轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统技术方案

轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，由基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM+CPLD+PC的生产监控系统组成。基于DSP数字化控制的高频软开关电源由功率变换主电路、DSP控制电路、信号处理电路和保护电路组成。基于ARM+CPLD+PC的生产监控系统由基于ARM的通讯监控模块、基于CPLD+SRAM的液晶显示模块、移动监控终端和PC上位机监控软件组成。数字化控制提高系统的控制精度和智能度；高频软开关技术大大提高系统效率；生产监控系统优化生产资源配置，提高资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统
本专利技术涉及轧花铝板阳极氧化加工领域，尤其涉及一种轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统。
技术介绍
在阳极氧化工艺中电力消耗在全部能耗中占有比重最大，而且在实现生产过程自动化后，也占有较大的生产成本，因此，采用高效率的电源对于阳极氧化工艺十分必要。阳极氧化电源是低电压大电流下工作，所以动力电源需要通过变压器降压和控制后才能用于电解过程。传统的阳极氧化电源采用可控硅控制方式，其变压器是在三相工频50Hz下工作，由于变压器的体积和重量与其工作频率成反比，所以可控硅电源的变压器体积大而笨重，由于要通过很大的电流，所以能耗大，效率低。而通过高频开关可将整流后的工频电逆变成高频(20kHz)交流电，再进行降压就可使得变压器的体积和重量大大减少，从而大幅度提高电源的转换效率，高频开关电源的转换效率可达88%以上。本专利技术所述的阳极氧化脉冲高频电源采用以DSP为核心的数字化软开关电源，并加以脉冲电流波形控制技术实现高性能脉冲和微弧氧化工艺。数字化控制提高系统的控制精度和智能度；高频软开关技术大大提高系统效率；生产监控系统优化生产资源配置，提高资源利用率。
技术实现思路
轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，通过以下技术方案实现: 所述的轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，由基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM +PC的生产监控系统组成；所述的基于DSP数字化控制的高频软开关电源和生产监控系统之间通过SPI接口通讯； 所述的基于DSP数字化控制的高频软开关电源，由功率变换主电路、DSP控制电路、信号处理电路和保护电路构成，其中: 功率变换主电路由三相整流电路、输入滤波电路、全桥软开关逆变电路、高频变压器、二极管整流电路和输出滤波电路组成； DSP控制电路由DSP最小系统和DSP专用供电电路组成； 信号处理电路由输入电压检测电路、输出电压检测电路、输出电流检测电路及温度检测电路组成； 保护电路由输入电压过压欠压保护电路、输入电流过流保护电路、输出电压过压欠压保护电路、输出电流过流保护电路及过热保护电路组成； 所述的基于ARM+PC的生产监控系统，由基于ARM的通讯监控模块、移动监控终端和PC上位机监控软件组成；所述的基于ARM的通讯监控模块和上位机监控软件通过RS485串口、Enternet以太网和Zigbee无线通讯方式通讯；所述的基于ARM的通讯监控模块和移动监控终端通过Zigbee无线通讯方式通讯；其中: 基于ARM的通讯监控模块由ARM最小系统、基于CPLD+SRAM的液晶显示模块、RS485通讯电路、Enternet以太网通讯电路、Zigbee无线通讯模块以及各模块供电电路组成；所述基于ARM的通讯监控模块和基于CPLD+SRAM的液晶显示模块通过8080总线通讯； 移动监控终端由MCU控制电路、基于CPLD+SRAM的液晶显示模块和Zigbee无线通讯模块以及供电电路组成；所述移动监控终端和基于CPLD+SRAM的液晶显示模块通过8080总线通讯； PC上位机监控软件处理和储存生产运行数据，可对生产过程进行统一调配； 基于CPLD+SRAM的液晶显示模块由CPLD控制电路、液晶屏供电电路与背光电路、液晶屏和触摸屏组成； 所述的基于ARM+PC的生产监控系统，由PC上位机、移动监控终端和基于DSP数字化控制的高频软开关电源组成通信组网，通信网络中PC上位机作为主节点，移动监控终端和基于DSP数字化控制的高频软开关电源作为从节点。本专利技术的优点在于:采用数字化控制提高系统的控制精度和智能度；高频软开关技术大大提高系统效率；生产监控系统优化生产资源配置，提高资源利用率。【附图说明】参见附图，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制: 图1是本专利技术的电源主控制系统硬件结构图； 图2是本专利技术的数字化软开关电源功率变换电路原理图； 图3是本专利技术的生产监控系统通信网络结构图。【具体实施方式】下面结合福及具体实施例对本专利技术的技术特征作进一步说明，轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，由基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM+PC的生产监控系统两部分组成。【具体实施方式】如下: 基于DSP数字化控制的高频软开关电源采用全桥变换器功率主电路，其原理图如图2所示。全桥变换器由四个IGBT功率开关管构成，主变压器只需要一个原边绕组，通过正、反向的电压得到正反向磁通，变压器铁芯和绕组得到最佳利用，使效率和功率密度得到提高。全桥变换器具有功率开关器件电压、电流额定值较小，功率变压器效率高等优点，功率密度得到提高，所以在实际中获得了广泛的应用。为提高电源的动态特性，采用相移软开关控制，主开关管为IGBT模块，频率设计为20kHz ;采用动态响应速度快的LEM传感反馈主电路的电流和电压信号。控制系统的硬件电路设计方案如图1所示。基于ARM+PC的生产监控系统中的ARM通讯监控模块，通过SPI通讯方式与基于DSP数字化控制的高频软开关电源通讯，采集生产过程的工艺参数，并通过RS485串口、Enternet以太网或Zigbee无线通讯方式与PC上位机、移动监控终端进行数据接收和发送。基于ARM的通讯监控模块通过8080总线将显示数据发送给CPLD+SRAM液晶显示模块，CPLD+SRAM液晶显示模块实时显示当前基于DSP数字化控制的高频软开关电源的运行数据。CPLD+SRAM液晶显示模块固定在基于DSP数字化控制的高频软开关电源，作为其显示界面。PC上位机监控软件通过人机交互图形界面实现轧花铝板阳极氧化生产过程的远程监控，建立阳极氧化生产过程的工艺参数数据库系统，并与企业内网互联建立阳极氧化生产过程的信息管理系统。由PC上位机监控软件、移动监控终端和基于DSP数字化控制的高频软开关电源组成通信组网。通信网络中PC上位机作为主节点，移动监控终端和基于DSP数字化控制的高频软开关电源作为从节点。主节点的功能主要包括接受从节点数据，向从节点发送信息或控制命令，Gn界面数据显示，人机数据输入，数据存储等功能。从节点的功能主要为节点与现场仪表数据交互。基于ARM通讯监控模块对生产车间各阳极氧化生产线高频电源电参数、电解液温度、电解液状态等参数进行采集，生产线上设置的ZigBee从节点向PC上位机主节点发送数据；PC上位机主节点可以与移动终端和企业内网联接，建立阳极氧化生产过程信息管理系统，从而实现阳极氧化监控和管理的数字化、智能化与信息化。利用物联网技术从原材料进厂、各生产工序、产品出厂等环节进行全面的规划管理，减少材料在生产过程的存储时间，提高企业的资金利用率和经济效益。ZigBee无线通讯网络采用单主多从结构，支持单播模式(主机请求从机发送数据)和广播方式，为减低网络复杂度，从节点与从节点之间禁止数据传输，网络采用星型拓扑结构，如图3所示。移动监控终端采用锂电池直接供电，正常工作电压为3.7V左右，采用LDO芯片，将锂电池电压降压输出3.3V供系统各模块使用。为避免重复更换电池，或取出电池脱机充电，系统设计专用充电电路。为提高锂电池寿命，采用专用锂电池充电1C。移动监控终端和基于CP本文档来自技高网...

【技术保护点】
轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，主要由基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM?+PC的生产监控系统组成；其特征在于：所述的基于DSP数字化控制的高频软开关电源由功率变换主电路、DSP控制电路、信号处理电路和保护电路组成，所述的基于ARM+PC的生产监控系统由基于ARM的通讯监控模块、移动监控终端和PC上位机监控软件组成，所述的基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM?+PC的生产监控系统之间通过SPI接口通讯。

【技术特征摘要】
1.轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，主要由基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM +PC的生产监控系统组成；其特征在于:所述的基于DSP数字化控制的高频软开关电源由功率变换主电路、DSP控制电路、信号处理电路和保护电路组成，所述的基于ARM+PC的生产监控系统由基于ARM的通讯监控模块、移动监控终端和PC上位机监控软件组成，所述的基于DSP数字化控制的高频软开关电源和基于ARM +PC的生产监控系统之间通过SPI接口通讯。2.根据权利要求1所述的轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，其特征在于:所述的功率变换主电路由三相整流电路、输入滤波电路、全桥软开关逆变电路、高频变压器、二极管整流电路和输出滤波电路组成；所述的DSP控制电路由DSP最小系统和DSP专用供电电路组成；所述的信号处理电路由输入电压检测电路、输入电流检测电路、输出电压检测电路、输出电流检测电路和温度检测电路组成；所述的保护电路由输入电压过压欠压保护电路、输入电流过流保护电路、输出电压过压欠压保护电路、输出电流过流保护电路和过热保护电路组成。3.权利要求1所述的轧花铝板阳极氧化数字化软开关电源及其生产监控系统，其特征在于:所述的基于ARM的通讯监控模块由ARM最小系统、基于CPLD+SRAM的液晶显示模块、R...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛家祥，胡虎生，
申请(专利权)人：江苏瑞德铝业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：