西门子S7-200PLC在均匀化着色电源中的成功应用

色电源控制性能的关键。
       为了便于查找、修改和调试程序，以及缩短CPU的扫描周期，均匀化着色电源设计的PLC程序除主程序外，还有10个子程序和4个中断程序，PLC的程序方框图见图4、图5、图6所示。如图中所示，主程序主要完成采样、操作、故障处理、判断开停机等内容；子程序0主要完成运行时的工作流程控制；子程序1主要完成在静泡时间内的控制操作；子程序2主要完成P处理时间内的控制操作；子程序3主要完成在间隔时间内的控制操作；子程序4主要完成C处理时间内的控制操作；子程序5主要完成着色完成后的处理工作；子程序6是在P处理和C处理起动前对逆变脉冲的控制；子程序7是停机时对逆变脉冲的控制；子程序8主要完成停机时着色参数的输入和计算等内容；子程序9主要完成补色参数的输入和计算等内容。中断程序主要是完成C处理时对逆变脉冲的控制，其中逆变脉冲的立即开通和立即关断时间间隔是采用语句延时来实现的。


图4  PLC程序框图（1）

           
图5  PLC程序框图（2）


图6  PLC程序框图（3）
5．实测波形
      图7是一台输出能力为±55V，3000A的均匀化着色电源在试验室的电阻性负载下输出的电流、电压的波形全过程。图中P处理时间是3s，输出电流是750 A，电压30V；间隔时间是10s；C处理时间是5s，输出电流是1000 A，电压±40V，正向脉冲宽度为20ms，周期为200 ms，与设置值完全符合。
图8是图7中C处理放大后的波形。图9是图8中波形放大后的一部分。图10是C处理过程中PLC发出的逆变脉冲与输出的控制关系。


图7 电阻负载下输出波形全过程


图8 电阻负载下C处理波形全过程


图9 电阻负载下C处理波形


图10  C处理过程中PLC发出的逆变脉冲与输出的控制关系
        图11是同台均匀化着色电源在现场输出3000A，±30V，正向脉冲宽度为20ms，周期为200 ms的C处理电压电流波形。图12是在现场输出2000A，±20V，正向脉冲宽度为20ms，周期为200 ms的C处理电压电流波形。


图11 现场输出3000A时的C处理波形


图12 现场输出2000A时的C处理波形
6．结论
      均匀化着色电源是为了取代进口，降低成本，按照生产工艺要求国内自主研发的一种大功率电源产品。从设计之初，选用西门子的小型PLC S7-200来进行小于毫秒级的逆变换流控制，曾是一种大胆的设想，如今通过实践证明是可行的。在现场，均匀化着色电源完全满足生产工艺的要求，铝材着出的颜色效果与国外进口设备一致，并且均匀化着色电源选用西门子的S7-200 PLC作为核心控制器件，运行稳定可靠，控制精度高，加之采用触摸屏显示中文界面，操作更加方便简单，受到了用户的欢迎。