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          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機應用

          2015-06-30 15:58:27 人評論 次瀏覽 分類:永宏應用案例

          摘 要:本文主要論述永宏PLC及永宏HMI在制藥行業的滅菌干燥上的系統集成應用原理,展示同構平臺機電自動化產品的系統集成優勢。 關鍵詞:微波,真空,人機界面 PLC 
           

           一. 微波發生原理: 1.
          產生微波的設備是磁控管。通過PLC控制中間固態繼電器來驅動升壓變壓器,電壓約為6000V。磁控管是一種用來產生微波能的電真空器件。實質上是一個置于恒定磁場中的二極管。管內電子在相互垂直的恒定磁場和恒定電場的控制下,與高頻電磁場發生相互作用,把從恒定電場中獲得能量轉變成微波能量,從而達到產生微波能的目的。
          磁控管由于工作狀態的不同可分為脈沖磁控管和連續波磁控管兩類。
          磁控管由管芯和磁鋼(或電磁鐵)組成。管芯的結構包括陽極、陰極、能量輸出器和磁路系統等四部分。管子內部保持高真空狀態。下面分別介紹各部分的結構及其作用。 1.陽極
          陽極是磁控管的主要組成之一,它與陰極一起構成電子與高頻電磁場相互作用的空間。在恒定磁場和恒定電場的作用下,電子在此空間內完成能量轉換的任務。磁控管的陽極除與普通的二極管的陽極一樣收集電子外,還對高頻電磁場的振蕩頻率起著決定性的作用。
          陽極由導電良好的金屬材料(如無氧銅)制成,并設有多個諧振腔,諧振腔的數目必須是偶數,管子的工作頻率越高腔數越多。
          陽極諧振腔的型式常為孔槽形、扇形和槽扇型,陽極上的每一個小諧振腔相當于一個并聯的2C振蕩回路。以槽扇型腔為例,可以認為腔的槽部分主要構成振蕩回路的電容,而其扇形部分主要構成振蕩回路的電感。
          磁控管的陽極由許多諧振腔耦合在一起,形成一個復雜的諧振系統。這個系統的諧振腔頻率主要決定于每個小諧振腔的諧振頻率,我們也可以根據小諧振腔的大小來估計磁控管的工作頻段。
          磁控管的陽極諧振系統除能產生所需要的電磁振蕩外,還能產生不同特性的多種電磁振蕩。為使磁控管穩定的工作在所需的模式上,常用隔型帶來隔離干擾模式.隔型帶把陽極翼片一個間隔一個地連接起來,以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔。
          另外,由于經能量交換后的電子還具有一定的能量,這些電子打上陽極使陽極溫度升高,陽極收集的電子越多(即電流越大),或電子的能量越大(能量轉換率越低),陽極溫度越高,因此,陽極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管采用強迫風冷,陽極帶有散熱片.大功率管則多用水冷,陽極上有冷卻水套。
          2.陰極及其引線 磁控管的陰極即電子的發射體,又是相互作用空間的一個組成部分。陰極的性能對管子的工作特性和壽命影響極大,被視為整個管子的心臟。 陰極的種類很多,性能各異。連續波磁控管中常用直熱式陰極,它由鎢絲或純鎢絲繞成螺旋形狀,通電流加熱到規定溫度后就具有發射電子的能力。這種陰極具有加熱時間短和抗電子轟擊能力強等優點,在連續波磁控管中得到廣泛的應用。 此種陰極加熱電流大,要求陰極引線要短而粗,連接部分要接觸良好。大功率管的陰極引線工作時溫度很高,常用強迫風冷散熱。磁控管工作時陰極接負高壓,因此引線部分應有良好的絕緣性能并能滿足真空密封的要求。為防止因電子回轟而使陽極過熱,磁控管工作穩定后應按規定降低陰極電流以延長使用壽命。
          3.能量輸出器 能量輸出器是把相互作用空間中所產生的微波能輸送到負載去的裝置。 能量輸出裝置的作用是無損耗,無擊穿地通過微波,保證管子的真空密封,同時還要做到便于與外部系統相連接。 小功率連續波磁控管大多采用同軸輸出在陽極諧振腔高頻磁場最強的地方。放置一個耦合環,當穿過環面的磁通量變化時,將在環上產生高頻感應電流,從而將高頻功率引到環外。耦合環面積越大耦合越強。 大功率連續波磁控管常用軸向能量輸出器,輸出天線通過極靴孔洞連接到陽極翼片上。天線一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整個天線被輸出窗密封。 輸出窗常用低損耗特性的玻璃或陶瓷制成。它必須保證微波能量無損耗的通過和具有良好的真空氣密性。大功率管的輸出窗常用強迫風冷來降低由于介質損耗所產生的熱量。
          4.磁路系統 磁控管正常工作時要求有很強的恒定磁場,其磁場感應強度一般為數千高斯。工作頻率越高,所加磁場越強。 磁控管的磁路系統就是產生恒定磁場的裝置。磁路系統分永磁和電磁兩大類。永磁系統一般用于小功率管,磁鋼與管芯牢固合為一體構成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產生磁場,管芯和電磁鐵配合使用,管芯內有上、下極靴,以固定磁隙的距離。磁控管工作時,可以很方便的靠改變磁場強度的大小,來調整輸出功率和工作頻率。另外,還可以將陽極電流饋入電磁線包以提高管子工作的穩定性。
          二. 注意事項 由于設備的加熱部分是靠微波來加熱的,所以必須要考慮到微波帶來的干擾源問題。永宏PLC是自主研發的產品,所有的控制都集成在一塊叫”SOC”的 芯片上,即:系統集成片,所以抗干擾能力較強。 由于該設備需要加熱控制就必然用到模擬量模塊,此設備的加熱傳感器是用遠紅外傳感器,信號為4—20MA。永宏PLC的模擬量板精度是12位。且在每個掃描周期都讀取模擬量值,所以是實時更新的,加上模擬量板價格適中,客戶都肯接受。
          三. 工藝流程

          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機           永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機
           

           

          四 永宏電機簡介 永宏電機股份有限公司于1992年由一群從事PLC設計工作多年的工程師創立與臺灣。1993年推出FBE和FBN系列產品,經由多年努力2003年推出 FBS全新系列產品倍受業界好評。一直以來,本公司全心專注在高功能的中小型PLC市場領域,創立的自有品牌“FATEK”,目前在業界已享有頗高的知名度。提供客戶完善的高性價比產品一直是永宏的宏愿,多年的默默耕耘與實踐終于能開花結果。
          五. 人機界面
          人機界面采用永宏電機的新款產品:5.7寸的觸摸屏。如圖1:是微波真空干燥滅菌機的參數設定 
          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機1
          如圖2是微波真空干燥滅菌機的動作控制
          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機2
          如圖3是微波真空干燥滅菌機手動控制每路磁控管的工作情況
           
          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機3
          如圖4是微波真空干燥滅菌機的自動狀態控制,每檔溫度時間都有顯示,第一檔溫度控制結束自動跳到第2檔,依次往下控制
          永宏PLC 在LED 微波真空干燥滅菌機4
          六. 模擬量板說明 采用永宏性價比較高的模擬量板FBS-B4AD控制溫度。FBS-B4AD是12位精度,模擬量板是單極性的測量范圍為:0—20MA或0—10V。永宏PLC設計是以14位的方式表示法,即:0—16380對應0—20MA或0—10V,******分解能力為:2.44mV(電壓)、4.88μA(電流)。采用直接讀取寄存器的方法方便了廣大的編程工作者,其占用固定地址為:D4072~D4075。
           七. 結束語 永宏優越的質量,超強的應用指令功能,多樣話的通訊方式,使得我們在生產設計中起到了關鍵性的作用。伴隨永宏機電產品的豐富與發展,功能的不斷提高,面對客戶對整體服務的需求,產品擁有廣闊長遠的市場拓展空間。
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