[实用新型]一种用于感应热处理设备数据管理与控制装置

说明书

本实用新型涉及一种用于感应热处理设备的数据管理与控制装置，包括PLC的I/0和DA/AD转换模块，PLC的通讯端口与控制系统通讯端口连接，连通PLC与控制系统的通讯，所述的控制系统通过通讯端口连接至模拟信号和数字信号的有源隔离高速采集单元，其中有源隔离高速采集单元为3‑10通道信号有源隔离高速采集单元，经过3‑10通道信号有源隔离高速采集单元的数据采集和控制系统的通讯，再结合PLC的I/0和DA/AD转换模块的实时通讯，实现了多种信号的采集通讯和隔离、逻辑控制。本实用新型在实现3‑10路模拟信号和数字信号的高速采集和隔离，结合PLC的I/0和DA/AD转换模块的实时通讯，解决电磁环境下数据的高速采集和实时通讯以及基于PLC系统的逻辑控制和数据运算功能的结合问题。

技术领域

本实用新型涉及感应热处理设备领域，特别针对感应淬火、回火、透热、调质、退火设备的数据管理与控制，具体是用于感应热处理设备数据管理与控制装置。

背景技术

由于感应热处理设备加热电源工作频率在几白赫兹到数千赫兹，会产生很高的电压、电流变化率(即du/dt高和di/dt)，导致感应加热电源产生较强的电磁干扰(EMI)，辐射的电磁波对控制系统的信号采集造成电磁干扰。这种辐射电磁干扰会导致模拟量信号的失真和畸变，严重影响控制系统的数值显示和记录的准确性，造成数据一致性差、数据曲线重合度偏差、出现不规律的误报警等现象。

电磁干扰的另一来源是感应器加热电源的逆变桥，在开关管导通瞬间，初级线圈产生很大的涌流，并出现较高的浪涌尖峰电压；在开关管断开瞬间，由于初级线圈的漏磁，使一部分能量没有传输到次级线圈，而是通过电路中的电容、电感形成带有尖峰的衰减振荡，形成电压尖峰。尖峰电压会通过传感器的工作电源以及传感器的感应线圈传导到控制系统的采集端口上，造成端口通讯中断、数据失真、硬件击穿等现象。

由于控制系统还需要对其他AD/DA信号的运算，以及I/O信号的逻辑控制，伺服系统的速度及位置控制，因此本系统在应用时结合了西门子S7系列PLC、三菱FX系列PLC、三菱Q系列PLC，基于PLC的运算功能和通讯功能，实现设备的功能控制。

由于电磁辐射干扰和有源信号的传导干扰，对控制系统的数据采集、显示准确性和控制信号输出的稳定性，造成了严重的影响，而本系统采集的3-10路模拟信号和数字型号的稳定性，是本系统需要的关键信号，基于PLC系统的逻辑控制和数据运算功能的结合，直接决定着控制系统的使用性能，因此必须要解决信号干扰和通讯速率、以及基于PLC的逻辑控制和数据运算问题。

目前感应热处理设备领域应用的信号采集方法是，如图3所示：为目前应用的信号采集组成和接线图；通过对应的信号变送器进行信号采集，再通过线缆连接到PLC模拟量信号输入端口上，通过PLC的内部多次平均运算和采用屏蔽线缆传导。但这种方法仍然无法从根本上解决信号的采集准确性和数据传输的实时性以及功能控制的稳定性。

实用新型内容

本实用新型对于现有感应热处理设备的数据采集、传输、功能控制功能的缺陷，特提供一种适用于感应热处理设备的数据管理与控制装置，实现电磁环境下的信号隔离高速采集与通讯传输，结合PLC的逻辑控制和数据运算功能，实现所述技术目的。

为此本实用新型采用的技术方案是，一种用于感应热处理设备数据管理与控制装置，包括PLC的I/0和DA/AD转换模块，PLC的通讯端口与控制系统通讯端口连接，连通PLC与控制系统的通讯，其特征在于：所述的控制系统通过通讯端口连接至模拟信号和数字信号的有源隔离高速采集单元，其中有源隔离高速采集单元为3-10通道信号有源隔离高速采集单元，经过3-10通道信号有源隔离高速采集单元的数据采集和控制系统的通讯，再结合PLC的I/0和DA/AD转换模块的实时通讯，实现了多种信号的采集通讯和隔离、逻辑控制。

进一步的改进在于：所述3-10通道信号有源隔离高速采集单元中又分为三部分，其一是电源部分，电源部分将输入电源经过整流单元后为DC 0-5V/15V/24V电压，再通过电源隔离单元和电源保护单元供电；