一種程控高壓充電系統設計
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PID調節的實(shí)質(zhì)就是根據輸入的偏差值，按比例、積分和微分的函數關(guān)系進(jìn)行運算，其運算結果用以輸出控制，從而減小時(shí)滯，防止超調，獲得穩定的輸出數據。但由于被控對象的工作過(guò)程具有多樣性，使得PID參數的正確獲取較為復雜，需要通過(guò)反復調試，獲取盡可能多的實(shí)驗數據后確定。PID控制在PLC中既可用PID硬件模塊實(shí)現，也可用軟件實(shí)現，應根據實(shí)際的控制系統規模以及成本等因素選取。本系統采用的是S7-200系列的PLC，實(shí)際編程中直接使用PLC內部的PID控制指令，主要解決高壓過(guò)沖和振蕩兩個(gè)問(wèn)題。
單相交流調壓模塊集同步變壓器、相位檢測電路、移相觸發(fā)電路和輸出可控硅于一體，當改變控制電壓的大小，就可改變輸出可控硅的觸發(fā)相角，即實(shí)現單相交流電的調壓?？紤]到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負載在啟動(dòng)時(shí)一般都比其額定電流大幾倍，及晶閘管芯片抗電流沖擊能力較差等因素，在選取模塊電流規格時(shí)應留出適當裕量。阻性負載的模塊標稱(chēng)電流應為負載額定電流的2倍；感性負載的模塊標稱(chēng)電流應為負載額定電流的3倍。另外，調壓模塊的過(guò)電壓能力差，若模塊內部未自帶過(guò)電壓保護線(xiàn)路，可以外接阻容吸收回路或壓敏電阻進(jìn)行保護。
光電隔離模塊的作用是將高壓地和控制地分開(kāi)，從而保護后端的模擬采樣等控制線(xiàn)路。選用時(shí)要選擇合適的頻帶范圍和驅動(dòng)能力，確保不影響正常的數據傳送。
按照模擬量隔離模塊的接線(xiàn)方式，其輸入端等效電阻和高壓分壓器的低壓臂電阻并聯(lián)，當輸入端等效電阻不能明顯大于高壓分壓器的低壓臂電阻時(shí)，就會(huì )影響到高壓分壓器的分壓比。除了選擇較大輸入阻抗的隔離模塊外，還可以使用運放設計中間電路，利用其高輸入阻抗的特性進(jìn)行匹配，或者通過(guò)軟件校正。
2．3 信號轉換電路
S7-200PLC支持多種通信協(xié)議，比如點(diǎn)到點(diǎn)接口協(xié)議(PPI)、多點(diǎn)接口協(xié)議(MPI)、Profibus協(xié)議、用戶(hù)定義的協(xié)議等。觸摸屏和PLC之間采用RS 485協(xié)議通訊，為避免實(shí)驗過(guò)程中儲能電容放電產(chǎn)生的高壓脈沖干擾通過(guò)串行總線(xiàn)耦合到屏蔽間內部，設計了針對RS 485協(xié)議的光電／電光轉換電路，實(shí)現串口數據的光纖傳輸。由于RS 485屬于半雙工協(xié)議，標準的協(xié)議轉換芯片都需要控制數據流方向，一般采用的方式是用一根信號線(xiàn)來(lái)控制，實(shí)現收發(fā)的切換，這種方式不但需要增加電路，還需要進(jìn)行編程控制。本系統采用的思路則巧妙的由硬件本身完成了接收和發(fā)送的自動(dòng)轉換，電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強，可靠實(shí)現了RS 485信號和TTL信號的轉換。
1414T和2412T是一對標準的光電收發(fā)器件，最高數據傳輸速度為5 Mb／s，傳輸距離超過(guò)1 km，完全滿(mǎn)足RS 485信號的傳輸要求。對于1414T光發(fā)射器必須提供足夠的正向驅動(dòng)電流才能發(fā)出所需光功率，而2412T是集電極開(kāi)路輸出，通過(guò)一個(gè)上拉電阻即可獲得光信號經(jīng)光電二極管轉換成的電信號。根據光電收發(fā)器件的電器特性，增加必要的驅動(dòng)、反向等電路后，系統能夠可靠進(jìn)行TTL信號的光纖傳送和轉換，從而實(shí)現RS 485信號的長(cháng)距離光纖傳輸。電路原理圖如圖3所示，其中Q1應根據使用的串口通訊速度選取合適的開(kāi)關(guān)管，并根據光纖的長(cháng)度來(lái)調節R3的阻值，以改變光發(fā)射功率，確保光傳輸穩定可靠。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/181144.htm
3 結 語(yǔ)
此程控充電系統完全滿(mǎn)足設計要求，已經(jīng)應用于多項物理實(shí)驗，抗干擾能力強，可靠性好。簡(jiǎn)單修改觸摸屏和PLC程序，可以配合不同指標的高壓電源組成各種充電系統，通用性好，使用范圍廣。通過(guò)修改通訊協(xié)議，還可以用計算機替代觸摸屏，將充電系統納入整個(gè)實(shí)驗控制系統進(jìn)行統一管理。系統中使用的RS 485光傳輸電路，可以廣泛用于高壓大電流場(chǎng)合，有效提高主控設備的抗干擾能力。
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