一种中频加热设备的三相交流相序检测装置及其检测方法与流程

本发明属于相序检测领域，具体涉及一种中频加热设备的三相交流相序检测装置及其检测方法。

背景技术：

中频加热设备为加热线圈配送的是中频三相交流电，三相交流电相位互差120⁰，且具有相对的顺序关系，同时三相电的频率相同，电势振幅相同。如确定任意一相为A相，那么B相相位应滞后A相120⁰,C相相位滞后A相240⁰,或超前A相120⁰。

目前，中频加热设备不具备输出相序检测和保护功能，而输出相序错误会对加热线圈的正常运行造成严重损坏，因此三相输出交流电的相序对加热设备来说非常重要。现有的相序检测技术多采用单片机和电路检测三相电相位的顺序，中频加热设备需要配置单片机及测量电路才能够实现输出相序检测，这样会大大增加成本和复杂性。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种中频加热设备的三相交流相序检测装置及其检测方法。

本发明的技术方案是：一种中频加热设备的三相交流相序检测装置，包括PLC高速计数模块，所述PLC高速计数模块与相序检测的PLC的 CPU模块相连，所述PLC高速计数模块信号端与信号转换电路输出端相连，所述信号转换电路与检测点相连并采集三相正弦信号，所述信号转换电路由直流24V电压供电。

所述信号转换电路中包括与U相相连的Ⅰ号转换电路、与V相相连的Ⅱ号转换电路、与W相相连的Ⅲ号转换电路。

所述Ⅰ号转换电路包括依次串联于U相、V相之间的二极管D1、I号光电耦合器、电阻R1，二极管D2两端与Ⅰ号光电耦合器输入端反向并联，所述Ⅰ号光电耦合器输出U相方波脉冲。

所述Ⅱ号转换电路包括依次串联于V相、W相之间的二极管D3、Ⅱ号光电耦合器、电阻R2，二极管D4两端与Ⅱ号光电耦合器输入端反向并联，所述Ⅱ号光电耦合器输出V相方波脉冲。

所述Ⅲ号转换电路包括依次串联于W相、U相之间的二极管D5、Ⅲ号光电耦合器、电阻R3，二极管D6两端与Ⅲ号光电耦合器输入端反向并联，所述Ⅲ号光电耦合器输出W相方波脉冲。

上述任意一种中频加热设备的三相交流相序检测装置的检测方法，包括以下步骤：

（ⅰ）初始化

开始初始化，将RS触发器M0.0、M0.1脉冲定时器T1、T2置0。

（ⅱ）三相是否缺相

程序经过初始化后首先检测是否为三相方波信号，以此判断三相电是否缺相，如果缺相进入步骤（ⅲ），如果不缺相进入步骤（ⅳ）。

（ⅲ）置缺相标志

如步骤（ⅱ）中三相方波信号缺少一相，则置标志位并返回步骤（ⅱ）并返回继续检测三相方波信号。

（ⅳ）检测U相方波信号上升沿

检测U相方波信号上升沿，如未检测到U相方波信号上升沿，则返回继续检测U相方波信号上升沿直至检测到U相方波信号上升沿，执行步骤（ⅴ）、步骤（ⅷ）。

（ⅴ）置标志位flag1

对步骤（ⅳ）检测到的U相方波信号上升沿置标志位flag1。

（ⅵ）置位RS触发器M0.0、M0.1

标志位flag1同时触发RS触发器M0.0、M0.1。

（ⅶ）触发脉冲定时器T1、T2

触发器M0.0、M0.1分别触发定时器T1、T2，并同时开始计时。

（ⅷ）检测V、W相方波信号上升沿

步骤（ⅳ）中检测到U相方波信号上升沿后，同时检测V、W相方波信号上升沿。

（ⅸ）置标志位flag2、flag3

检测到V、W相方波信号上升沿，则置标志位flag2、flag3。

（ⅹ）复位RS触发器M0.0、M0.1

标志位flag2、flag3分别将RS触发器M0.0、M0.1复位。

（ⅹⅰ）脉冲定时器T1、T2停止计时

步骤（ⅹ）RS触发器M0.0，M0.1复位后，定时器T1、T2同时停止计时。

（ⅹⅱ）读取脉冲定时器T1、T2

分别读取定时器T1、T2计时时长，并将时长存放在数据块DB1.DBD0、DB1.DBD4中。

（ⅹⅲ）将T1、T2分别与周期T比例计算

将数据块DB1.DBW0、DB1.DBW2分别除以周期T，周期T为当前频率的倒数，并将计算结果分别存放在数据块DB1.DBD8、DB1.DBD12中。

（ⅹⅳ）判断结果是否正确

将步骤（ⅹⅲ）中数据块DB1.DBD8、DB1.DBD12进行比较运算，结果正确执行步骤（ⅹⅴ），结果不正确执行步骤（ⅱ）。

（ⅹⅴ）置输出标志位

比较运算结构符合，则置输出标志位。

步骤（ⅹⅳ）中数据块DB1.DBD8中数据的正确范围为0.25~0.4，且数据块DB1.DBD12中数据的正确范围为0.58~0.75。

本发明利用中频加热设备已配置的PLC模块，通过信号转换电路及检测方法实现三相相序的检测，无需增加其它复杂多余的检测电路。弥补加热设备相序保护功能，确保加热线圈中频供电安全。

附图说明

图1 是本发明中检测装置的检测原理图；

图2 是图1中信号转换电路的电路图；

图3 是本发明中检测方法的方法流程图；

其中：

1 信号转换电路 2 PLC高速计数模块

3 PLC的 CPU模块 4 Ⅰ号转换电路

5 Ⅱ号转换电路 6 Ⅲ号转换电路。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示，一种中频加热设备的三相交流相序检测装置，包括PLC高速计数模块2，所述PLC高速计数模块2与相序检测的PLC的 CPU模块3相连，所述PLC高速计数模块2信号端与信号转换电路1输出端相连，所述信号转换电路1与检测点相连并采集三相正弦信号，所述信号转换电路1由直流24V电压供电。

所述PLC高速计数模块2为西门子550。

所述PLC的 CPU模块3为西门子1151。

如图2所示，所述信号转换电路1中包括与U相相连的Ⅰ号转换电路4、与V相相连的Ⅱ号转换电路5、与W相相连的Ⅲ号转换电路6。

所述Ⅰ号转换电路4包括依次串联于U相、V相之间的二极管D1、I号光电耦合器、电阻R1，二极管D2两端与Ⅰ号光电耦合器输入端反向并联，所述Ⅰ号光电耦合器输出U相方波脉冲。

所述Ⅱ号转换电路5包括依次串联于V相、W相之间的二极管D3、Ⅱ号光电耦合器、电阻R2，二极管D4两端与Ⅱ号光电耦合器输入端反向并联，所述Ⅱ号光电耦合器输出V相方波脉冲。

所述Ⅲ号转换电路6包括依次串联于W相、U相之间的二极管D5、Ⅲ号光电耦合器、电阻R3，二极管D6两端与Ⅲ号光电耦合器输入端反向并联，所述Ⅲ号光电耦合器输出W相方波脉冲。

所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6均为FR107型二极管。

VCC为光电耦合器直流24V供电。

如图3所示，上述任意一种中频加热设备的三相交流相序检测装置的检测方法，包括以下步骤：

（ⅰ）初始化S1

开始初始化，将RS触发器M0.0、M0.1脉冲定时器T1、T2置0。

（ⅱ）三相是否缺相S2

程序经过初始化后首先检测是否为三相方波信号，以此判断三相电是否缺相，如果缺相进入步骤（ⅲ），如果不缺相进入步骤（ⅳ）。

（ⅲ）置缺相标志S3

如步骤（ⅱ）中三相方波信号缺少一相，则置标志位并返回步骤（ⅱ）并返回继续检测三相方波信号。

（ⅳ）检测U相方波信号上升沿S4

检测U相方波信号上升沿，如未检测到U相方波信号上升沿，则返回继续检测U相方波信号上升沿直至检测到U相方波信号上升沿，执行步骤（ⅴ）、步骤（ⅷ）。

（ⅴ）置标志位flag1，S5

对步骤（ⅳ）检测到的U相方波信号上升沿置标志位flag1。

（ⅵ）置位RS触发器M0.0、M0.1，S6

标志位flag1同时触发RS触发器M0.0、M0.1。

（ⅶ）触发脉冲定时器T1、T2，S7

触发器M0.0、M0.1分别触发定时器T1、T2，并同时开始计时。

（ⅷ）检测V、W相方波信号上升沿，S8

步骤（ⅳ）中检测到U相方波信号上升沿后，同时检测V、W相方波信号上升沿。

（ⅸ）置标志位flag2、flag3，S9

检测到V、W相方波信号上升沿，则置标志位flag2、flag3。

（ⅹ）复位RS触发器M0.0、M0.1，S10

标志位flag2、flag3分别将RS触发器M0.0、M0.1复位。

（ⅹⅰ）脉冲定时器T1、T2停止计时S11

步骤（ⅹ）RS触发器M0.0，M0.1复位后，定时器T1、T2同时停止计时。

（ⅹⅱ）读取脉冲定时器T1、T2，S12

分别读取定时器T1、T2计时时长，并将时长存放在数据块DB1.DBD0、DB1.DBD4中。

（ⅹⅲ）将T1、T2分别与周期T比例计算S13

将数据块DB1.DBW0、DB1.DBW2分别除以周期T，周期T为当前频率的倒数，并将计算结果分别存放在数据块DB1.DBD8、DB1.DBD12中。

（ⅹⅳ）判断结果是否正确S14

将步骤（ⅹⅲ）中数据块DB1.DBD8、DB1.DBD12进行比较运算，结果正确执行步骤（ⅹⅴ），结果不正确执行步骤（ⅱ）。

（ⅹⅴ）置输出标志位S15

比较运算结构符合，则置输出标志位。

步骤（ⅹⅳ）中数据块DB1.DBD8中数据的正确范围为0.25~0.4，且数据块DB1.DBD12中数据的正确范围为0.58~0.75。

本发明利用中频加热设备已配置的PLC模块，通过信号转换电路及检测方法实现三相相序的检测，无需增加其它复杂多余的检测电路。弥补加热设备相序保护功能，确保加热线圈中频供电安全。