等离子喷涂设备抗干扰问题的研究
屈伸，王赫莹，赵春元
沈阳工业大学学报
等离子喷涂工艺参数复杂，任何一个参数微小的变化，都将影响涂层的质量．在以往的控制方法中，多采用二极管矩阵对数十个继电器进行开环控制．因控制精度差、自动化程度低，很难满足喷涂的要求．随着计算机的日趋普及和控制理论的不断完善，出现了用MCS一51单片机控等离子喷涂工艺过程的设备．随之又出现了PLC可编程控制器对喷涂工艺参数进行控制的方法，使自动化水乎大大提高，实现了对喷涂工艺参数的自动控制．
等离子喷涂设备的工作电流很大，其值近千安培，系统在启动的瞬间，电流值突然从零增至很大的工作电流易于造成系统的损坏，这就要求控制系统保证启动设备的时候能够实现电流的逐渐递增过程，即在规定时间内，线性地递增到系统正常工作所要求的工作电流；当系统停止时同样需要有一个电流逐渐递减的电流衰减过程，以保证系统工作正常运行．在设备运行时，由于受到干扰而不能使设备正常工作，所以必须解决设备干扰问题．
摘要：等离子喷涂设备的高频引弧器是对PLC系统和设备元件构成强大威胁的干扰源，阐述了高频干扰的主要现象，探讨了解决干扰的一些措施．实验发现，等离子喷涂设备在起弧瞬间的工作电流骤升至近千安培．另外强电场干扰也是导致设备不能稳定工作的一个因素．实验表明，将高频电源与共用电源分离、改变控制电路以及在PLC和硅触发器电源线路上加滤波器等措施有效地抑制了高频引弧器对PLC系统和设备元件的破坏性干扰，确保了PLC系统实时控制的稳定性和可靠性．
关键词：等离子喷涂设备；高频干扰；PLC自动控制；稳定性；可靠性
1.实验中高频对设备的干扰
等离子喷涂设备是采用高频起弧的．而高频会对控制电路的电子元件产生强烈的干扰．等离子喷涂设备的电流控制是通过CF2B-2A型可控硅触发器及辅助电路来实现的．它采用的是单相半控桥整流线路，采用电位器和PLC两种方式改变CF2B-2A的给定电压，从而使主电路控制电压随之变化，相应地控制励磁电流．控制电路如图1．在实验中，发现起弧瞬间控制电流变化很大，骤升至20A以上，这时工作电流也骤升至500～800A．这主要是由于高频对PLC中的CPU和可控硅触发器C砣B一2A产生干扰．由于等离子喷涂设备的工作电流非常大，所以除高频外，强电场干扰也是导致设备不能稳定工作的一个因素．这样高频和强电场就破坏了本文通过PLC设定的动作程序，即控制电路实现的电流在起弧之后的平稳递增和主电路断路之后的电流平稳递减过程．这样势必加速或造成系统损坏．这是设备运行很严重的问题，必须加以解决．
2高频干扰问题的解决措施
将高频电源与共用电源分离
由于原设计中高频电源和PLC电源是在同一个电网上．所以，把高频电源移出原电网，用远离原电网的电源，就从根本上杜绝了高频电源污染电网的可能．
2)改变控制电路
图2是工作主电路图．接通C6，C7保持断路状态．此电路是引弧电路．接通引弧电路，高频起弧成功后C6断开，岛闭合，接通工作主电路，进入工作状态．这样的工作流程是通过PLC系统自动控制的．一般的工作状态是控制电流电路始终保持闭合，当高频引弧后，控制电流受到干扰，从而干扰工作电流．也就是说，高频干扰问题主要就是高频干扰控制电流电路．所以可以在一开始，就使控制电流电路断开，当高频起弧时，高频对CPU和CF2B一2A干扰就不能传到控制电路申．高频起弧后，再接通控制电流电路．这样就使控制电流电路躲过了高频干扰，从而解决了高频干扰问题．
具体措施是使控制电流电路经过继电器G(如图2)，开始工作后，C6先闭合，q保持断路状态。控制电流电路也保持断路状态，接通引弧电路．高频起弧后，高频断开．按时续，C6断开，同时G闭合，控制电流电路和工作主电路同时接通，从而使控制电流电路避开了高频干扰，解决了高频干扰问题．
3)PLC和硅触发器电源线路上加滤波器
电源滤波器是一种无源双向网络，它的一端是“电源”，另一端是“负载”．电源滤波器的主要功能是滤除尖峰干扰．典型电源滤波器原理图如图3所示．图中Ll和L2用来抑制高频差模电压．L1和L2是用等长的导线后与绕在同一磁环上的50Hz的工频电流在磁环中产生的磁通互相抵消，磁环不会饱和．两根线中的共模干扰电流在磁环中产生的磁通是迭加的，共模干扰被L3和L4阻档．图中C1和C2用来滤除共模干扰电压，C3用来滤除差模干扰．R是压敏电阻，其击穿电压略高于电源正常工作时的最高电压，平常相当于开路．遇尖峰干扰脉冲(如雷击过的电压脉冲)时被击穿，其端电压等于击穿电压．在控制柜PLC和CF2&2A的输入电源前配置了电源滤波器，过滤了高频引起的尖峰干扰．
3 结束语
经过采取将高频电源与共用电源分离、改变控制电路以及在PLC和硅触发器电源线路上加滤波器等措施，有效地抑制了高频引弧器对PLC系统和设备元件的破坏性干扰，确保了PLC系统实时控制的稳定性和可靠性．实验表明，在高频起弧后，控制电流电路和工作主电路接通后，该系统的控制电流和工作电流实现了原来设计要求的缓升缓降，运行良好．
图略
参考文献略
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