保護裝置，出現(xiàn)意外時，不易損壞其他部件。系統(tǒng)的控制和執(zhí)行機構之間均采用了電氣隔離，使系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力。系統(tǒng)具有較高的糾錯能力。在誤操作時能自動停機，不致發(fā)生設備損壞。（主要是由交流接觸器的熱保護裝置及電流分斷器，實現(xiàn)過流自動切斷輸出從而保護機電設備不再受到大流電流侵害起到自動保護作用。）

五、數(shù)字化系統(tǒng)詳細介紹：

采用PLC可控硅觸發(fā)技術，觸發(fā)可控硅穩(wěn)定可靠，方便實現(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，方便的實現(xiàn)了探傷機數(shù)字化控制、磁粉探傷的數(shù)據(jù)庫管理、報表預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實時監(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)等配套功能構成。

系統(tǒng)主要技術特點：

5.1、實時跟蹤記錄周、縱向磁化電流；

5.2、實時跟蹤記錄充磁、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報表結合系統(tǒng)應用特點專門制作)；

5.5、支持磁粉探傷機日常、季度等性能校驗(檢查)記錄管理；  

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

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

等介質轉存或共享數(shù)據(jù)庫文件查看管理；

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

5.9、支持數(shù)據(jù)庫的轉存與系統(tǒng)數(shù)據(jù)清除功能(轉存后清空數(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限可打開。

a、超級用戶

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

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

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

修改上述二級權限用戶，并有對未轉存數(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行修改。

b、管理員組

管理員組是系統(tǒng)的次權限用戶，在此權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，此用戶權限下可以對探傷設備進行操作，

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

進行數(shù)據(jù)庫管理的“備份與恢復”、“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。

推薦對設備探傷操作工按實際姓名分配。

關于用戶的分配：

當首次使用本程序時，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行修改。并根據(jù)本單位探傷

人員進行用戶管理對每個探傷人員分配一個普通用戶權限的用戶，對探傷工長

或班長分配一個管理員組權限的用戶。用戶名的設定為實際使用者的姓名

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字段中。

2)、用戶管理功能的使用

a、添加用戶

點擊“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“確認添加ID”在下面的文本框及列表選項中進行用戶

數(shù)據(jù)添加完成后點擊“確認添加ID”完成用戶添加。

b、刪除用戶

點擊“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“確認刪除ID”，這時點擊“確認刪除ID”按鈕

完成刪除添加。

c、修改用戶

點擊“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“確認修改ID”在下面的文本框及列表選項中進行用戶

數(shù)據(jù)修改完成后點擊“確認修改”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

在確認密碼處再次輸入新密碼，點擊確認完密碼修改。

當操作員點擊此子菜單時，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行

設定后，刪除和修改工件名稱將同步修改工件型號中的名稱設置。

對工件名稱的修改和刪除會彈出對話框確認后才可操作。

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行管理，設置好工件名稱

后，再對不同工件名稱進行型號管理。

報表編號管理界面，可以在此修改打印報表的編號，可以適應使用單位質量

管理體系文件的要求，統(tǒng)一質量管理文件編號。

直接修改即改即保存。

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

端口損壞之類的故障，操作該功能需：超級用戶操作權限方可操作。

設置界面如圖示：

點擊“通訊設定”按鈕，按變成“取消設定”字樣后，可以對端口號、

波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位，按“保存設定”按鈕保存。

默認的設置：為上圖示COM1、9600、7、e、2。

當發(fā)生串口損壞時，可以更改串口號設置，通過串口擴展卡或USB轉COM

轉換器實現(xiàn)串口擴展，來保證系統(tǒng)使用。

當串口發(fā)生故障失去與下位機的聯(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

當操作員點擊此子菜單時，如出現(xiàn)紅色“√”圖標，表示，系統(tǒng)會自動重復嘗試

與下位機進行鏈接，直至通訊成功為止。選用該功能后當出現(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。

當操作員點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)庫備份與恢復界面如下圖示：

當操作員點擊備份數(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(默認按日期命名)，如圖示：

當操作員命名數(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。

當操作員點擊恢復數(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的文件路徑與名稱，操作員再點擊

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

恢復數(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)文件恢復或非預期數(shù)據(jù)庫文件損壞

后用以恢復數(shù)據(jù)庫文件。

點擊上述子菜單后，系統(tǒng)會彈出下圖示對話框

數(shù)據(jù)庫轉存與查看界面如下圖示：