PowerPC系统在铝型材着色装备 电源的利用

　0.媒介

近几年来，国内铝型材外观处置行业成长 敏捷 ，手艺 提高 络续加速 。人们对 铝型材外观处置程度 要求愈来愈 高。电化学整流器是铝型材外观处置中十分主要 的装备 ，特别 是着色电源，其机能 直接影响到铝型材的着色速度，色感及色调平均 性、光泽及产物 及格 率。所以把可否 知足 工艺要求作为评定整流器装备 好坏 的根据 。整流器的机能 主要表示在施加电压的法式 ，波形，电压的不乱 性及与工艺的匹配方面[1]。希奇是整流器的输出波形，今朝 国内对这块的研究十分多，我司也和许多 铝型材厂家积极配合，进行相干 的尝试，获得 了不错的结果 。今朝 的铝型材着色电源一般采取 不行控整流（二极管）、半控整流（可控硅）、全控整流（GTO、IGBT等）的体例，不管 哪类 ，根基 都是以实现分歧 波形为条件 的。固然 ，要实现需要的波形，一个功能强年夜 的节制 系统是关头，它能使整流器运行加倍 不乱 ，调理 加倍 正确 ，波形加倍 多样，通讯 加倍 天真 。

1.整流器节制 系统简介

　　今朝 ，市场上现有的铝型材可控硅着色电源节制 系统主要包括 以下几种：

　　1）以PLC为节制 焦点 。

　　该系统主要经由过程 PLC加上响应 的调理 板进行逻辑节制 ，PLC负责运用 逻辑处置和调压器节制 ，调理 板负责脉冲序列生成和发送。PLC经由过程 对输出电压采样进而节制 调压器动作，到达 节制 输出电压的目的。

　　基于PLC的节制 系统的弱点主要有以下几个方面。

　　i)及时 性差，PLC的法式 扫描近似于一个前后台系统，其法式 运行周期跟着 法式 量的增添 而增添 ，其实不 固定，所以很难实现对正确 节制 。

　　ii)PLC系统的扫描周期一般都需要几十毫秒，对 要实现一些高频的脉冲波形，根基 上做不到。对一些时候 要求较严厉 的输出，在时候 精度上也有必然 的误差 。这个是由PLC系统自己 的特征 决议的。

　　iii)因为 PLC很难直接进行多路脉冲输出，所以不克不及 直接触发可控硅，需要别的 的外界电路板实现，而PLC和外接电路板没法 经由过程 总线毗邻 ，只能经由过程 摹拟 量给定体例节制 ，所以从节制 体例上来看，也属于摹拟 节制 系统。

　　若是用更高品级 的PLC，好比 三菱的Q系列，西门子的S7-300系列等，对 单个着色电源来讲 本钱 也十分高，不太合用 。可是PLC具有的优势也是比力显明的。起首 ，其编程利便，进入门坎 较低，具有必然 节制 常识 的人都轻易 上手。其次，模块种类多样，各年夜 厂商都推出了或关闭 或开放的通讯 和谈 模块，而且 利用 普遍 ，在行业里面具有较年夜 影响力。再次，今朝 利用 的PLC都是一些国际知名的厂商的品牌，不论是 质量还是诺言 都有充裕 的保障。所以今朝 该系统在外观处置电源中运用 十分普遍 。今朝 在铝型材外观处置中利用 较多的PLC是西门子的s7-200系列和三菱的FX系列，一般用于通俗 硬质氧化，低频脉冲氧化，电泳，差池称着色电源和DCAC着色电源的节制 系统中。

　　2）以ARM+FPGA为节制 焦点 。

　　该系统比拟 于PLC节制 系统，ARM节制 器相当于PLC，进行各类 逻辑节制 ，FPGA相当于调理 板，生成和发出脉冲。若是说PLC节制 系统还是摹拟 节制 系统的话，该系统已 属于数字节制 系统。今朝 我司的第一代铝型材外观处置电源数字节制 系统正式基于ARM7加FPGA的架构，该芯片型号较老，主频100MHZ之内 ，其软硬件的系统 架构已 属于多年前的手艺 ，正逐步 被镌汰 。今朝 该系统主要运用 于铝型材脉冲氧化电源，铝型材驻化法着色电源中。整体 来讲 ，该系统相对 PLC系统，节制 精度更高，属于全数字化节制 系统，能实现一些PLC没法 实现的输出波形，所以还是有必然 的市场。可是，因为 一些手艺 上的缘由 ，该系统还存在以下的不足：

　　i)该系统的通讯 接口还不是很完美 ，因为 该系统主要由整流器厂家开辟 ，其实不 是专业做通讯 的厂家开辟 ，所以在通讯 和谈 的支撑 上还存在许多 不足，希奇是对 一些专有的PLC的通讯 和谈 支撑 不足，很难和基于PLC的节制 系统进行相干 和谈 的通讯 。

　　ii)因为 采取 芯片级的开辟 ，不但 要精晓 高级说话 编程，而且要对装备 驱动都要有十分深切 的领会，开倡议来有必然 难度。进入门坎 较高。

　　iii)该型节制 系统还存在体积较年夜 ，布局复杂的弱点，该系统由多块分歧 功能的板子构成 。布局显得痴肥 ，不简练 。

　　节制 系统视图以下 ：

图一

3）以PowerPC + FPGA为节制 焦点 。

　　该系统是我司开辟 的铝型材外观处置电源的第二代数字节制 系统。该系统不但 从布局上对节制 板进行了精简优化，同时还从软硬件两方面临 系统进行了十分年夜 的提拔 。主要长处 有以下 几个方面：

　　i)该数字节制 系统比拟 于第一代系统而言，布局上已 年夜 年夜 优化。其电路板总共只有两块，而且 采取 分层布局，现实 占用面积只相当于一块板子的年夜 小，占用面历年 夜 年夜 减小，显得加倍 精辟。

　　ii)外设功能比拟 于第一代系统获得 了极年夜 提拔 。在包管 输入输出点数不变的情形 下，提高了摹拟 量的采样精度和采样速度 。这有助于节制 加倍 正确 。同时，该节制 系统还保存了双通道的设计，若是客户对电源的靠得住 性有更高一级的需求，今后 可以在该系统上实现双系统热备。

　　iii)从系统硬件角度上来看，FPGA芯片进行了进级 ，功能和主频都获得 极年夜 提拔 ，同时，基于PowerPC架构的新一代数字芯片功能已 年夜 年夜 跨越 了ARM7。.其主频到达 了400MHZ，同时带有128M DDR2内存。其设置装备摆设 相当于初期 的小我 电脑，该节制 系统具有异常超卓 的通讯 能力，不但 支撑 以太网，光纤以太网，串口，CAN收集 的通讯 ，还支撑 同三菱PLC和西门子PLC的收集 通讯 ，能和今朝 的基于PLC节制 的装备 进行网内的互联，也就是能经由过程 CClink或 profibus等进行组网。

　　iv)从软件的角度来看，系统采取 了RT-Linux及时 操作系统，linux操作系统是世界上主流的操作系统之一，今朝 在手机运用 中的安卓系统，就是以linux系统为内核的。Linux操作系统今朝 主要用在一些年夜 型的贸易 系统中，其机能 早已颠最后 时候 的验证。连系 功能强年夜 的数字芯片，我司的第二代数字节制 系统能在不受系统负荷影响下义务 调剂 时候 正确 到1ms，是PLC系统履行 周期的几十分之一。也年夜 年夜 优于ARM系统。

　　v)因为 采取 了特别的手艺 ，我们的系统编程支撑 基于IEC61131通用尺度 的图形编程界面和编程说话 ，支撑 PLC的梯形图，逻辑图等编程，同时也支撑 C，C++，C#等高级说话 编程，也就是说，可使 用以上所有的说话 进行编程，这也就使传统的基于单片机的编程和IEC尺度 相融会 。用户不需要存眷 底层驱动和操作系统级的义务 调剂 ，只需存眷 运用 层面的逻辑便可 以。所以，对 部门厂家用户来讲 ，若是熟习 PLC编程，也就一样 熟习 该系统的编程。利用 十分利便。图形编程界面以下 ：

节制 系统图片以下 ：

图二

2.在铝型材外观处置电源中的运用

　　今朝 ，铝型材外观处置包括 氧化，电泳和着色，个中 氧化和电泳是比力常规的电源，对波形没有特其余 要求，可是着色工艺对电源的输出要求较严厉 ，我们的节制 系统重点运用 在铝型材的着色电源中。

　　一般来讲 ，铝型材的着色膜包括整体着色膜，染色膜和电解着色膜。因为 电解着色膜的耐候性，耐光性和利用 寿命都十分好，今朝 已 普遍 运用 于建筑铝型材的着色【2】 电解着色的电源波形也履历 了络续的成长 ，从最初的工频正弦波，交换 波，到后来的差池称AC波形，正负脉冲波形，锯齿波，和 各类 波形的组合等。我们的电源节制 系统也恰是 针对这些各类 分歧 波形运用 ，着眼于兼容各类 波形和 各类 波形的随便组合，是我们整流器设计厂家寻求 的目的 。恰是 基于这个目的，我们才选择基于PowerPC+RT-Linux的软硬件架构的节制 平台。这是今朝 国内功能最强年夜 ，机能 最优良 的节制 平台。

　　该平台可以已 集成了直流着色工艺，差池称交换 着色工艺，DCAC交换 着色工艺，个中 交换 的波形可以实现正负波头比一比一，一比二，一比三，同时，直流和交换 的几种波形可以随便组合输出，以知足 分歧 客户的分歧 需求。智能显示操作节制 屏（触摸屏）实现整流电源的状况 设置、参数设置、数据显示及故障显示功能,可存储多组工艺参数,开机后主动 完成工艺流程。整流电源预留与上位较量争论 机接口，利便实现上位机、数据收集 和主动 化出产线联动节制 。

　　下面是基于该型节制 系统的着色电源输出各类 波形的视图。注：最下面那条曲线是输出波形曲线

图3 差池称交换 波形

　　如图3所示，该波形是差池称交换 着色输出波形，可以实现正负向电压从0V到额定的零丁 调理 ，该输出波形的的周期是50HZ。输入参数有正向电压，负向电压，正向软启时候 ，负向软启时候 ，工作时候 。主动 不乱 输出电压或电流，精度小于±1%，具有超温、DC过流、DC过压、水压异常、流量太低 、水温太高 、漏水检测，正向电压过压，负向电压过压等珍爱 及报警功能。

图4

　　如图4所示，该波形是正向输出曲线，单个波头10毫秒，频率为100HZ。可以设置的参数有静浸时候 ，直流软起时候 ，直流电压，距离 时候 ，交换 软启时候 ，交换 电压，交换 运行时候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和

各类 波形的组合情势 。

图5

　　如图5所示，改图输出为一比一交换 模式，也就是尺度 的正弦曲线。频率为50HZ，可以设置的参数有静浸时候 ，直流软起时候 ，直流电压，距离 时候 ，交换 软启时候 ，交换 电压，交换 运行时候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各类 波形的组合情势 。

图6

　　如图6所示，该波形是输出交换 一比二的波形，周期为30ms，可以设置的参数有静浸时候 ，直流软起时候 ，直流电压，距离 时候 ，交换 软启时候 ，交换 电压，交换 运行时候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各类 波形的组合情势 。

图7

　　如图7所示，该输出波形为交换 一比三模式。周期为40ms，可以设置的参数有静浸时候 ，直流软起时候 ，直流电压，距离 时候 ，交换 软启时候 ，交换 电压，交换 运行时候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各类 波形的组合情势 。

图8

　　如图8所示，该波形为交换 一比二一比三夹杂 输出，周期为70ms，可以设置的参数有静浸时候 ，直流软起时候 ，直流电压，距离 时候 ，交换 软启时候 ，交换 电压，交换 运行时候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各类 波形的组合情势 。

3.系统组网

　　基于PowerPC系统架构的新一代数字芯片机能 十分出众，希奇是在通讯 功能方面，可以支撑 今朝 年夜 部门的工业用通讯 收集 。支撑 包括传统的串口，CAN，以太网，光纤以太网等，同时支撑 多路的总线通讯 ，好比 可以构成 双网，多网的CAN、以太网等。如许 的益处就是可以进行双网备份，更年夜 的提高系统的不乱 性。别的 ，我们知道，今朝 在铝型材外观处置电源出产线的节制 系统中，基于三菱的CClink收集 和西门子Profibus收集 是今朝 的主要运用 ，我们的系统也支撑 者两种通讯 体例，极年夜 了增进 了和现有的现场收集 的融会 ，同时也能尽量 的知足 业主方或 出产线系统集成商的要求。

图9

　　如图9所示，该型节制 系统具有各类 通讯 接口，实现了和上位机，办事 器，出产线DCS系统和其他各类 工场 主动 化节制 系统的对接。

　　4.竣事 语

　　本文主要介绍基于PowerPC架构的硬件平台与基于RT-Linux操作系统的软件平台搭建的数字节制 系统在铝型材着色电源中的运用 。期望在芯片手艺 和软件手艺 络续成长 的今天，能把一些新型的手艺 ，高机能 的产物 引入到铝型材外观处置行业里面，以鞭策 全部 铝型材行业的成长 。扼要 介绍了几种今朝 铝型材外观处置用电源的所利用 的节制 系统，重点介绍了基于PowerPC和RT-Linux架构新一代数字节制 系统的在铝型材着色电源节制 中的运用 ，该系统秉持 机能 出众，功能强年夜 ，运行不乱 ，入门简单的优势，但愿能运用 到更多特别处置的外观处置整流器上，这也是我们下一步的目的 。固然 ，手艺 的更新日新月异，我们等候 能和年夜 家配合 进修 ，配合 提高 ，为国度 铝型材外观处置工业的成长 ，做出应有的进献 。