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      永宏P(guān)LC 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(lèi):永宏應用案例

      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集成應用原理,展示同構平臺機電自動(dòng)化產(chǎn)品的系統集成優(yōu)勢。 關(guān)鍵詞:微波,真空,人機界面 PLC 
       

       一. 微波發(fā)生原理: 1.
      產(chǎn)生微波的設備是磁控管。通過(guò)PLC控制中間固態(tài)繼電器來(lái)驅動(dòng)升壓變壓器,電壓約為6000V。磁控管是一種用來(lái)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(chǎng)中的二極管。管內電子在相互垂直的恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的控制下,與高頻電磁場(chǎng)發(fā)生相互作用,把從恒定電場(chǎng)中獲得能量轉變成微波能量,從而達到產(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波磁控管兩類(lèi)。
      磁控管由管芯和磁鋼(或電磁鐵)組成。管芯的結構包括陽(yáng)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(tài)。下面分別介紹各部分的結構及其作用。 1.陽(yáng)極
      陽(yáng)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(chǎng)相互作用的空間。在恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的作用下,電子在此空間內完成能量轉換的任務(wù)。磁控管的陽(yáng)極除與普通的二極管的陽(yáng)極一樣收集電子外,還對高頻電磁場(chǎng)的振蕩頻率起著(zhù)決定性的作用。
      陽(yáng)極由導電良好的金屬材料(如無(wú)氧銅)制成,并設有多個(gè)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(yáng)極諧振腔的型式常為孔槽形、扇形和槽扇型,陽(yáng)極上的每一個(gè)小諧振腔相當于一個(gè)并聯(lián)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(yáng)極由許多諧振腔耦合在一起,形成一個(gè)復雜的諧振系統。這個(gè)系統的諧振腔頻率主要決定于每個(gè)小諧振腔的諧振頻率,我們也可以根據小諧振腔的大小來(lái)估計磁控管的工作頻段。
      磁控管的陽(yáng)極諧振系統除能產(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。為使磁控管穩定的工作在所需的模式上,常用隔型帶來(lái)隔離干擾模式.隔型帶把陽(yáng)極翼片一個(gè)間隔一個(gè)地連接起來(lái),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(yáng)極使陽(yáng)極溫度升高,陽(yáng)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(yáng)極溫度越高,因此,陽(yáng)極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管采用強迫風(fēng)冷,陽(yáng)極帶有散熱片.大功率管則多用水冷,陽(yáng)極上有冷卻水套。
      2.陰極及其引線(xiàn) 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(lèi)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(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等優(yōu)點(diǎn),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(xiàn)要短而粗,連接部分要接觸良好。大功率管的陰極引線(xiàn)工作時(shí)溫度很高,常用強迫風(fēng)冷散熱。磁控管工作時(shí)陰極接負高壓,因此引線(xiàn)部分應有良好的絕緣性能并能滿(mǎn)足真空密封的要求。為防止因電子回轟而使陽(yáng)極過(guò)熱,磁控管工作穩定后應按規定降低陰極電流以延長(cháng)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載去的裝置。 能量輸出裝置的作用是無(wú)損耗,無(wú)擊穿地通過(guò)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相連接。 小功率連續波磁控管大多采用同軸輸出在陽(yáng)極諧振腔高頻磁場(chǎng)最強的地方。放置一個(gè)耦合環(huán),當穿過(guò)環(huán)面的磁通量變化時(shí),將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感應電流,從而將高頻功率引到環(huán)外。耦合環(huán)面積越大耦合越強。 大功率連續波磁控管常用軸向能量輸出器,輸出天線(xiàn)通過(guò)極靴孔洞連接到陽(yáng)極翼片上。天線(xiàn)一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整個(gè)天線(xiàn)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(wú)損耗的通過(guò)和具有良好的真空氣密性。大功率管的輸出窗常用強迫風(fēng)冷來(lái)降低由于介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱量。
      4.磁路系統 磁控管正常工作時(shí)要求有很強的恒定磁場(chǎng),其磁場(chǎng)感應強度一般為數千高斯。工作頻率越高,所加磁場(chǎng)越強。 磁控管的磁路系統就是產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的裝置。磁路系統分永磁和電磁兩大類(lèi)。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(chǎn)生磁場(chǎng),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(shí),可以很方便的靠改變磁場(chǎng)強度的大小,來(lái)調整輸出功率和工作頻率。另外,還可以將陽(yáng)極電流饋入電磁線(xiàn)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(lái)加熱的,所以必須要考慮到微波帶來(lái)的干擾源問(wèn)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(hù)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           永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機          永宏P(guān)LC 在LED 微波真空干燥滅菌機
       

       

      四 永宏電機簡(jiǎn)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(chuàng )立與臺灣。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(lái),本公司全心專(zhuān)注在高功能的中小型PLC市場(chǎng)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(hù)完善的高性?xún)r(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(kāi)花結果。
      五. 人機界面
      人機界面采用永宏電機的新款產(chǎn)品:5.7寸的觸摸屏。如圖1:是微波真空干燥滅菌機的參數設定 
      永宏P(guān)LC 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(dòng)作控制
      永宏P(guān)LC 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(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3
      如圖4是微波真空干燥滅菌機的自動(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4
      六. 模擬量板說(shuō)明 采用永宏性?xún)r(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(yǔ) 永宏優(yōu)越的質(zhì)量,超強的應用指令功能,多樣話(huà)的通訊方式,使得我們在生產(chǎn)設計中起到了關(guān)鍵性的作用。伴隨永宏機電產(chǎn)品的豐富與發(fā)展,功能的不斷提高,面對客戶(hù)對整體服務(wù)的需求,產(chǎn)品擁有廣闊長(cháng)遠的市場(chǎng)拓展空間。
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