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永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)應(yīng)用

2015/6/30 15:58:27 人評論 次瀏覽 分類:永宏應(yīng)用案例

摘 要:本文主要論述永宏P(guān)LC及永宏HMI在制藥行業(yè)的滅菌干燥上的系統(tǒng)集成應(yīng)用原理,展示同構(gòu)平臺(tái)機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的系統(tǒng)集成優(yōu)勢。 關(guān)鍵詞:微波,真空,人機(jī)界面 PLC 
 

 一. 微波發(fā)生原理: 1.
產(chǎn)生微波的設(shè)備是磁控管。通過PLC控制中間固態(tài)繼電器來驅(qū)動(dòng)升壓變壓器,電壓約為6000V。磁控管是一種用來產(chǎn)生微波能的電真空器件。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)置于恒定磁場中的二極管。管內(nèi)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(fā)生相互作用,把從恒定電場中獲得能量轉(zhuǎn)變成微波能量,從而達(dá)到產(chǎn)生微波能的目的。
磁控管由于工作狀態(tài)的不同可分為脈沖磁控管和連續(xù)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(jié)構(gòu)包括陽極、陰極、能量輸出器和磁路系統(tǒng)等四部分。管子內(nèi)部保持高真空狀態(tài)。下面分別介紹各部分的結(jié)構(gòu)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(gòu)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(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換的任務(wù)。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(dǎo)電良好的金屬材料(如無氧銅)制成,并設(shè)有多個(gè)諧振腔,諧振腔的數(shù)目必須是偶數(shù),管子的工作頻率越高腔數(shù)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(gè)小諧振腔相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)的2C振蕩回路。以槽扇型腔為例,可以認(rèn)為腔的槽部分主要構(gòu)成振蕩回路的電容,而其扇形部分主要構(gòu)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(gè)復(fù)雜的諧振系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的諧振腔頻率主要決定于每個(gè)小諧振腔的諧振頻率,我們也可以根據(jù)小諧振腔的大小來估計(jì)磁控管的工作頻段。
磁控管的陽極諧振系統(tǒng)除能產(chǎn)生所需要的電磁振蕩外,還能產(chǎn)生不同特性的多種電磁振蕩。為使磁控管穩(wěn)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(gè)間隔一個(gè)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(jīng)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(zhuǎn)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(qiáng)迫風(fēng)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(fā)射體,又是相互作用空間的一個(gè)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(gè)管子的心臟。 陰極的種類很多,性能各異。連續(xù)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(guī)定溫度后就具有發(fā)射電子的能力。這種陰極具有加熱時(shí)間短和抗電子轟擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在連續(xù)波磁控管中得到廣泛的應(yīng)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(shí)溫度很高,常用強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱。磁控管工作時(shí)陰極接負(fù)高壓,因此引線部分應(yīng)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(wěn)定后應(yīng)按規(guī)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(chǎn)生的微波能輸送到負(fù)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(shí)還要做到便于與外部系統(tǒng)相連接。 小功率連續(xù)波磁控管大多采用同軸輸出在陽極諧振腔高頻磁場最強(qiáng)的地方。放置一個(gè)耦合環(huán),當(dāng)穿過環(huán)面的磁通量變化時(shí),將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流,從而將高頻功率引到環(huán)外。耦合環(huán)面積越大耦合越強(qiáng)。 大功率連續(xù)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(gè)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(qiáng)迫風(fēng)冷來降低由于介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱量。
4.磁路系統(tǒng) 磁控管正常工作時(shí)要求有很強(qiáng)的恒定磁場,其磁場感應(yīng)強(qiáng)度一般為數(shù)千高斯。工作頻率越高,所加磁場越強(qiáng)。 磁控管的磁路系統(tǒng)就是產(chǎn)生恒定磁場的裝置。磁路系統(tǒng)分永磁和電磁兩大類。永磁系統(tǒng)一般用于小功率管,磁鋼與管芯牢固合為一體構(gòu)成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產(chǎn)生磁場,管芯和電磁鐵配合使用,管芯內(nèi)有上、下極靴,以固定磁隙的距離。磁控管工作時(shí),可以很方便的靠改變磁場強(qiáng)度的大小,來調(diào)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(wěn)定性。
二. 注意事項(xiàng) 由于設(shè)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P(guān)LC是自主研發(fā)的產(chǎn)品,所有的控制都集成在一塊叫”SOC”的 芯片上,即:系統(tǒng)集成片,所以抗干擾能力較強(qiáng)。 由于該設(shè)備需要加熱控制就必然用到模擬量模塊,此設(shè)備的加熱傳感器是用遠(yuǎn)紅外傳感器,信號(hào)為4—20MA。永宏P(guān)LC的模擬量板精度是12位。且在每個(gè)掃描周期都讀取模擬量值,所以是實(shí)時(shí)更新的,加上模擬量板價(jià)格適中,客戶都肯接受。
三. 工藝流程

永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)           永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)          永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)
 

 

四 永宏電機(jī)簡介 永宏電機(jī)股份有限公司于1992年由一群從事PLC設(shè)計(jì)工作多年的工程師創(chuàng)立與臺(tái)灣。1993年推出FBE和FBN系列產(chǎn)品,經(jīng)由多年努力2003年推出 FBS全新系列產(chǎn)品倍受業(yè)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(lǐng)域,創(chuàng)立的自有品牌“FATEK”,目前在業(yè)界已享有頗高的知名度。提供客戶完善的高性價(jià)比產(chǎn)品一直是永宏的宏愿,多年的默默耕耘與實(shí)踐終于能開花結(jié)果。
五. 人機(jī)界面
人機(jī)界面采用永宏電機(jī)的新款產(chǎn)品:5.7寸的觸摸屏。如圖1:是微波真空干燥滅菌機(jī)的參數(shù)設(shè)定 
永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)1
如圖2是微波真空干燥滅菌機(jī)的動(dòng)作控制
永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)2
如圖3是微波真空干燥滅菌機(jī)手動(dòng)控制每路磁控管的工作情況
 
永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)3
如圖4是微波真空干燥滅菌機(jī)的自動(dòng)狀態(tài)控制,每檔溫度時(shí)間都有顯示,第一檔溫度控制結(jié)束自動(dòng)跳到第2檔,依次往下控制
永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機(jī)4
六. 模擬量板說明 采用永宏性價(jià)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P(guān)LC設(shè)計(jì)是以14位的方式表示法,即:0—16380對應(yīng)0—20MA或0—10V,最大分解能力為: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(jié)束語 永宏優(yōu)越的質(zhì)量,超強(qiáng)的應(yīng)用指令功能,多樣話的通訊方式,使得我們在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中起到了關(guān)鍵性的作用。伴隨永宏機(jī)電產(chǎn)品的豐富與發(fā)展,功能的不斷提高,面對客戶對整體服務(wù)的需求,產(chǎn)品擁有廣闊長遠(yuǎn)的市場拓展空間。