[实用新型]一种单晶磁场控制装置

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种可调节磁场强度的单晶磁场控制装置，应用于直流负载的供电控制系统，特别适用于单晶电磁场的自动化控制。

二、背景技术

在冶炼单晶硅时，单晶生长过程中需外加磁场方可保证单晶硅的成材率，并且在单晶硅成材的过程中的不同时间段如果能按一定规律调节磁场的强度会进一步提高单晶硅的成材质量。本实用新型就是针对这一情况对电磁绕阻的供电系统加以改进，可以按生产过程的需要来预设各阶段的供电条件，从而实现在单晶硅成材的过程中的不同时间段自动按预设调节磁场的强度，进而提高单晶硅的成材质量。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种单晶磁场控制装置，用以调整磁场强度，使输出电流值按设定随时间变化，提高单晶硅的成材质量。

本实用新型采用的技术方案是：单晶磁场控制装置主要由给定系统CMP、可编程控制器PLC、整流单元、负载YA1、电流变送器DL1组成；给定系统CMP向可编程控制器PLC提供给定信号，交流电源经交流接触器KM1的主触点通过整流单元V1给负载YA1提供直流电压，负载YA1串接有电流变送器DL1，电流变送器DL1的输出信号连接到可编程控制器PLC，可编程控制器PLC输出端连接交流接触器KM1线圈和开关电源N1，开关电源N1给电流变送器DL1供电。工作运行参数通过给定系统设定，导入可编程控制器，可编程控制器通过内部运算控制整流单元的输出，电流变送器检测加载在负载上的直流电流，并输出标准信号反馈给可编程控制器。在给定系统内可预先设定需要运行的各时间段及每段对应的电流值，当设备启动后，系统会按照设定顺序运行。将运行时间设置为n段，每段运行的时间与设定的电流大小为任意。此过程在磁场启动之前在给定系统设置，启动后，电流工作在第一段区间，此时电流值在T1时间内由0变化到A1，当第一段时间运行结束后，自动运行第二段区间，此时电流在T2时间内由A1变化到A2，依此类推，当系统运行完最后一段区间后，电流按照最后一段设定值An恒定运行，直至关断。本实用新型利用了变送器检测电流，并反馈标准信号，进一步控制整流输出的原理，其结构简单，设计合理，专门应用于直流负载电源的控制系统，特别适用于单晶电磁场的自动化控制。

四、附图说明

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型可编程控制器的电路原理图；

图3为本实用新型开关电源的电路原理图；

图4为本实用新型励磁电流随时间变化的运行图。

五、具体实施方式

单晶磁场控制装置主要由给定系统CMP、可编程控制器PLC、整流单元、负载YA1和电流变送器DL1组成；给定系统CMP向可编程控制器PLC提供给定信号，交流电源经交流接触器KM1的主触点通过整流单元V1给负载YA1提供直流电压，负载YA1串接有电流变送器DL1，电流变送器DL1的输出信号连接到可编程控制器PLC，可编程控制器PLC信号输出端连接交流接触器KM1线圈和开关电源N1，开关电源N1给电流变送器DL1供电。可编程控制器PLC由主控单元PLC1和扩展模块PLC2组成；给定系统CMP接入主控单元PLC1，电流变送器DL1输出信号连接到扩展模块PLC2的A+、A-端。整流单元包括三相半控桥整流模块V1和可控硅触发器PCB1，三相半控桥整流模块V1由可控硅触发器PCB1提供脉冲信号，可控硅触发器PCB1上连接有给定初始信号，在电磁线圈YA1电路上串接有分流器RS1，分流器RS1的电压信号输入到可控硅触发器PCB1。给定系统的人机界面CMP为TPC1262Hi；可编程控制器PLC的主控单元PLC1为CPU226，模拟量扩展模块PLC2为EM235；整流单元的三相半控桥整流模块V1为MT/DS160-16，可控硅触发器PCB1为LGQC-3-11；分流器RS1为FL-2/150A/75mV；电流变送器DL1为BDLH-Z4aG11-200A；开关电源N1为SY-60-S24；交流接触器KM1为LC1-D95M7C。工作运行参数通过给定系统的人机界面CMP设定，人机界面CMP通过RS485通讯电缆与可编程控制器的主控单元PLC1通讯，将运行参数（运行的时间段的时间及每段对应的电流值）保存到PLC1的内部存储区。此时按下给定系统人机界面CMP上的设备启动按钮，可编程控制器PLC控制交流接触器KM1的吸合。整流单元中的三相半控桥整流模块V1交流侧得电，可编程控制器的主控单元PLC1根据运行参数自动控制模拟量扩展模块PLC2的输出，分流器RS1的电压信号实时反馈给触发板PCB1，触发板PCB1根据反馈值进一步控制3路脉冲输出，保证三相半控桥整流模块V1输出的直流电流大小恒定不变。励磁线穿过电流变送器DL1，电流变送器DL1实时检测加载在负载YA1上的直流电流大小，并且根据电流大小输出标准电流信号给可编程控制器的模拟量扩展模块PLC2的模拟量输入第一回路“A+、A-”。可编程控制器的主控单元PLC1实时对比模拟量的输入与输出，进一步保证模拟量输出的准确与平稳。可编程控制器的模拟量扩展模块PLC2输出标准电压信号给整流单元的可控硅触发器PCB1的给定。触发器PCB1提供3路脉冲信号给三相半控桥整流模块V1，三相半控桥整流模块V1输出相应的直流电给负载YA1。