專利名稱：用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置及其供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，尤其是一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置及其供電方法。
背景技術(shù)：
鍍鐵主要應(yīng)用于磨損零部件的修復(fù)，對(duì)汽車、船舶、機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和大型機(jī)械磨損件的修復(fù)方面有很高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。目前，董氏無(wú)刻蝕鍍鐵工藝在鍍鐵技術(shù)中最為有名，它具有鍍鐵層與基體金屬結(jié)合力強(qiáng)的特點(diǎn)，又因?yàn)槭窃诔叵虏僮鳎梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)提高電流密度來(lái)提高鍍層硬度，鍍層質(zhì)量穩(wěn)定，原料價(jià)格便宜，設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約能源。 電鍍電源質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度和鍍層的性能。性能差的鍍鐵電源會(huì)降低基體與鍍層的結(jié)合強(qiáng)度，使鍍層在沉淀的初始階段變的粗糙、強(qiáng)度明顯下降，致使在機(jī)械加工中鍍層會(huì)剝離。在低溫修復(fù)性鍍鐵工藝中，如果使用直流電源，那么鍍鐵要獲得高結(jié)合強(qiáng)度、高硬度的鍍層，只能在低電流密度下進(jìn)行電鍍，沉積速度慢。若想提高電鍍的沉積速度，就必須采用較大的沉積密度，電解液?jiǎn)栴}也必須相應(yīng)提高，這樣，就需要復(fù)雜的升溫和保溫設(shè)備， 且電解液蒸發(fā)快，需要經(jīng)常調(diào)整，鍍層的硬度很不穩(wěn)定。為了得到質(zhì)量較好的鍍層，人們提出一種采用不對(duì)稱交一直流電源電沉積鐵，這樣可以改變陰極的極化行為和改善沉積金屬離子在陰極界面上濃差極化的問(wèn)題，從根本上解決了鍍層質(zhì)量問(wèn)題，從而使得不對(duì)稱交流一直流低溫鍍鐵技術(shù)成為極有前途的修復(fù)處理新工藝，然而這種工藝是采用手動(dòng)旋鈕去控制交流和直流電信號(hào)的輸出，操作復(fù)雜，無(wú)法保證供電的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)不對(duì)稱交直流供電、操作簡(jiǎn)單、供電可靠性強(qiáng)的用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，三相交流電向可控硅整流電路供電，可控硅整流電路的輸入端與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出端相連，可控硅整流電路的輸出端與低溫鍍鐵負(fù)載相連，同步信號(hào)發(fā)生器、PLC可編程控制器的信號(hào)輸出端均與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸入端相連。本發(fā)明還公開了一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置的供電方法，該方法包括下列順序的步驟
(1)上電后，PLC可編程控制器判斷內(nèi)部設(shè)置的輸出信號(hào)類型是否是交流信號(hào)，若判斷結(jié)果為否，PLC可編程控制器輸出移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器，否則繼續(xù)判斷是否到達(dá)設(shè)定的交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)tl，若到達(dá)設(shè)定的交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)tl，PLC可編程控制器先后輸出交直流切換信號(hào)、移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器，否則PLC可編程控制器不動(dòng)作；
(2)PLC可編程控制器根據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)的直流信號(hào)大小，對(duì)應(yīng)輸出移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器后，可控硅整流電路輸出直流信號(hào)，PLC可編程控制器判斷是否到達(dá)設(shè)定的直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)t2，若未到達(dá)設(shè)定的直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)t2，PLC可編程控制器不動(dòng)作，否則，PLC可編程控制器繼續(xù)判斷電鍍是否結(jié)束；
(3)若電鍍未結(jié)束，則返回步驟(1)判斷可控硅整流電路輸出的信號(hào)是否為交流信號(hào)； 否則供電結(jié)束。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)PLC可編程控制器產(chǎn)生的移相控制信號(hào)控制脈沖信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)交直流幅度大小的調(diào)整，PLC可編程控制器產(chǎn)生的交直流切換信號(hào)實(shí)現(xiàn)交流和直流輸出的切換。直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)和交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)均由電源裝置設(shè)定，自動(dòng)控制，無(wú)需用戶手動(dòng)操作，供電的可靠性強(qiáng)，便于操作。同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)為交流同步信號(hào)，使輸出的交/直流信號(hào)與該交流同步信號(hào)的時(shí)序一致。


圖1是本發(fā)明的電路框圖； 圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，三相交流電向可控硅整流電路1 供電，可控硅整流電路1的輸入端與脈沖信號(hào)發(fā)生器3的信號(hào)輸出端相連，可控硅整流電路 1的輸出端與低溫鍍鐵負(fù)載相連，同步信號(hào)發(fā)生器2、PLC可編程控制器5的信號(hào)輸出端均與脈沖信號(hào)發(fā)生器3的信號(hào)輸入端相連，如圖1所示。所述的PLC可編程控制器5的信號(hào)輸出端與報(bào)警器相連，所述的可控硅整流電路1采用節(jié)能型五柱式整流變壓器電路。脈沖信號(hào)發(fā)生器3通過(guò)調(diào)整輸出脈沖的時(shí)序，可以調(diào)整可控硅整流電路1的輸出。如圖1所示，三相交流電通過(guò)繼電器與變壓器的初級(jí)線圈相連，變壓器的次級(jí)線圈與可控硅整流電路1的輸入端相連，低溫鍍鐵負(fù)載通過(guò)反饋電路4與脈沖信號(hào)發(fā)生器3 的信號(hào)輸入端相連，所述的同步信號(hào)發(fā)生器2通過(guò)繼電器接三相交流電。所述的PLC可編程控制器5與觸摸屏6相連，輔助電源7通過(guò)繼電器接三相交流電，輔助電源7分別向脈沖信號(hào)發(fā)生器3、PLC可編程控制器5、觸摸屏6供電，PLC可編程控制器5與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通訊。反饋電路4采集的反饋信號(hào)包括電壓信號(hào)和電流信號(hào)，根據(jù)具體工作狀態(tài)的不同，系統(tǒng)可以設(shè)置為穩(wěn)壓工作模式或者穩(wěn)流工作模式。如圖1所示，三相交流電經(jīng)過(guò)繼電器后進(jìn)入變壓器的初級(jí)，然后在脈沖信號(hào)發(fā)生器3的控制下經(jīng)過(guò)可控硅整流電路1加載到低溫鍍鐵負(fù)載上，同時(shí)脈沖信號(hào)發(fā)生器3可以對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣的反饋會(huì)經(jīng)過(guò)PLC可編程控制器5的處理，用于調(diào)整對(duì)可控硅整流電路1的控制。輔助電源7主要為脈沖信號(hào)發(fā)生器3和PLC可編程控制器5、觸摸屏6 供電，同時(shí)為整機(jī)提供同步信號(hào)。PLC可編程控制器5作為自動(dòng)控制的核心，按照設(shè)定的程序執(zhí)行指令，和脈沖信號(hào)發(fā)生器3之間通過(guò)信號(hào)線相連，脈沖信號(hào)發(fā)生器3將PLC可編程控制器5指令轉(zhuǎn)化為具體的響應(yīng)輸出。同步信號(hào)發(fā)生器2產(chǎn)生的信號(hào)為幅值為12V的交流正弦波形，頻率為50Hz。脈沖信號(hào)發(fā)生器3的控制信號(hào)有兩部分一是同步信號(hào)，由同步信號(hào)發(fā)生器2提供；另一個(gè)是移相控制信號(hào)，該信號(hào)提供0 IOV的直流電壓，該信號(hào)的產(chǎn)生由 PLC可編程控制器5自動(dòng)控制，該信號(hào)的幅值決定控制脈沖產(chǎn)生的時(shí)序，進(jìn)而控制直流輸出的幅值大小。如圖2所示，上電后，PLC可編程控制器5判斷電路是否出現(xiàn)故障，若出現(xiàn)故障，通過(guò)報(bào)警器報(bào)警，若未出現(xiàn)故障，則判斷是否處于自動(dòng)工作模式，若處于自動(dòng)工作模式，PLC可編程控制器5判斷可控硅整流電路1輸出的信號(hào)是否為交流信號(hào)，否則，則處于手動(dòng)工作模式，由用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)。如圖2所示，PLC可編程控制器5判斷內(nèi)部設(shè)置的輸出信號(hào)類型是否是交流信號(hào)， 若判斷結(jié)果為否，PLC可編程控制器5輸出移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器3，否則繼續(xù)判斷是否到達(dá)設(shè)定的交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)tl，若到達(dá)設(shè)定的交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)tl，PLC可編程控制器5先后輸出交直流切換信號(hào)、移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器3，否則PLC可編程控制器5不動(dòng)作。PLC可編程控制器5發(fā)送到到脈沖信號(hào)發(fā)生器3的信號(hào)一共包括3種第一種是移向控制信號(hào)，用于控制輸出的直流幅度的大小；第二種是交直流切換信號(hào)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的時(shí)間給出一個(gè)控制信號(hào)，開始實(shí)施交直流切換；第三種是換向信號(hào)，當(dāng)輸出為直流時(shí)，直流的正負(fù)極需要和負(fù)載一致，這個(gè)時(shí)候需要自動(dòng)調(diào)整正負(fù)極性，自動(dòng)換向。如圖2所示，PLC可編程控制器5根據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)的直流信號(hào)大小，對(duì)應(yīng)輸出移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器3后，可控硅整流電路1輸出直流信號(hào)，PLC可編程控制器5判斷是否到達(dá)設(shè)定的直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)t2，若未到達(dá)設(shè)定的直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)t2，PLC可編程控制器5不動(dòng)作，否則，PLC可編程控制器5繼續(xù)判斷電鍍是否結(jié)束；若電鍍未結(jié)束，則返回步驟判斷可控硅整流電路1輸出的信號(hào)是否為交流信號(hào)；否則供電結(jié)束。低溫鍍鐵負(fù)載要求的信號(hào)是先是25Hz的交流信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)時(shí)間tl后交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，直流信號(hào)的時(shí)間是t2。PLC可編程控制器5通過(guò)編程，主要實(shí)現(xiàn)以下功能一是對(duì)時(shí)間的管理，包括每一種方式中的時(shí)間長(zhǎng)度存儲(chǔ)，以及定時(shí)管理和時(shí)間節(jié)點(diǎn)的觸發(fā)，時(shí)間節(jié)點(diǎn)的觸發(fā)信號(hào)輸出啟閉開關(guān)量信號(hào)；二是脈沖控制信號(hào)，該直流信號(hào)由PLC可編程控制器5直接提供，直流幅度為0到IOV按要求無(wú)極調(diào)整；三是完成同上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)脈沖信號(hào)發(fā)生器3的控制；四是觸摸屏6控制，完成觸摸屏6人機(jī)交互界面的控制。
權(quán)利要求
1.一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，其特征在于三相交流電向可控硅整流電路供電，可控硅整流電路的信號(hào)輸入端與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出端相連，可控硅整流電路的輸出端與低溫鍍鐵負(fù)載相連，同步信號(hào)發(fā)生器、PLC可編程控制器的信號(hào)輸出端均與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，其特征在于三相交流電通過(guò)繼電器與變壓器的初級(jí)線圈相連，變壓器的次級(jí)線圈與可控硅整流電路的輸入端相連，低溫鍍鐵負(fù)載通過(guò)反饋電路與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸入端相連，所述的同步信號(hào)發(fā)生器通過(guò)繼電器接三相交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，其特征在于所述的PLC可編程控制器與觸摸屏相連，輔助電源通過(guò)繼電器接三相交流電，輔助電源分別向脈沖信號(hào)發(fā)生器、PLC可編程控制器、觸摸屏供電，PLC可編程控制器與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，其特征在于所述的PLC可編程控制器的信號(hào)輸出端與報(bào)警器相連，所述的可控硅整流電路采用節(jié)能型五柱式整流變壓器電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置的供電方法， 該方法包括下列順序的步驟(1)上電后，PLC可編程控制器判斷內(nèi)部設(shè)置的輸出信號(hào)類型是否是交流信號(hào)，若判斷結(jié)果為否，PLC可編程控制器輸出移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器，否則繼續(xù)判斷是否到達(dá)設(shè)定的交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)tl，若到達(dá)設(shè)定的交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)tl，PLC可編程控制器先后輸出交直流切換信號(hào)、移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器，否則PLC可編程控制器不動(dòng)作；(2)PLC可編程控制器根據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)的直流信號(hào)大小，對(duì)應(yīng)輸出移相信號(hào)至脈沖信號(hào)發(fā)生器后，可控硅整流電路輸出直流信號(hào)，PLC可編程控制器判斷是否到達(dá)設(shè)定的直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)t2，若未到達(dá)設(shè)定的直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)t2，PLC可編程控制器不動(dòng)作，否則，PLC可編程控制器繼續(xù)判斷電鍍是否結(jié)束；(3)若電鍍未結(jié)束，則返回步驟(1)判斷可控硅整流電路輸出的信號(hào)是否為交流信號(hào)； 否則供電結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置的供電方法，其特征在于上電后，PLC可編程控制器判斷電路是否出現(xiàn)故障，若出現(xiàn)故障，通過(guò)報(bào)警器報(bào)警， 若未出現(xiàn)故障，則判斷是否處于自動(dòng)工作模式，若處于自動(dòng)工作模式，PLC可編程控制器判斷可控硅整流電路輸出的信號(hào)是否為交流信號(hào)，否則，則處于手動(dòng)工作模式，由用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置，三相交流電向可控硅整流電路供電，可控硅整流電路的輸入端與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出端相連，可控硅整流電路的輸出端與低溫鍍鐵負(fù)載相連，同步信號(hào)發(fā)生器、PLC可編程控制器的信號(hào)輸出端均與脈沖信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸入端相連。本發(fā)明還公開了一種用于低溫?zé)o刻蝕鍍鐵工藝的智能電源裝置的供電方法。本發(fā)明通過(guò)PLC可編程控制器產(chǎn)生的移相控制信號(hào)控制脈沖信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)交直流幅度大小的調(diào)整，PLC可編程控制器產(chǎn)生的交直流切換信號(hào)實(shí)現(xiàn)交流和直流輸出的切換。直流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)和交流信號(hào)輸出時(shí)長(zhǎng)均由電源裝置設(shè)定，自動(dòng)控制，無(wú)需用戶手動(dòng)操作，供電的可靠性強(qiáng)，便于操作。
文檔編號(hào)H02M7/217GK102185498SQ20111007770
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者夏培濟(jì), 張榮正, 金國(guó)衛(wèi) 申請(qǐng)人:黃山市金屹電源制造有限公司