專利名稱：一種plc控制的屏顯式智能恒電位儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬構筑物腐蝕與防護的一種智能恒電位儀，是指對土壤、海水、淡水、化工介質中的管道、電纜、鋼鐵碼頭、閘門、艦船、貯糟、貯罐、冷卻器等金屬構筑物或設備實施外加電流陰極保護的一種PLC (可編程控制器)控制的屏顯式智能恒電位儀。
背景技術：
目前，市場上的各種恒電位儀均是一個負反饋放大一-輸出系統，與被保護物(如埋地管道)構成閉環調節，通過參比電極測量通電點電位，作為取樣信號與控制信號進行比較，實現控制并調節極化電流輸出，使通電點電位得以保持在設定的控制電位上。但是，都采用單片機做主控制單元，利用電壓、電流表顯示實際的電位電壓、輸出電壓和輸出電流，這樣的控制架構抗干擾能力很差，容易受外界電、磁干擾，從而產生控制紊亂或控制失效；展示的控制數據和測量數據信息量少，不利于工作人員觀察以及正確判斷對被防護對象采 取新的防護措施；控制柜內安裝底板普遍采用垂直背對背式安裝，兩個安裝底板間各器件的電磁干擾互相重疊，加劇了干擾的強度；控制柜內不具備排流功能。

實用新型內容為了增強恒電位儀的抗干擾性以及可以展示大量的控制和測量數據，本實用新型描述的一種PLC控制的屏顯式恒電位儀可以很好的解決這個問題，不但可以提高控制精度，還能大大減少后期維護量。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，包括作為主控單元的可編程控制器PLC，及分別與可編程控制器PLC相連的供電電源、系統恒溫度控制單元、高頻脈寬調制單元、采樣隔離調理電路、排流裝置模塊、人機界面和操作面板；所述高頻脈寬調制單元的輸入端還與系統依次相連的輸入電源、隔離變壓器和斷路器連接，其輸出端與系統輸出單元連接；所述采樣隔離調理電路還分別連接智能控制顯示模塊和供電電源；所述智能控制顯示模塊還分別連接輸入電源和輸出單元；所述排流裝置模塊一端與可編程控制器PLC相連，另一端與系統輸出單元連接。進一步的，所述供電電源與系統輸入電源連接后，并分別連接到所述可編程控制器PLC、人機界面和采樣隔離調理電路。進一步的，所述輸入電源與輸出單元之間連接有避雷器，輸入電源端提供有L端子、N端子和PE端子，輸出單元提供有Pl正、Pl負端子；避雷器提供有F3、F4、F5和F6接線端子。進一步的，所述人機界面為文本顯示屏或觸摸顯示屏，與可編程控制器PLC采取RS-232或RS-485雙向連接。進一步的，所述采樣隔離調理電路與可編程控制器PLC為雙向連接，所述采樣隔離調理電路提供有CBl正、CBl負端子。本實用新型的有益效果是恒電位儀具有很強的抗干擾能力，能夠在非常惡劣的環境下長期連續可靠地工作；平均無故障時間增加，故障的修復時間縮短；減少了接線，從而降低了接觸不良而造成的故障；文本屏或觸摸屏的配置，使得控制數據更容易的輸入，并使控制過程的數據展現在文本屏或觸摸屏上，很方便用戶查閱。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的電路原理圖。圖2. I是本實用新型的控制柜前面板示意圖。圖2. 2是本實用新型的操作面板示意圖。圖3是本實用新型的機柜內結構示意圖。在圖I中，各個模塊的名稱已在圖中標明。在圖2. I、圖2. 2中，(I)報警指示燈，(2)文本屏(或觸摸屏)，(3)電壓表，(4)單刀兩位旋鈕開關，(5)有r20mA轉換模塊的電壓表，(6)有r20mA轉換模塊的電流表，(7)電位器，(8)紅色按鈕，(9)門鎖，(10)總電源開關。在圖3中，I為器件安裝板1，II為器件安裝板2，III為導向安裝條。
具體實施方式
本實用新型的實施方式及組成原理如圖I所示。該PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，包括作為主控單元的可編程控制器PLC，及分別與可編程控制器PLC相連的供電電源、系統恒溫度控制單元、高頻脈寬調制單元、采樣隔離調理電路、排流裝置模塊、人機界面和操作面板；其中，高頻脈寬調制單元輸入端還與系統依次相連的輸入電源、隔離變壓器和斷路器連接，高頻脈寬調制單元輸出端與系統輸出單元連接；采樣隔離調理電路還分別連接智能控制顯示模塊和供電電源；智能控制顯示模塊還分別連接輸入電源和輸出單元；排流裝置模塊一端與可編程控制器PLC相連，另一端與系統輸出單元連接。其中，供電電源與系統輸入電源連接后，并分別連接到所述可編程控制器PLC、人機界面和采樣隔離調理電路。輸入電源與輸出單元之間連接有避雷器，輸入電源端提供有L端子、N端子和PE端子，輸出單元提供有Pl正、Pl負端子；避雷器提供有F3、F4、F5和F6接線端子。人機界面為觸摸顯示屏或文本顯示屏，與可編程控制器PLC采取RS-232或RS-485雙向連接。采樣隔離調理電路與PLC為雙向連接，所述采樣隔離調理電路提供有CBl正、CBl負端子。該智能恒電位采用0MR0NPLC (可編程控制器)作為主控制單元，配置文本屏或觸摸屏作為控制參數的選擇和輸入以及特性數據的輸出顯示。用文本屏或觸摸屏做顯示部件，用戶進行的控制參數的輸入或選擇和過程控制的數據均由文本屏或觸摸屏來顯示。采用PLC作為主控制單元，所有接入PLC的輸入輸出信號在PLC內部均進行了光電隔離，使外部電路與PLC內部電路之間實現了電氣上的光電隔離，并且CPU模塊還采用了抗電磁干擾的屏蔽措施，以保證PLC不受外界噪聲、電磁輻射的干擾；利用PLC的抗干擾性強的優勢來提高恒電位儀的抗干擾能力。PLC的結構緊奏，體積小，重量輕，工作可靠性高，并且改善了過去使用大量繼電器而過多接線的現象，同時故障率大大減少，即使出現了故障，從PLC的輸入輸出端子上的各個指示燈也很容易找出故障，縮短了排除故障的時間，大大提高了恒電位儀的質量和效率。將各個輸入信號接入PLC的輸入端子，由PLC的控制軟件進行計算、查詢，并輸出各控制信號，由輸出端子引出信號進行有效控制；選用PLC的16位A/D、D/A，使得控制直流電源的分辨率大幅度提高；用戶可以通過文本屏或觸摸屏輸入要控制的數據，并通過RS-232或RS-485傳輸到PLC，經過PLC運算、處理后，將有效數據再傳輸到文本屏或觸摸屏顯示出來，同時文本屏或觸摸屏還顯示一些控制過程中的故障代碼，并對故障代碼進行了說明和排除辦法。控制柜內部的安裝板采用平放布局，使得各器件間的電磁干擾在控制柜內部有限空間內互不干擾，減少了各電器件間干擾重疊現象。本系統內部還提供了輔助排流裝置，以適應恒電位儀比較惡劣的工作環境。如圖2. I所示，為本實用新型的控制柜前面板示意圖。如圖2. 2所示，為本實用新型的操作面板示意圖。圖2. 1,2. 2中，(I)為報警指示燈，(2)為文本屏(或觸摸屏)，(3)為電壓表，(4)為單刀兩位旋鈕開關，(5)為有r20mA轉換模塊的電壓表，(6)為有r20mA轉換模塊的電流表，(7)為電位器，(8)為紅色按鈕，(9)為門鎖，(10)為總電源開關。如圖3所示，為本實用新型的機柜內結構示意圖。在圖3中，I為器件安裝板1，II為器件安裝板2，III為導向安裝條。本恒電位儀采用以PLC為主控核心單元，文本屏或觸摸屏為人機接口，以高精度的脈寬調制電路為執行單元，整個系統結構緊湊、體積小、重量輕、接線少、故障率小、抗干擾能力強；同時安全可靠性大大提高，方便維護，與以往恒電位儀的實現方法有很大的改進，在提高生產效率，改善產品的穩定性、一致性，便于維護升級方面具有更新的優點。恒電位儀是以被保護物(如埋地管道)采集的反饋信號(電位、電流)，PWM (脈沖寬度調制)的輸出信號和給定值構成的一個負反饋閉環調節系統。為實現本恒電位儀的功能，本電路中采用不同的技術方法I)對輸入電源的處理r220V)，采用大功率隔離、濾波處理，使系統有穩定的供電。主回路中采用SSR (固態繼電器)控制，提高系統分級的安全。2)系統采用高性能的PLC為控制核心，較以往的以單片機為核心及分立元件組成的系統，其抗干擾性、安全性、可靠性、可維護性及產品的一致性都得到不同程度的提升，保證產品更加穩定，便于升級更新。3)人機接口采用文本屏或觸摸屏，更便于操作人員準確了解當前的各種工作狀態，界面友好直觀。4)系統的輸出單元采用高精度脈寬調制電源，調節精度高、線性度好、性能穩定，與PLC的D/A構成無級調制。5)恒電位儀工作環境較為惡劣，被保護物埋入大地中有較強的電子外干擾、雜散電流等自然條件，造成被保護物的腐蝕，為此本系統加配輔助排流裝置模塊，以使系統正常運行。[0042]6)在節能和使用壽命方面考慮，系統冷卻采用風冷，利用恒溫定時控制電路。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明 ，不能認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書所確定的專利保護范圍。
權利要求1.ー種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，其特征在于包括作為主控単元的可編程控制器PLC，及分別與可編程控制器PLC相連的供電電源、系統恒溫度控制單元、高頻脈寬調制単元、采樣隔離調理電路、排流裝置模塊、人機界面和操作面板； 所述高頻脈寬調制單元輸入端還與系統依次相連的輸入電源、隔離變壓器和斷路器連接，其輸出端與系統輸出單元連接； 所述采樣隔離調理電路還分別連接智能控制顯示模塊和供電電源； 所述智能控制顯示模塊還分別連接輸入電源和輸出單元； 所述排流裝置模塊一端與可編程控制器PLC相連，另一端與系統輸出單元連接。
2.根據權利要求I所述的ー種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，其特征在于所述供電電源與系統輸入電源連接后，井分別連接到所述可編程控制器PLC、人機界面和采樣隔離調理電路。
3.根據權利要求I所述的ー種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，其特征在于所述輸入電源與輸出單元之間連接有避雷器，輸入電源端提供有L端子、N端子和PE端子，輸出單元提供有Pl正、Pl負端子；避雷器提供有F3、F4、F5和F6接線端子。
4.根據權利要求I所述的ー種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，其特征在于所述人機界面為文本顯示屏或觸摸顯示屏，與可編程控制器PLC采取RS-232或RS-485雙向連接。
5.根據權利要求I所述的ー種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，其特征在于所述采樣隔離調理電路與可編程控制器PLC為雙向連接，所述采樣隔離調理電路提供有CBl正、CBl負端子。
專利摘要本實用新型公開了一種PLC控制的屏顯式智能恒電位儀，包括分別與PLC(可編程控制器)相連的供電電源、系統恒溫度控制單元、高頻脈寬調制單元、采樣隔離調理電路、排流裝置模塊、人機界面和操作面板；高頻脈寬調制單元的輸入端與依次相連的輸入電源、隔離變壓器和斷路器連接，其輸出端與輸出單元連接；采樣隔離調理電路分別連接智能控制顯示模塊和供電電源；智能控制顯示模塊分別連接輸入電源和輸出單元；排流裝置模塊分別與PLC和輸出單元連接。該恒電位儀可用于對土壤、海水、淡水、化工介質中的管道、電纜、鋼鐵碼頭、閘門、艦船、貯糟、貯罐、冷卻器等金屬構筑物或設備實施外加電流陰極保護，提高抗干擾性和可靠性，并使過程控制的數據顯示更豐富。
文檔編號G05B19/05GK202615181SQ20122022330
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者邵蘭杰, 強西民 申請人:西安億力科貿有限公司