一种电磁铁停电保磁装置的制作方法

本发明涉及停电保磁装置技术领域，具体来说，涉及一种电磁铁停电保磁装置。

背景技术：

现有的电磁铁停电保磁装置采用三相不可控整流或三相全控桥式整流，通过直流接触器换向为电磁铁提供正向励磁和反向退磁的电源，正向励磁和反向退磁电源停止时电磁铁贮能无法快速释放，工作效率低。

profibus是一个用在自动化技术的现场总线标准，在1987年由德国西门子公司等十四家公司及五个研究机构所推动，profibus是程序总线网络（processfieldbus）的简称，profibus和用在工业以太网的profinet是二种不同的通信协议，profibus可分为二种，分别是大多数人使用的profibusdp和用在过程控制的profibuspa；profibusdp（分布式周边，decentralizedperipherals）用在工厂自动化的应用中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态；profibuspa（过程自动化，processautomation）应用在过程自动化系统中，由过程控制系统监控量测设备控制，是本质安全的通信协议，可适用于防爆区域（工业防爆危险区分类中的ex-zone0及ex-zone1），其物理层（缆线）匹配iec61158-2，允许由通信缆线提供电源给现场设备，即使在有故障时也可限制电流量，避免制造可能导致爆炸的情形，因为使用网络供电，一个profibuspa网络所能连接的设备数量也就受到限制。profibuspa的通信速率为31.25kbit/s。profibuspa使用的通信协议和profibusdp相同，只要有转换设备就可以和profibusdp网络连接，由速率较快的profibusdp作为网络主干，将信号传递给控制器。在一些需要同时处理自动化及过程控制的应用中就可以同时使用profibusdp及profibuspa。simatics7-1200，是一款紧凑型、模块化的plc，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、hmi和网络通信等任务，具有可扩展性强、灵活度高的设计，可实现最高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种电磁铁停电保磁装置，解决现有的电磁铁停电保磁装置，在正向励磁和反向退磁电源停止时，电磁铁贮能无法快速释放，工作效率低的问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样的：

设计一种电磁铁停电保磁装置，包括主电路、控制电路、通信模块和电磁铁；所述主电路包括直流电压换向电路、二极管模块一、可编程控制器及蓄电池组，其中，所述直流电压换向电路包括整流单元，所述整流单元与所述通信模块通信连接；所述二极管模块一串联有熔断器三，所述二极管模块一并联有交流接触器二，所述整流单元通过所述交流接触器二、熔断器三连接所述电磁铁，所述二极管模块一还并联有二极管模块二；所述可编程控制器与所述通信模块通信连接；所述蓄电池组连接有交流接触器四；所述整流单元整流输出上正下负的电流通过二极管模块一，所述蓄电池组的电流通过所述交流接触器四、二极管模块二，同时给电磁铁供电，实现停电保磁功能。

进一步，所述直流电压换向电路还包括：

直流接触器三，所述直流接触器三串联有电阻一；紧急停止按钮，所述紧急停止按钮连接所述整流单元；

其中，所述直流接触器三、电阻一组成续流电路，用于电磁铁贮能的释放；当通信出现问题时，可以通过拍下紧急停止按钮断开常闭触点使整流单元停止运行。

进一步，所述主电路还包括：

三相交流电源，所述三相交流电源串联有断路器一，所述三相交流电源通过所述断路器一连接变压器，所述变压器串联有断路器三、滤波器，所述变压器通过所述断路器三、滤波器连接所述整流单元。

进一步，所述变压器还连接有熔断器一、熔断器二，所述熔断器一、熔断器二之间为并联；所述熔断器一串联有交流接触器一，所述交流接触器一连接所述整流单元。

进一步，所述整流单元的输出端连接有熔断器三，所述熔断器三连接有所述二极管模块一。

进一步，所述变压器还连接由充电模块，所述充电模块连接有断路器二，所述断路器二连接所述蓄电池组。

进一步，所述充电模块还连接有负继电器四。

进一步，所述控制电路还包括：

信号转换隔离器，用于将直流电压信号转化为0-10v标准电压。

进一步，所述控制电路还包括：

继电器一、继电器二、继电器三、继电器四，所述继电器一、继电器二k、继电器三、继电器四之间为并联。

进一步，所述控制电路还包括：

开关电源，所述开关电源的规格为dc24v电源；

其中，所述控制电路开关电源为可编程控制器、信号转换隔离器、继电器一、继电器二、继电器三、继电器四提供电能。

本发明的有益效果：这种电磁铁停电保磁装置，采用了直流电压换向电路，实现电磁铁的励磁退磁四象限工作，电磁铁贮能快速释放，停电保磁工作时，整流单元无法回馈运行时，通过增加的续流电路释放电磁铁贮能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的主电路原理图；

图2是图1中直流电压换向电路的局部原理图一；

图3为图1中直流电压换向电路的局部原理图二；

图4是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的控制电路原理图；

图5是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的控制电路局部原理图一；

图6是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的控制电路局部原理图二；

图7是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的控制电路局部原理图三；

图8是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的控制电路局部原理图四；

图9是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的控制电路局部原理图五；

图10是根据本发明实施例所述一种电磁铁停电保磁装置的profibusdp通信网络结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明实施例所述的一种电磁铁停电保磁装置，包括主电路、控制电路、通信模块ed2；所述主电路包括：直流电压换向电路、二极管模块一v1、可编程控制器ed1、蓄电池组gb；其中，所述直流电压换向电路包括整流单元u1，所述整流单元u1与所述通信模块ed2通信连接；所述二极管模块一v1串联有熔断器三fu3，所述二极管模块一v1并联有交流接触器二km2，所述整流单元u1通过所述交流接触器二km2、熔断器三fu3连接电磁铁；所述二极管模块一v1还并联有二极管模块二v2；所述可编程控制器ed1与所述通信模块ed2通信连接；所述蓄电池组gb连接有交流接触器四km4；所述整流单元u1整流输出上正下负的电流通过二极管模块一v1，所述蓄电池组gb的电流通过所述交流接触器四km4、二极管模块二v2，同时给电磁铁供电，实现停电保磁功能。

如图1-3所示，在本实施例中，所述直流电压换向电路还包括：

直流接触器三km3，所述直流接触器三km3串联有电阻一r1；紧急停止按钮se1，所述紧急停止按钮se1连接所述整流单元u1；

其中，所述直流接触器三km3、电阻一r1组成续流电路，用于电磁铁贮能的释放；当通信出现问题时，可以通过拍下紧急停止按钮se1断开常闭触点使整流单元u1停止运行。

如图1-3所示，在本实施例中，所述主电路还包括：

三相交流电源，所述三相交流电源串联有断路器一qf1，所述三相交流电源通过所述断路器一qf1连接变压器tr1，所述变压器tr1串联有断路器三qf3、滤波器zf，所述变压器tr1通过所述断路器三qf3、滤波器zf连接所述整流单元u1。

如图1-3所示，在本实施例中，所述变压器tr1还连接有熔断器一fu1、熔断器二fu2，所述熔断器一fu1、熔断器二fu2之间为并联；所述熔断器一fu1串联有交流接触器一km1，所述交流接触器一km1连接所述整流单元u1。

如图1-3所示，在本实施例中，所述整流单元u1的输出端连接有熔断器三fu3，所述熔断器三fu3连接有所述二极管模块一v1。

如图1-3所示，在本实施例中，所述变压器tr1还连接由充电模块u2，所述充电模块u2连接有断路器二qf2，所述断路器二qf2连接所述蓄电池组gb。

如图1-3所示，在本实施例中，所述充电模块u2还连接有负继电器四-ka4。

如图4-8所示，在本实施例中，所述控制电路还包括：

信号转换隔离器pd1，用于将直流电压信号转化为0-10v标准电压。

如图4-8所示，在本实施例中，所述控制电路还包括：

继电器一ka1、继电器二ka2、继电器三ka3、继电器四ka4，所述继电器一ka1、继电器二ka2、继电器三ka3、继电器四ka4之间为并联。

如图4-8所示，在本实施例中，所述控制电路还包括：

开关电源pw1，所述开关电源pw1的规格为dc24v电源；

其中，所述控制电路开关电源pw1为可编程控制器ed1、信号转换隔离器pd1、继电器一ka1、继电器二ka2、继电器三ka3、继电器四ka4提供电能。

如图4-8所示，在本实施例中，所述可编程控制器ed1采用了西门子s71200。

如图9所示，在本实施例中，所述通信模块ed2采用了profibusdp主站的通信模块cp1243-5。

如图1-3所示，在本实施例中，所述整流单元u1采用西门子四象限工作的直流驱动装置6ra80。

为方便对上述技术方案的进一步理解，现对其工作原理进行说明：

如图1-3所示，主电路的三相交流电源经断路器一qf1连接至变压器tr1的原边1、2、3，tr1的副边22、23通过断路器三qf3及滤波器zf为整流单元u1提供电子板电源，u1采用西门子四象限工作的直流驱动装置6ra80。tr1的副边4、5、6经熔断器一fu1和fu2，交流接触器一km1连接至u1，u1整流输出上正下负直流电压通过熔断器三fu3、二极管模块一v1接电磁铁，电磁铁正向励磁工作。u1整流输出上负下正直流电压通过fu3、并联在v1上的交流接触器二km2的三个常开触点接电磁铁，电磁铁反向退磁工作。km2常开触点无火花通断实现电磁铁励磁退磁四象限运行。u1整流输出上正下负的整流电源通过v1，蓄电池组gb备用电源通过km4常开触点及二极管模块二v2，可以同时给电磁铁供电，实现停电保磁功能。停电保磁状态下电磁铁退磁，u1不能回馈运行，电磁铁贮能通过直流接触器三km3常开触点、电阻一r1组成的续流电路释放。压敏电阻rv1吸收过电压。紧急停止按钮se1常闭触点连接u1的x177.9和x177.12，x177.9和x177.13，当通信出现问题时，可以通过拍下se1断开常闭触点使u1停止运行。tr1的副边22、23、24连接至充电模块u2，经断路器二qf2给gb充电，ka4常开触点连接至充电模块53、54，确保停电保磁工作时充电模块停止工作。

如图4-8所示，控制电路的开关电源pw1为可编程控制器ed1、信号转换隔离器pd1、继电器ka1-ka4提供dc24v电源，急停按钮se1没有拍下时常闭触点闭合，续流电路没有工作时km3常闭触点闭合，在这两个条件都满足的情况下，ed1通过profibusdp通信接收到u1接通就绪信号，合闸即转换开关sa1常开触点闭合时ka2及交流接触器一km1工作，交流电源连接至u1，分闸即u1没有运行且sa1常闭触点闭合时ka2及km1停止工作，断开交流电源至u1的连接。电磁铁励磁，u1已合闸即km1常开触点闭合且转换开关sa2常开触点闭合时，ed1发送运行控制字和正向给定值至u1，u1整流输出上正下负直流电压，直流电压信号通过pd1转换成0-10v标准信号，送入ed1的模拟量输入进行电压检测。正常状态下电磁铁退磁，u1已合闸即km1常开触点闭合且sa2常闭触点闭合时，ed1发送停止运行控制字至u1，ed1接收到u1正转运行停止信号且直流接触器km4未工作即常闭触点闭合，再控制ka3及交流接触器二km2工作，ed1接收到km2工作即常开触点闭合反馈信号后发送运行控制字和反转给定值至u1，u1整流输出上负下正直流电压。电磁铁励磁工作过程中，当电网停电时km1停止工作，ed1检测到km1常开触点断开或ed1检测到u1直流电压值低于设定值时ka4及km4工作，同时报警器ha1发出声光报警。停电保磁状态下电磁铁退磁，km4工作即常闭触点断开且sa2常闭触点闭合时，u1不能回馈运行，ka1及km3工作一段时间后再断开km4。充电模块u2和gb为km3、km4、ha1提供直流电源。

如图9所示，通信网络为profibusdp主站通信模块ed2与整流单元u1之间的通信连接，ed1采用西门子s71200，ed2为profibusdp主站通信模块cp1243-5，u1采用西门子四象限工作的直流驱动装置6ra80。

如图1-9所示，工作原理为，这种电磁铁停电保磁装置，包含：一个通信网络、一个控制电路、一个主电路，所述通信网络为profibusdp主站通信模块ed2与整流单元u1之间的通信连接，可编程控制器ed1采用西门子s71200，ed2采用profibusdp主站通信模块cp1243-5，u1采用西门子四象限工作的直流驱动装置6ra80。主电路还包括一个直流电压换向电路，u1整流输出上正下负直流电压通过熔断器三fu3、二极管模块一v1接电磁铁，电磁铁励磁工作，u1整流输出上负下正直流电压通过fu3、并联在v1上的交流接触器二km2的三个常开触点接电磁铁，电磁铁退磁工作，电磁铁励磁过程中，电网停电时km1停止工作，ed1检测到km1常开触点断开或ed1检测到直流电压低于设定值时ka4及km4工作，两个阴极并联在一起的v1、v2，使u1整流输出上正下负整流电源和gb通过km4常开触点及二极管模块二v2提供的备用电源，可以同时给电磁铁供电，实现停电保磁功能，此时电磁铁退磁u1不能回馈运行，电磁铁贮能通过直流接触器三km3常开触点、电阻一r1组成的续流电路释放，紧急停止按钮se1常闭触点连接u1的x177.9和x177.12，x177.9和x177.13，当通信出现问题时，可以通过拍下se1断开常闭触点使u1停止运行。

工作过程中为，控制电路开关电源pw1为ed1、信号转换隔离器pd1、继电器ka1-ka4提供dc24v电源，急停按钮se1没有拍下时常闭触点闭合，续流电路没有工作时km3常闭触点闭合，在这两个条件都满足的情况下，当ed1通过profibusdp通信接收到u1接通就绪信号时，合闸即转换开关sa1常开触点闭合时ka2及交流接触器一km1工作，交流电源连接至u1，分闸即u1没有运行且sa1常闭触点闭合时ka2及km1停止工作，断开交流电源至u1的连接，电磁铁励磁，u1已合闸即km1常开触点闭合且转换开关sa2常开触点闭合时，ed1发送运行控制字和正向给定值至u1，u1整流输出上正下负直流电压，直流电压信号通过pd1转换成0-10v标准信号，送入ed1的模拟量输入进行电压检测，正常状态下电磁铁退磁，u1已合闸即km1常开触点闭合且sa2常闭触点闭合时，ed1发送停止运行控制字至u1，u1停止整流输出后回馈运行释放电磁铁贮能，ed1接收到正转运行停止信号且直流接触器km4未工作即常闭触点闭合，再控制ka3及交流接触器二km2工作，ed1接收到km2工作即常开触点闭合反馈信号后发送运行控制字和反转给定值至u1，u1整流输出上负下正直流电压，设定时间到达u1停止整流输出后回馈运行释放电磁铁贮能，所述主电路的三相交流电源经断路器一qf1连接至变压器tr1的原边1、2、3，tr1的副边22、23通过断路器三qf3及滤波器zf为u1提供电子板电源，tr1的副边4、5、6经熔断器一fu1和fu2，km1连接至整流单元u1，压敏电阻rv1吸收过电压，tr1的副边22、23、24连接至充电模块u2，经断路器二qf2给备用电源蓄电池组gb充电，ka4常开触点连接至充电模块53、54，确保停电保磁工作时充电模块停止工作

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。