多支路负载装置制造方法
【专利摘要】一种多支路负载装置，其特征在于，包括触摸屏、控制器、继电器模块、多支路负载单元和电流/电压检测装置，触摸屏与控制器连接，用于负载参数的设置和显示由电流/电压检测装置反馈的电流或电压信号；控制器根据输入的负载参数，通过继电器模块控制变换多支路负载单元的参数，使其符合需要的负载参数。本实用新型的技术效果是：具有操作简单、调节速度快，试验效率高，并能实现对整个调试过程数据自动记录分析的功能。能有效的分析试验设备的多项性能参数。
【专利说明】多支路负载装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能多支路负载装置，主要用于恒电位仪等整流设备的调试和试验过程中作为模拟负载，能够根据需要自动变换阻值。
【背景技术】
[0002]恒电位仪是一种能够根据给定和反馈信号自动控制并调整输出的大功率工业电源，是埋地或水下金属构件实施外加电流阴极保护、防止或延缓电化学腐蚀速度、提高金属构件运行寿命、减少各种危险事故的主要设备，也是外加电流法阴极保护系统的关键设备。现在我国已将阴极保护技术应用到多个领域，比如城市地下金属管网，港口设施、钢质码头、船舶，海底、过江、大型机场的管道，油罐、水罐、海洋钻井台，电厂、炼油厂、化工厂循环水冷却系统，地铁、隧道钢筋混凝土结构，核电站、大型电站主体钢桩等。
[0003]目前阴极保护电源设备的调试，需要模拟实际使用工况经常对负载进行变化，来测试不同的电流电压下设备的输出、报警控制等信号是否正常。在恒电位仪等整流设备的调试和试验过程就需要对模拟负载的阻值来进行不同的变换，以检测设备是否能够达到设计要求和使用标准。而现有的负载装置需要手动调节变换阻值，不但麻烦，而且调节精度和工作效率较低，不能满足产品质量和生产需要。
【发明内容】
[0004]本实用新型设计一种设备具有操作简单、调节速度快，试验效率高，并能实现对整个调试过程数据自动记录、分析的功能，能有效的分析试验设备的多项性能参数。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种多支路负载装置，其特征在于，包括触摸屏、控制器、继电器模块、多支路负载单元和电流/电压检测装置，触摸屏与控制器连接，用于负载参数的设置和显示由电流/电压检测装置反馈的电流或电压信号；控制器根据输入的负载参数，通过继电器模块控制变换多支路负载单元的参数，使其符合需要的负载参数。
[0006]所述的多支路负载单元的每一支路包括至少三个并联的电阻回路，其中第一电阻回路由至少三个电阻串联组成，其中至少一个电阻为可调电阻；第二回路至少由两个电阻串联组成，第三电阻回路至少为一个电阻R6，三个并联的电阻回路的一端相互连接作为负极端，使用时与被测设备的负极连接；三个并联的电阻回路的另一端与第一控制开关KMl串联后作为正极端，该正极端使用时与被测设备的正极连接；通过在第一电阻回路的电阻的两端并联第二控制开关KM2，以及在不同电阻回路之间连接第三控制开关KM3，实现电阻的阻值变换；所述的第一至第三控制开关均为所述的继电器模块的触点开关，由所述的控制器根据输入的负载参数进行转换控制。
[0007]所述的电流/电压检测装置由电流互感器Q、电流变送器IB和电压变送器VB组成，电流互感器Q与所述的第一控制开关KMl串联，电流互感器Q的输出端与电流变送器IB的输入端连接；电压变送器VB的两个输入端分别与所述的正极端和负极端连接；该电流变送器IB和电压变送器VB的输出端分别与控制器的不同输入端连接，后者将电流和电压信号处理后在所述的触摸屏上显示。
[0008]所述的控制器采用PLC。
[0009]所述的可调电阻Rl的调节采用步进电机，由所述的控制器根据输入的负载参数进行自动控制。
[0010]本实用新型通过改变定值电阻串并联方式，以及调节可变电阻的阻值来综合实现阻值的不同变换(其中含有可调电阻、定值电阻、继电器、电压变送器、电流变送器、电流传感器等电子元件)，包含6套试验负载，每路可实现4-50A满负载调节。来满足磁饱和恒电位仪、晶闸管整流器、开关电源等不同型号、不同功率的整流设备在调试过程需要的不同功率和阻值。
[0011]通过分流器、电压传感器等来实现对电流电压信号的检测，并通过PLC来实现整个系统的自动化控制，能够灵活设定相关参数。通过触摸屏界面来实现控制参数的设定，以及输入电流电压的显示。系统通过对输入信号与设定参数的比较来控制定值电阻和可变电阻的变化，来满足试验需求。
[0012]本实用新型的技术效果是:具有操作简单、调节速度快，试验效率高，并能实现对整个调试过程数据自动记录分析的功能。能有效的分析试验设备的多项性能参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的总体结构示意图；
[0014]图2是图1中多支路负载单元的构成框图；
[0015]图3是图2中每一支路负载单元(包括电流、电压变送器和继电器模块的控制开关)的电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]参见图1-图3，本实用新型一种多支路负载装置，包括触摸屏1、控制器2、继电器模块3、多支路负载单元4和电流/电压检测装置5，触摸屏I与控制器2连接，用于负载参数的设置和显示由电流/电压检测装置5反馈的(负载的)电流或电压信号。控制器2根据输入的负载参数，通过继电器模块3控制变换多支路负载单元4的参数，使其符合需要的负载参数。多支路负载单元4由多路的支路负载单元41-4n并联组成(参见图2)，路数的多少根据需要确定。
[0017]所述的多支路负载单元4的每一支路的实施例(参见图3)包括三个并联的电阻回路，其中第一电阻回路由可调电阻R1、电阻R2、R3依次串联组成，第二回路由两个电阻R4和R5串联组成，第三电阻回路为一个电阻R6，三个并联的电阻回路的一端为公共接地端(负极端)，使用时与被测设备的负极连接。三个并联的电阻回路的另一端串联第一控制开关KMl后作为正极端，该正极端使用时与被测设备的正极连接。在第一电阻回路的电阻R3两端并联有第二控制开关KM2，在第一电阻回路的电阻R3的非接地端与第二回路由两个电阻R4和R5的中间点之间连接有第三控制开关KM3。所述的第一至第三控制开关KM1-KM3均为所述的继电器模块5的触点开关，由所述的控制器2根据输入的负载参数进行控制转换。
[0018]所述的电流/电压检测装置由电流互感器Q、电流变送器IB和电压变送器VB组成，电流互感器Q与所述的第一控制开关KMl串联，电流互感器Q与电流变送器IB的输入端连接；电压变送器VB的两个输入端分别连接在所述的正极端和负极端。该电流变送器IB和电压变送器VB的输出端a和b分别与控制器2的不同输入端连接，控制器2将电流和电压信号处理后在所述的触摸屏I上显示。
[0019]所述的控制器采用PLC。
[0020]所述的可调电阻Rl的调节采用步进电机，由所述的控制器2根据输入的负载参数进行自动调节控制。
[0021]本实用新型的电流变送器IB和电压变送器VB分别采用⑶B-V1U1253-75MV、⑶B-V1U1253-50V，按照常规连接方法连接。
[0022]本实用新型的所有部件安装在一个外壳内，并在外壳的一侧安装冷却风机，设备的柜架为底部装有刹车轮子可移动。
[0023]下面详细说明本实用新型的具体实施例的性能参数。
[0024]1、额定电压18-33V范围内的设备每组可以试验，满足以下性能要求:
[0025]0-18V: 0-25A(—档)或25-50 A(二档)，额定电压最小电流为3.5A，最大50A ；
[0026]0-20V: 0-25A (—档)或25-50 A (二档)，额定电压最小电流为4A，最大52A ；
[0027]0-24V: 0-25A ( 一档)或25-50 A ( 二档)，额定电压最小电流为4.5A，最大54A ；
[0028]0-33V:0-25A (—档)或25-50 A (二档)，额定电压最小电流为6A，最大52A。
[0029]2、控制方式:
[0030]多路试验负荷支路41_4n可单独操作工作，为单台设备提供负荷。也可并联工作，满足大电流设备工作试验用。按照试验电源设备要求的电压、电流值，通过触摸屏I对应设置试验负荷工作电压、电流后，在试验电源输出达到试验电压后，启动试验负荷自动调节输出电流逐步增大，达到设定值并维持该设定值工作到试验结束。
[0031]3、每一支路电阻参数(参见图3):
[0032]可调电阻Rl为 0-11.51 Ω/20Α,电阻R2 和 R3 为 0.6 Ω/25A，电阻R4 为 0.9 Ω/25A，电阻 R5 为 0.6 Ω /25A,电阻 R6 为 8 Ω /25A。
[0033]4、开关单元:
[0034]每路由5只DC24V继电器及3只DC48V直流航空接触器组成，由PLC控制通断，分别进行电压/电流分级设定和电流微调。其中五个继电器用于电压/电流的分级设定，三个开关KM1-KM3用于电阻的调整。
[0035]5、控制器 2:
[0036]由I 套 CPU 模块，3 套输入模拟量模块(EM231CN(6ES7 231-0HC22-0XA8)和 6ES7222-1HC22-0XA8，采用常规连接方式连接)，4套输出开关量模块共同组成，分别控制六个支路负载分别工作或同时工作。
[0037]6、通风冷却采用6只冷却风机，3只在设备底部向上吹，3只在设备顶部向上抽。由面板上的电源开关进行开关控制。
[0038]本实用新型工作原理说明:举例恒电位负载模式的运行来说明工作原理。
[0039]需要调试一台整流电源设备(被测设备)，首先将所需要调试的设备连接在本实用新型的正正极端和负极端上，将负载箱通电，在设备初始化后选择“恒电位负载模式”或“恒电流负载模式”，PLC根据所选择的模式进行相应模式的控制。将所需要的电压、电流值(即负载参数)输入触摸屏1，假设为20V/40A的恒电位仪。
[0040]在触摸屏I的界面选择支路41，将出现电压设定、电流设定过压保护设定等多项，将20V/40A输入支路41，将参数确定后，按下运行键。由触摸屏I输入的用户负载参数传递控制器2，控制器2向继电器模块3传递控制信号，继电器模3块收到信号，开始多路开关转换功能，调节有关支路41的开关。具体的控制过程是:KM1吸合，KM2吸合，KM3断开，可调电阻Rl的驱动电机开始运转，根据用户参数调节到需要的阻值。当负载箱正常运行后(负载参数符合需要)，开启需要调试的设备，调试设备运行开始后，由本实用新型的电流变送器IB、电压变送器VB进行电流、电压信号的反馈。根据反馈信号，进行调试整流电源设备，当电流、电压信号达到所需要求且规定时间(由整流电源设备调试方计算)内无变化，负载箱来实现整流电源现场模拟，整流电源设备即调试完毕。电流变送器IB可以直接将被测主回路直流电流转换成按线性比例输出的DC4?20mA (通过250 Ω电阻转换DC I?5V或通过500 Ω电阻转换DC2?10V)恒流环标准信号，连续输送PLC。电压变送器VB将被测的直流电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出数字信号给PLC。
【权利要求】
1.一种多支路负载装置，其特征在于，包括触摸屏、控制器、继电器模块、多支路负载单元和电流/电压检测装置，触摸屏与控制器连接，用于负载参数的设置和显示由电流/电压检测装置反馈的电流或电压信号；控制器根据输入的负载参数，通过继电器模块控制变换多支路负载单元的参数，使其符合需要的负载参数。
2.根据权利要求1所述的多支路负载装置，其特征在于，所述的多支路负载单元的每一支路包括至少三个并联的电阻回路，其中第一电阻回路由至少三个电阻串联组成，其中至少一个电阻为可调电阻；第二回路至少由两个电阻串联组成，第三电阻回路至少为一个电阻R6，三个并联的电阻回路的一端相互连接作为负极端，使用时与被测设备的负极连接；三个并联的电阻回路的另一端与第一控制开关KMl串联后作为正极端，该正极端使用时与被测设备的正极连接；通过在第一电阻回路的电阻的两端并联第二控制开关KM2，以及在不同电阻回路之间连接第三控制开关KM3，实现电阻的阻值变换；所述的第一至第三控制开关均为所述的继电器模块的触点开关，由所述的控制器根据输入的负载参数进行转换控制。
3.根据权利要求2所述的多支路负载装置，其特征在于，所述的电流/电压检测装置由电流互感器Q、电流变送器IB和电压变送器VB组成，电流互感器Q与所述的第一控制开关KMl串联，电流互感器Q的输出端与电流变送器IB的输入端连接；电压变送器VB的两个输入端分别与所述的正极端和负极端连接；该电流变送器IB和电压变送器VB的输出端分别与控制器的不同输入端连接，后者将电流和电压信号处理后在所述的触摸屏上显示。
4.根据权利要求1所述的多支路负载装置，其特征在于，所述的控制器采用PLC。
5.根据权利要求2所述的多支路负载装置，其特征在于，所述的可调电阻Rl的调节采用步进电机，由所述的控制器根据输入的负载参数进行自动控制。
【文档编号】C23F13/22GK203960333SQ201420171950
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】孟振, 牛闯, 常建波, 李春超 申请人:青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司