PowerPC系統(tǒng)在鋁型材著色裝備 電源的利用

　0.媒介

近幾年來，國內鋁型材外觀處置行業(yè)成長 敏捷 ，手藝 提高 絡續(xù)加速 。人們對 鋁型材外觀處置程度 要求愈來愈 高。電化學整流器是鋁型材外觀處置中十分主要 的裝備 ，特別 是著色電源，其機能 直接影響到鋁型材的著色速度，色感及色調平均 性、光澤及產物 及格 率。所以把可否 知足 工藝要求作為評定整流器裝備 好壞 的根據(jù) 。整流器的機能 主要表示在施加電壓的法式 ，波形，電壓的不亂 性及與工藝的匹配方面[1]。希奇是整流器的輸出波形，今朝 國內對這塊的研究十分多，我司也和許多 鋁型材廠家積極配合，進行相干 的嘗試，獲得 了不錯的結果 。今朝 的鋁型材著色電源一般采取 不行控整流（二極管）、半控整流（可控硅）、全控整流（GTO、IGBT等）的體例，不管 哪類 ，根基 都是以實現(xiàn)分歧 波形為條件 的。固然 ，要實現(xiàn)需要的波形，一個功能強年夜 的節(jié)制 系統(tǒng)是關頭，它能使整流器運行加倍 不亂 ，調理 加倍 正確 ，波形加倍 多樣，通訊 加倍 天真 。

1.整流器節(jié)制 系統(tǒng)簡介

　　今朝 ，市場上現(xiàn)有的鋁型材可控硅著色電源節(jié)制 系統(tǒng)主要包括 以下幾種：

　　1）以PLC為節(jié)制 焦點 。

　　該系統(tǒng)主要經由過程 PLC加上響應 的調理 板進行邏輯節(jié)制 ，PLC負責運用 邏輯處置和調壓器節(jié)制 ，調理 板負責脈沖序列生成和發(fā)送。PLC經由過程 對輸出電壓采樣進而節(jié)制 調壓器動作，到達 節(jié)制 輸出電壓的目的。

　　基于PLC的節(jié)制 系統(tǒng)的弱點主要有以下幾個方面。

　　i)及時 性差，PLC的法式 掃描近似于一個前后臺系統(tǒng)，其法式 運行周期跟著 法式 量的增添 而增添 ，其實不 固定，所以很難實現(xiàn)對正確 節(jié)制 。

　　ii)PLC系統(tǒng)的掃描周期一般都需要幾十毫秒，對 要實現(xiàn)一些高頻的脈沖波形，根基 上做不到。對一些時候 要求較嚴厲 的輸出，在時候 精度上也有必然 的誤差 。這個是由PLC系統(tǒng)自己 的特征 決議的。

　　iii)因為 PLC很難直接進行多路脈沖輸出，所以不克不及 直接觸發(fā)可控硅，需要別的 的外界電路板實現(xiàn)，而PLC和外接電路板沒法 經由過程 總線毗鄰 ，只能經由過程 摹擬 量給定體例節(jié)制 ，所以從節(jié)制 體例上來看，也屬于摹擬 節(jié)制 系統(tǒng)。

　　若是用更高品級 的PLC，好比 三菱的Q系列，西門子的S7-300系列等，對 單個著色電源來講 本錢 也十分高，不太合用 。可是PLC具有的優(yōu)勢也是比力顯明的。起首 ，其編程利便，進入門坎 較低，具有必然 節(jié)制 常識 的人都輕易 上手。其次，模塊種類多樣，各年夜 廠商都推出了或關閉 或開放的通訊 和談 模塊，而且 利用 普遍 ，在行業(yè)里面具有較年夜 影響力。再次，今朝 利用 的PLC都是一些國際知名的廠商的品牌，不論是 質量還是諾言 都有充裕 的保障。所以今朝 該系統(tǒng)在外觀處置電源中運用 十分普遍 。今朝 在鋁型材外觀處置中利用 較多的PLC是西門子的s7-200系列和三菱的FX系列，一般用于通俗 硬質氧化，低頻脈沖氧化，電泳，差池稱著色電源和DCAC著色電源的節(jié)制 系統(tǒng)中。

　　2）以ARM+FPGA為節(jié)制 焦點 。

　　該系統(tǒng)比擬 于PLC節(jié)制 系統(tǒng)，ARM節(jié)制 器相當于PLC，進行各類 邏輯節(jié)制 ，F(xiàn)PGA相當于調理 板，生成和發(fā)出脈沖。若是說PLC節(jié)制 系統(tǒng)還是摹擬 節(jié)制 系統(tǒng)的話，該系統(tǒng)已 屬于數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)。今朝 我司的第一代鋁型材外觀處置電源數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)正式基于ARM7加FPGA的架構，該芯片型號較老，主頻100MHZ之內 ，其軟硬件的系統(tǒng) 架構已 屬于多年前的手藝 ，正逐步 被鐫汰 。今朝 該系統(tǒng)主要運用 于鋁型材脈沖氧化電源，鋁型材駐化法著色電源中。整體 來講 ，該系統(tǒng)相對 PLC系統(tǒng)，節(jié)制 精度更高，屬于全數(shù)字化節(jié)制 系統(tǒng)，能實現(xiàn)一些PLC沒法 實現(xiàn)的輸出波形，所以還是有必然 的市場?？墒?，因為 一些手藝 上的緣由 ，該系統(tǒng)還存在以下的不足：

　　i)該系統(tǒng)的通訊 接口還不是很完美 ，因為 該系統(tǒng)主要由整流器廠家開辟 ，其實不 是專業(yè)做通訊 的廠家開辟 ，所以在通訊 和談 的支撐 上還存在許多 不足，希奇是對 一些專有的PLC的通訊 和談 支撐 不足，很難和基于PLC的節(jié)制 系統(tǒng)進行相干 和談 的通訊 。

　　ii)因為 采取 芯片級的開辟 ，不但 要精曉 高級說話 編程，而且要對裝備 驅動都要有十分深切 的領會，開倡議來有必然 難度。進入門坎 較高。

　　iii)該型節(jié)制 系統(tǒng)還存在體積較年夜 ，布局復雜的弱點，該系統(tǒng)由多塊分歧 功能的板子構成 。布局顯得癡肥 ，不簡練 。

　　節(jié)制 系統(tǒng)視圖以下 ：

圖一

3）以PowerPC + FPGA為節(jié)制 焦點 。

　　該系統(tǒng)是我司開辟 的鋁型材外觀處置電源的第二代數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但 從布局上對節(jié)制 板進行了精簡優(yōu)化，同時還從軟硬件兩方面臨 系統(tǒng)進行了十分年夜 的提拔 。主要長處 有以下 幾個方面：

　　i)該數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)比擬 于第一代系統(tǒng)而言，布局上已 年夜 年夜 優(yōu)化。其電路板總共只有兩塊，而且 采取 分層布局，現(xiàn)實 占用面積只相當于一塊板子的年夜 小，占用面歷年 夜 年夜 減小，顯得加倍 精辟。

　　ii)外設功能比擬 于第一代系統(tǒng)獲得 了極年夜 提拔 。在包管 輸入輸出點數(shù)不變的情形 下，提高了摹擬 量的采樣精度和采樣速度 。這有助于節(jié)制 加倍 正確 。同時，該節(jié)制 系統(tǒng)還保存了雙通道的設計，若是客戶對電源的靠得住 性有更高一級的需求，今后 可以在該系統(tǒng)上實現(xiàn)雙系統(tǒng)熱備。

　　iii)從系統(tǒng)硬件角度上來看，F(xiàn)PGA芯片進行了進級 ，功能和主頻都獲得 極年夜 提拔 ，同時，基于PowerPC架構的新一代數(shù)字芯片功能已 年夜 年夜 跨越 了ARM7。.其主頻到達 了400MHZ，同時帶有128M DDR2內存。其設置裝備擺設 相當于初期 的小我 電腦，該節(jié)制 系統(tǒng)具有異常超卓 的通訊 能力，不但 支撐 以太網，光纖以太網，串口，CAN收集 的通訊 ，還支撐 同三菱PLC和西門子PLC的收集 通訊 ，能和今朝 的基于PLC節(jié)制 的裝備 進行網內的互聯(lián)，也就是能經由過程 CClink或 profibus等進行組網。

　　iv)從軟件的角度來看，系統(tǒng)采取 了RT-Linux及時 操作系統(tǒng)，linux操作系統(tǒng)是世界上主流的操作系統(tǒng)之一，今朝 在手機運用 中的安卓系統(tǒng)，就是以linux系統(tǒng)為內核的。Linux操作系統(tǒng)今朝 主要用在一些年夜 型的貿易 系統(tǒng)中，其機能 早已顛最后 時候 的驗證。連系 功能強年夜 的數(shù)字芯片，我司的第二代數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)能在不受系統(tǒng)負荷影響下義務 調劑 時候 正確 到1ms，是PLC系統(tǒng)履行 周期的幾十分之一。也年夜 年夜 優(yōu)于ARM系統(tǒng)。

　　v)因為 采取 了特別的手藝 ，我們的系統(tǒng)編程支撐 基于IEC61131通用尺度 的圖形編程界面和編程說話 ，支撐 PLC的梯形圖，邏輯圖等編程，同時也支撐 C，C++，C#等高級說話 編程，也就是說，可使 用以上所有的說話 進行編程，這也就使傳統(tǒng)的基于單片機的編程和IEC尺度 相融會 。用戶不需要存眷 底層驅動和操作系統(tǒng)級的義務 調劑 ，只需存眷 運用 層面的邏輯便可 以。所以，對 部門廠家用戶來講 ，若是熟習 PLC編程，也就一樣 熟習 該系統(tǒng)的編程。利用 十分利便。圖形編程界面以下 ：

節(jié)制 系統(tǒng)圖片以下 ：

圖二

2.在鋁型材外觀處置電源中的運用

　　今朝 ，鋁型材外觀處置包括 氧化，電泳和著色，個中 氧化和電泳是比力常規(guī)的電源，對波形沒有特其余 要求，可是著色工藝對電源的輸出要求較嚴厲 ，我們的節(jié)制 系統(tǒng)重點運用 在鋁型材的著色電源中。

　　一般來講 ，鋁型材的著色膜包括整體著色膜，染色膜和電解著色膜。因為 電解著色膜的耐候性，耐光性和利用 壽命都十分好，今朝 已 普遍 運用 于建筑鋁型材的著色【2】 電解著色的電源波形也履歷 了絡續(xù)的成長 ，從最初的工頻正弦波，交換 波，到后來的差池稱AC波形，正負脈沖波形，鋸齒波，和 各類 波形的組合等。我們的電源節(jié)制 系統(tǒng)也恰是 針對這些各類 分歧 波形運用 ，著眼于兼容各類 波形和 各類 波形的隨便組合，是我們整流器設計廠家尋求 的目的 。恰是 基于這個目的，我們才選擇基于PowerPC+RT-Linux的軟硬件架構的節(jié)制 平臺。這是今朝 國內功能最強年夜 ，機能 最優(yōu)良 的節(jié)制 平臺。

　　該平臺可以已 集成了直流著色工藝，差池稱交換 著色工藝，DCAC交換 著色工藝，個中 交換 的波形可以實現(xiàn)正負波頭比一比一，一比二，一比三，同時，直流和交換 的幾種波形可以隨便組合輸出，以知足 分歧 客戶的分歧 需求。智能顯示操作節(jié)制 屏（觸摸屏）實現(xiàn)整流電源的狀況 設置、參數(shù)設置、數(shù)據(jù)顯示及故障顯示功能,可存儲多組工藝參數(shù),開機后主動 完成工藝流程。整流電源預留與上位較量爭論 機接口，利便實現(xiàn)上位機、數(shù)據(jù)收集 和主動 化出產線聯(lián)動節(jié)制 。

　　下面是基于該型節(jié)制 系統(tǒng)的著色電源輸出各類 波形的視圖。注：最下面那條曲線是輸出波形曲線

圖3 差池稱交換 波形

　　如圖3所示，該波形是差池稱交換 著色輸出波形，可以實現(xiàn)正負向電壓從0V到額定的零丁 調理 ，該輸出波形的的周期是50HZ。輸入參數(shù)有正向電壓，負向電壓，正向軟啟時候 ，負向軟啟時候 ，工作時候 。主動 不亂 輸出電壓或電流，精度小于±1%，具有超溫、DC過流、DC過壓、水壓異常、流量太低 、水溫太高 、漏水檢測，正向電壓過壓，負向電壓過壓等珍愛 及報警功能。

圖4

　　如圖4所示，該波形是正向輸出曲線，單個波頭10毫秒，頻率為100HZ?？梢栽O置的參數(shù)有靜浸時候 ，直流軟起時候 ，直流電壓，距離 時候 ，交換 軟啟時候 ，交換 電壓，交換 運行時候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和

各類 波形的組合情勢 。

圖5

　　如圖5所示，改圖輸出為一比一交換 模式，也就是尺度 的正弦曲線。頻率為50HZ，可以設置的參數(shù)有靜浸時候 ，直流軟起時候 ，直流電壓，距離 時候 ，交換 軟啟時候 ，交換 電壓，交換 運行時候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各類 波形的組合情勢 。

圖6

　　如圖6所示，該波形是輸出交換 一比二的波形，周期為30ms，可以設置的參數(shù)有靜浸時候 ，直流軟起時候 ，直流電壓，距離 時候 ，交換 軟啟時候 ，交換 電壓，交換 運行時候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各類 波形的組合情勢 。

圖7

　　如圖7所示，該輸出波形為交換 一比三模式。周期為40ms，可以設置的參數(shù)有靜浸時候 ，直流軟起時候 ，直流電壓，距離 時候 ，交換 軟啟時候 ，交換 電壓，交換 運行時候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各類 波形的組合情勢 。

圖8

　　如圖8所示，該波形為交換 一比二一比三夾雜 輸出，周期為70ms，可以設置的參數(shù)有靜浸時候 ，直流軟起時候 ，直流電壓，距離 時候 ，交換 軟啟時候 ，交換 電壓，交換 運行時候 。波形模式，包括 通俗 正向，一比一，一比二，一比三和各類 波形的組合情勢 。

3.系統(tǒng)組網

　　基于PowerPC系統(tǒng)架構的新一代數(shù)字芯片機能 十分出眾，希奇是在通訊 功能方面，可以支撐 今朝 年夜 部門的工業(yè)用通訊 收集 。支撐 包括傳統(tǒng)的串口，CAN，以太網，光纖以太網等，同時支撐 多路的總線通訊 ，好比 可以構成 雙網，多網的CAN、以太網等。如許 的益處就是可以進行雙網備份，更年夜 的提高系統(tǒng)的不亂 性。別的 ，我們知道，今朝 在鋁型材外觀處置電源出產線的節(jié)制 系統(tǒng)中，基于三菱的CClink收集 和西門子Profibus收集 是今朝 的主要運用 ，我們的系統(tǒng)也支撐 者兩種通訊 體例，極年夜 了增進 了和現(xiàn)有的現(xiàn)場收集 的融會 ，同時也能盡量 的知足 業(yè)主方或 出產線系統(tǒng)集成商的要求。

圖9

　　如圖9所示，該型節(jié)制 系統(tǒng)具有各類 通訊 接口，實現(xiàn)了和上位機，辦事 器，出產線DCS系統(tǒng)和其他各類 工場 主動 化節(jié)制 系統(tǒng)的對接。

　　4.竣事 語

　　本文主要介紹基于PowerPC架構的硬件平臺與基于RT-Linux操作系統(tǒng)的軟件平臺搭建的數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)在鋁型材著色電源中的運用 。期望在芯片手藝 和軟件手藝 絡續(xù)成長 的今天，能把一些新型的手藝 ，高機能 的產物 引入到鋁型材外觀處置行業(yè)里面，以鞭策 全部 鋁型材行業(yè)的成長 。扼要 介紹了幾種今朝 鋁型材外觀處置用電源的所利用 的節(jié)制 系統(tǒng)，重點介紹了基于PowerPC和RT-Linux架構新一代數(shù)字節(jié)制 系統(tǒng)的在鋁型材著色電源節(jié)制 中的運用 ，該系統(tǒng)秉持 機能 出眾，功能強年夜 ，運行不亂 ，入門簡單的優(yōu)勢，但愿能運用 到更多特別處置的外觀處置整流器上，這也是我們下一步的目的 。固然 ，手藝 的更新日新月異，我們等候 能和年夜 家配合 進修 ，配合 提高 ，為國度 鋁型材外觀處置工業(yè)的成長 ，做出應有的進獻 。