一、引言
      可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）的輸入模塊可以接受交流220V/110V、直流24V和開(kāi)關(guān)量的輸入信號(hào)，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，其中直流電壓信號(hào)允許范圍在12~30V左右（各公司的產(chǎn)品會(huì)略有不同），超過(guò)此數(shù)值后PLC工作狀態(tài)即不穩(wěn)定或燒毀輸入模塊。而我國(guó)現(xiàn)行的許多電氣控制系統(tǒng)的電壓等級(jí)仍為110V直流，并且這些控制系統(tǒng)的邏輯控制回路龐大、復(fù)雜，不便對(duì)其進(jìn)行更改。最有效的辦法是利用電力電子技術(shù)中的斬波器對(duì)于高電壓信號(hào)（如直流110V電壓信號(hào)）進(jìn)行DC/DC變換，經(jīng)濾波后為PLC提供標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)。

二、技術(shù)分析
      以PLC取代原有繼電器控制邏輯遇到的問(wèn)題是，原有控制回路輸入信號(hào)為直流110V電壓值，采用的邏輯部件為110V直流繼電器，該繼電器除了存在由于機(jī)械卡澀、接觸不良等原因造成的繼電器不動(dòng)作、誤動(dòng)作問(wèn)題外還經(jīng)常因直通電弧而燒壞接點(diǎn)，當(dāng)輸入信號(hào)較弱時(shí)繼電器經(jīng)常不動(dòng)作，故障率較高并且維護(hù)費(fèi)用大。因此，應(yīng)選擇可靠性高、維護(hù)方便的新型器件對(duì)原直流通繼電器進(jìn)行替換，而PLC的各項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)傳統(tǒng)繼電器的功能，只是其直流輸入信號(hào)電壓標(biāo)準(zhǔn)為24V并且信號(hào)應(yīng)經(jīng)過(guò)濾波并保持穩(wěn)定。利用電力電子技術(shù)中的直流斬波器技術(shù)，可將一固定直流電壓變換成可變的直流電壓，采用DC/DC變換電路就可將直流110V變換到直流24V。它在電壓變換同時(shí)還能有效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電源電流的作用。本控制系統(tǒng)周圍存在眾多的大功率電氣設(shè)備，具有強(qiáng)電磁干擾，因此在設(shè)計(jì)中還應(yīng)解決電源波動(dòng)和電磁輻射對(duì)PLC的影響。原有控制邏輯硬件上采用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的轉(zhuǎn)換、保持和控制，采用OMRON C200H可編程控制器以智能化數(shù)字邏輯完全取代原有繼電器邏輯，利用軟件編程將原繼電器的“硬接點(diǎn)”變?yōu)?SPAN lang=zh-cn>“軟接點(diǎn)”，對(duì)提高系統(tǒng)可靠性、強(qiáng)化控制精度非常有效。

三、工作原理
      用直流斬波器進(jìn)行DC/DC變換比傳統(tǒng)的電阻變換節(jié)約電能20%~30%，直流斬波不僅能起到調(diào)壓作用，同時(shí)還可以有效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電流的影響。本文所涉及到的控制現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行著許多大功率電氣設(shè)備，因此應(yīng)確保輸入信號(hào)穩(wěn)定且無(wú)干擾或?qū)⒏蓴_減到最小。

圖1 斬波器工作的基本原理和輸出波形

圖1a給出了斬波器工作的基本原理圖。其中R為負(fù)載，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，直流電壓加到R上，并持續(xù)t₁時(shí)間，當(dāng)開(kāi)關(guān)切斷時(shí)，負(fù)載上的電壓為零，并持續(xù)t₂時(shí)間，這時(shí)T=t₁+t₂，為斬波器的工作周期，斬波器的輸出波形如圖1b所示范區(qū)。若定義斬波器的工作頻率k=t₁/T，則從波形圖得到輸出平均電壓值：

其輸出電壓有效值為：

假設(shè)斬波器是無(wú)損，則輸入功率P_i應(yīng)與輸出功率相等。

直流電側(cè)的等效電阻：

由以上各式可知，當(dāng)工作率由零變?yōu)榈?時(shí)，輸出電壓平均值從零變到U_d，其等效電阻也隨著k變化。

經(jīng)過(guò)實(shí)際的DC/DC變換電路可從直流110V側(cè)獲得直流24V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。另外，在電路設(shè)計(jì)中還應(yīng)充分考慮諧波發(fā)熱、信號(hào)干擾及電源電壓波動(dòng)和畸變的影響，具體可采用L-C濾波，并通過(guò)提高斬波頻率，降低L-C諧振頻率，減少斬波器中的電流脈動(dòng)幅值來(lái)調(diào)整。

四、實(shí)現(xiàn)方法
      PLC采用UPS凈化電源，信號(hào)輸入模塊采用OMRON公司ID212輸入模塊，該模塊為16：1公共點(diǎn)，輸入電壓為24V直流，輸入量為經(jīng)過(guò)DC/DC變換的24V直流信號(hào)?？删幊讨醒胩幚砥鳎–PU）模塊主要處理信號(hào)的輸入、輸出和信號(hào)邏輯變換。由CPU處理的信號(hào)經(jīng)OC224模塊輸出接點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)OD215模塊輸出到操作、顯示控制屏。結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)框圖

五、結(jié)束語(yǔ)
      實(shí)際情況表明，用上述設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的DC/DC變換器輸出的直流24V電壓信號(hào)波動(dòng)范圍小，通過(guò)濾波處理后完全達(dá)到PLC輸入模塊對(duì)信號(hào)質(zhì)量的要求，在強(qiáng)電磁干擾