PLC在充磁机控制系统的设计

1 引言

随着电机、家用电子、计算机、通信等技术日新月异的更新和发展，永磁材料需要量越来越大性能越来越高。目前，永磁材料大多采用钕铁硼、铁氧体、铝镍钴、钐钴等，并具有矫顽力大、性能稳定等特点，这些材料经充磁电源的高压大电流向螺线管瞬间脉冲放电，使其磁化。生产中要求充磁电源高效、稳定、精度高，同时，在机测试充磁后永磁材料的磁通量。文中介绍了的充磁和测量为一体高效自动充磁机，使用plc实现系统控制，触摸屏作为参数调整、工作显示等。

2 电磁交换

充磁机根据电容储能脉冲放电产生强大磁场，对铁磁性物质进行磁化。在电磁交换前，电容储存的能量

　　(1)

式中uc为储存电容的端电压，c为储存电容的容量。改变电容的电压或容量，可调节电容存储电场能量大小。目前，电容在2kv～3.5kvdc，存储能量可达100kj以上。

电容c被充电至设定电压u0时断开充电电源，随即接通lr串联电路，则电容c所储电荷通过lr迅速地以脉冲形式放电，得到极大的脉冲电流峰值。电容放电的端电压uc满足

　　(2)

其放电电流

　　(3)

式中l为充磁头中螺线管的电感量，r为螺线管、放电回路连接导线电阻、接触电阻及放电器件内阻的总和(忽略线路分布电容与分布电感)。

对脉冲充磁，充磁头常选用

　　(4)

即欠阻尼情况下，电容放电电流，使脉冲磁场峰值达到磁化线圈内被充磁材料内矫顽力的3～5倍时进行可饱和磁化。

磁通强度检测有磁电式磁通、电子式磁通和数字积分式磁通三种。图1为电子式磁通电路，有探测线圈和积分电路组成。当探测线圈中所链合的磁通变化δφ时，线圈中感应出电动势，经积分后的输出电压

　　(5)

式中n为探测线圈的匝数，r为电阻，c为积分电容。  

图1  电子式磁通检测电路     

3 控制系统设计

图2为充磁机系统示意图。电路是由可调直流高压电源、放电开关电路、plc控制器、触摸屏、磁通检测和充磁头等电路组成。控制要求：

① 调节可控硅控制角度来调节充磁电流；
　　② 自动检测充磁产品磁通强度；
　　③ 人机对话，即设定参数和显示运行状态；
　　④ plc现实系统的控制和运算；
　　⑤ 功率元件的过流和过压保护；
　　⑥ 具有输入短路保护，操作安全。    

 
图2  系统总体框图    

作者：童志宝   来源：中国自动化网