中频感应加热炉的应用研究

摘要国内外一些行业中广泛采用的是传统的油加热、蒸汽加热。在多年的生产过程中老加热设备暴露出诸多不足：能源利用率低、机械设备投资大、环境污染、屡次发生重大安全事故。随着近年来国际上能源紧缺现象的加剧和人们环保意识的加强，各个工业生产部门都在不断淘汰旧设备，更新节能高效新设备。为了从根本上改变由油和蒸汽作为加热介质的加热方式，寻求一种简单方便又无污染的替代方案。中频感应加热是一种优良的加热方式，具有热效率高，加热均匀、安全等特点，在钢铁冶炼、汽车制造等行业已有成功应用。本文主要以PLC控制中频感应加热炉系统，来满足控制过程的工业加热炉，结合可编程逻辑控制器及其模块性能，开发一套成本低、控制精确、自动化程度高、热处理效果好，操作方便的控制系统。本文负载电路采用并联谐振结构，完成智能型感应加热电源的设计。提高感应加热电源的频率、功率是难点。关键词：中频电源；感应加热；PLC控制；程序设计AbstractSomeindustriesathomeandabroadarewidelyusedinconventionaloilheating,steamheating.Intheyearsoftheoldproductionprocessheatingequipmentexposedmanydeficiencies:lowenergyefficiency,investmentinmachineryandequipment,environmentalpollution,therepeatedoccurrenceofmajoraccidents.Withthestrengtheningoftheinternationalcommunitysincreasingawarenessofenvironmentalprotectionandenergyshortagephenomenoninrecentyears,variousindustrialsectorsareconstantlyoutofoldequipment,updatedenergyefficientnewequipment.Inordertochangetheoilandvaporfromthefundamentalmodeasaheatingmediumforheating,tofindasimpleandnon-pollutingalternatives.Inductionheatingprogramisanappropriateheating,highthermalefficiency,uniformheating,securityandotherfeaturesintheironandsteelsmelting,automobilemanufacturingandotherindustrieshavebeensuccessfullyapplied.ThispapermainlymediumfrequencyinductionfurnacePLCcontrolsystemtomeettheindustrialfurnacecontrolprocess,combinedwithSIEMENSPLCandmoduleperformance,thedevelopmentofalowcost,precisecontrolandahighdegreeofautomation,heattreatmenteffects,easytooperatecontrolsystem.Thispaperusesaparallelresonantloadcircuitstructure,completedinductionheatingpowerofintelligentdesign.Improvestartingfrequencyinductionheatingpowersupplyandthepowerisdifficult.Keyword:IFpower;inductiveheating;PLCcontrol;programdesign目录1绪论.11.1中频感应加热炉的实际应用.11.2题目背景和研究意义.11.3感应加热炉的发展前景.31.4研究内容及论文结构安排.52中频感应加热炉原理.62.1感应加热原理.62.1.1中频加热原理图.62.1.2感应加热中的三种效应.72.1.3感应加热的过程.82.2分析中频炉功率因数.93中频加热炉主电路分析设计.113.1系统总原理框图.113.2感应加热负载电路及其自然特性.123.2.1负载电路.123.3中频加热电源主结构.133.3.1感应加热电源的使用性要求.133.3.2感应加热电源的电气性能参数.144控制系统设计.164.1整流逆变保护电路分析.164.1.1.整流电路基本原理.164.1.2.整流电路参数设置如下：.174.1.3逆变电路工作原理.174.1.4逆变电路参数设置.184.1.5保护电路与电源电路的设计.194.2可编程逻辑控制器及控制电路分析.214.2.1可编程逻辑控制器介绍.214.2.2可编程逻辑控制器定义结构.214.2.3可编程逻辑控制器特点.224.2.4控制电路原理框图.234.3系统软件程序设计.244.3.1PLC软件主要功能.244.3.2触摸屏程序主要功能.244.3.3系统软件流程框图.244.3.4模拟量输入/输出设计.255结论.275.1系统分析及评价.275.2回顾与展望.27参考文献.28翻译.30英文原文.30中文翻译.37致谢.431绪论1.1中频感应加热炉的实际应用传统的油烘缸、蒸汽烘缸，加热原理简单，温度容易控制，多年来一直被各种造纸厂采用，但是随着社会发展人们环保节能意识提高，传统造纸烘缸设备暴露出各方面的缺陷不足：占地大，设备维护成本高，能源利用率低，有安全隐患，事故频繁，自19世纪末感应加热设备在工业领域中的开始应用，随着感应加热理论的提出，应用和发展，各式各样的感应加热设备的出现，使人们逐步的体会到感应加热的优越性，对它的研究也更加深入，感应加热在造纸烘缸中就是一个非常典型的应用，其具有的特点是：1、加热温度高。2、可以节能，加热效率高。3、加热速度快，被加热物件氧化少。4、控制温度容易，质量稳定。5、可以加热局部，质量好，非接触式。6、自动控制容易，省力。7、作业环境好，几乎没有热、噪声和灰尘8、设备占地面积小，生产效率高。随着我国经济的发展，弯管产品被广泛应用于石化、电力、城建等工程建设中。弯管机的发展与计算机技术的发展息息相关,发达国家已经研制生产了计算机数控弯管设备。目前我国弯管加工的现状是既有自动化程度高的数控弯管机，也有半自动的数控弯管机，也有相当一部分中小企业还在使用传统的手工弯管。中频弯管机是采用中频电感应加热，将工件在局部加热的条件下进行弯曲。与一般冷态弯管机相比，不仅不需要成套的专用模具，而且机床体积也只占同一规格的冷态弯管机的1/31/2。中频热弯管工艺是现有各种弯管工艺中最为经济有效的一种。中频弯管的过程是在弯管的部分套上感应圈，用机械转臂卡住管头，在感应圈中通入中频电流加热钢管，当钢管温度升高到塑性状态时，在钢管后端用机械推力推进，进行弯制，弯制出的钢管部分迅速用冷却剂冷却,这样边加热、边推进、边弯、边冷却，不断将弯管出来。弯管中频加热设备大量应用电厂、航空、航海、石油加工等弯管加工领域中。感应加热技术早已渗透到了各领域，其中这就包括轻工业中的饮料包装、封口以及食品的包装、封口等等，封口机就是指的是在容器承装了产品后，对产品容器进行封口的机械。制作包装容器的材料有很多种，比如纸类，塑料，金属，玻璃，复合材料陶瓷等等。包装容器的形态和物理性能是各不相同的，所以，采用封口的形式和封口的装置是不一样的。柔性容器是一种用柔性材料，例如纸张、复合薄膜、塑料薄膜等制作的袋类容器。这个类别容器的封口很多和制袋、充填组成联合机，极少独立使用，又因为材料的不同，其封口装置也就不一样。本设计研究的就是应用在柔性产品的包装及封口上。电源能在瞬间产生出高温并融化封装材料。柔性容器封口机有以下技术特性：（1）设置有自检功能，过流、过压和超温保护的功能。（2）功率和封口可调，封口速度快，可以流水线作业。感应加热方式和传统加热方式相比较而言，其有明显的优势，所以感应加热在应用研究中获得了很大的发展空间。1.2题目背景和研究意义中频加热炉是一种将工频(50Hz)变换为频率为(300Hz200kHz)用于加热的技术，把工频的三相交流电通过整流后变为直流，通过逆变变为中频电流（可调节大小），当中频交流电流快速通过感应线圈时，可以产生密度很高的磁力线。待加工工件再被感应线圈切割后，在金属工件材料中会产生很大涡流。这种加热方式的特点是升温速度快，所以氧化极少，中频感应加热炉加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、延长模具寿命、工作环境优越、能提高工人劳动环境和公司形象、并且无污染、低耗能、熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低、具有自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀、使得电加热作业环境好、启动性能好，空炉、满炉均可达到100%启动。由于它具有控制方式灵活，输出功率大，效率较机组高，变化运行频率方便等优点，所以在冶金、电力、石油、化工、电子等行业的焊接、淬火、熔炼、透热、保温等领域获得了广泛的应用1。我国从上世纪五十年代开始引进前苏联和捷克等国的感应加热技术，因为技术方面的限制，感应加热的应用领域主要集中于工件表面的淬火，熔炼和透热方面的应用比较少。现今，我国高频、中频感应加热电源的开关器件中较为普遍的采用IGBT或者MOSFET晶体管功率器件，其功率输出从几千瓦到几百千瓦，其输出的频率从10kHz到几百kHz。这类电源较多用于淬火，在透入深度要求不同的工件硬层处理中有着广泛的应用。还存在一些双频电源及一些超高频小功率电源。双频电源一般指的是高频和超音频的组合，比如超音频40kHz与中频0.5kHz组合，这种感应加热电源不仅效率高，并且更加适用于对投入深度要求不同的工件。在感应透热领域，工频电源和中频电源同时在应用。之前，工频电源在感应透热以及熔炼等方面起着主导性作用，后由于中频电源的发展，现正退出市场。我国对于电磁感应加热的应用研究起步较晚，经历了较长时间从学习引进国外的先进生产技术到自主研究创新设备的过渡。感应加热的主要应用是金属热处理方面，但是制造该产品的水品不高，与发达国家有相当大的差距，其主要原因是2：（1）由于半导体功率器件的限制，半导体器件的加工设备与制造工艺水平比较落后。（2）一些国外的国家为了制约中国工业现代化的发展进程，控制中国的半导体制造水平和能力。根据相关报道，国内中频感应加热炉的品牌有很多，例如河北恒远电炉制造有限公司及山东金华信机电设备有限公司等。近年来，国内又有几家企业在不断研究，研制出了超高频感应机，其振荡频率可达到1.5MHz，而且焊接点更小，更适合于精密的器件，例如极精细线材，眼镜架等。其中最有代表性的是东莞广源变频电子设备厂。国外研制出了很多中频感应加热炉，例如加拿大的M.Tenti等人研发出的GTO串联逆变中频感应加热炉。K.Manch把GRT中频电源的功率级别提高到了300kw。日本研制的分别以SIT,SITH作为功率开关的感应加热炉。国内感应加热电源研制生产水平与国外相比仍有较大差距，特别是高频大功率逆变器感应加热电源。传统的柔性封口作业当中，常采用的为接触式加热融合的技术。这种技术操作起来比较繁琐，加热效率低下，封口效果不理想，在生产线上，产品的合格率低下。感应加热炉的应用广泛，其原因是因为它相对于别的加热方式所具有一些独特性3。（1）效率很高，感应加热的效率相比火焰炉高出30%到50%，相比电阻炉高出20%到30%，它具有明显的节能效果。（2）加热温度相当高、时间相对短，这就意味着加热的速度非常快，被加热金属工件表面的氧化皮烧损率相当低，节约材料和费用，特别是对贵重金属的加热更是显得重要。（3）可以局部加热，控制加热部位比较容易。被加热产品的质量非常稳定，加热工件的质量重复性和再现性强，各种参数容易控制。（4）温度容易控制，提高了加工的精度，可以保证其温差在0.5%到1%范围内。（5）感应加热的热效率相对较高，一般可达到50%到70%，火焰炉的热效率较低，一般只可达30%左右。中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5%，煤气炉加热的氧化烧损为2%，燃煤炉的氧化烧损达到3%，中频加热工艺节省料材，每吨锻件和烧煤炉相比较而言至少节约了钢材原材料20-50千克。（6）可以实现自动化控制。感应加热可以依据被加热工件的现状，进行准确的，适时的自动控制。（7）具有安全可靠性。感应加热不会产生明火，从而杜绝了爆炸，火灾等事件的发生，大大提高了其安全性。（8）操作比较方便，以电力半导体功率器件做装置的主体核心组成的逆变器感应加热电源。它可以不用预热，可以随时启动或者是关闭。电加热作业环境好、启动性能好、烧损较少、能耗较低，空炉、满炉均可达到100%启动。（9）受热物体和热源分离，属于非接触性的电磁感应加热。1.3感应加热炉的发展前景由于现代机械制造和冶金工业的飞速发展，对铸件提出了优贡、精化和节能三大要求。为适应这些要求，当前感应电炉的发展趋向如下。(1)中频感应加热电源的应用日趋扩大中频感应加热电源优点是：功率密度大，熔化速度快，起熔方便，适应于节能的批料熔化方法。相同容量的中频感应电炉的熔化单耗要比工频感应电炉的低；操作使用灵活方便，适应于经常变换熔化金属品种的场合；可选电源频率，使中频感应电炉更适合于轻金属的熔化；由于功率密度高，无相平衡装置，土建费用小，相同生产率的中频感应电炉的初次投资费用较工频感应电炉低1015。正是上述诸优点，使得中频感应电炉在国外已基本上取代了工频感应电炉（除沟槽式感应电炉外)，在国内也呈现出取代工频感应电炉的趋势。目前的中频感应加热电源与传统可控硅电源先比有以下显著特点：1.与可控硅中频感应加热电源相比节能10%-30%。2.功率因数高，始终大于0.95，高次谐波分量小，对电网影响小。3.设备可与各种功率、温度控制系统连接配合使用，大大提高产品质量。4.采用自动锁频电路，任何负载下均可100%成功启动。5.采用IGBT谐振变频技术，变换效率97.5%以上。(2)坩埚式感应电炉的应用已扩大到铸铁保温领域由于坩埚感应电炉（包括短线圈感应电炉和中频坩埚式感应电炉）具有使用灵活；电磁搅拌力可调整；调节铁液成分及控制铁液温度方便；炉衬耐火材料更换方便等优点，使得坩埚式感应电炉作为铸铁保温正日益得到广泛应用。(3)具有感应加热装置的浇注炉的应用迅速扩大随着各种高效率的铸造生产线的出现，浇注工序机械化和自动化的要求更为迫切。准确的浇注温度是保证获得高质量铸件的重要条件，能储存一定量金属液的浇注炉有利于组织生产。因此，各国近几十年来相继开发出气压式、塞杆式、气压-塞杆式以及电磁泵式保温浇注炉，迅速改变了铸造浇注工序的落后面貌，提高了铸件质量，减少了废品，取得了良好的经济效果。感应加热电源的水平与半导体功率器件的发展密切相关，因此当前功率器件在性能上的不断完善4，使得感应加热电源的发展趋势呈现出以下几方面的特点。高频率目前，感应加热电源在中频频段主要采用晶闸管，超音频频段主要采用IGBT，而高频频段，由于SIT存在高导通损耗等缺陷，主要发展MOSFET电源。感应加热电源谐振逆变器中采用的功率器件利于实现软开关，但是，感应加热电源通常功率较大，对功率器件，无源器件，电缆，布线，接地，屏蔽等均有许多特殊要求，尤其是高频电源。因此，实现感应加热电源的高频化还许多应用基础技术需要进一步探讨。大容量化从电路的角度来考虑感应加热电源的大容量化，可将大容量化技术分为二大类：一类是器件的串、并联，另一类是多台电源的串、并联器件出现的问题，由于器件制造工艺和参数的离散性，限制了器件的串、并联数目，且串、并联数越多，装置的可靠性越差。多台电源的串、并联技术是在器件串、并联技术基础上进一步大容量化的有效手段，借助于可靠的电源串、并联技术，在单机容量适当的情况下，可简单地通过串、并联运行方式得到大容量装置，每台单机只是装置的一个单元或一个模块。感应加热电源逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器，串联逆变器输出可等效为一低阻抗的电压源，当二电压源并联时，相互间的幅值、相位和频率不同或波动时将导致很大的环流以致逆变器器件的电流产生严重不均，因此串联逆变器存在并机扩容困难；而对并联逆变器，逆变器输入端的直流的大电抗器可充当各并联逆变器之间的电流缓冲环节，使得输入端的AC/DC或DC/AC环节有足够的时间来纠正直流电源的偏差，达到多机并联扩容。负载匹配感应加热电源多用于工业现场，其运行工况比较复杂，它与钢铁、冶金和金属热处理行业具有十分密切的联系，他的负载对象各式各样，而电源逆变器与负载是一有机的整体，负载直接影响到电源的运行效率和可靠性。对焊接、表面热处理等负载，一般采用匹配变压器连接电源和负载感应器，高频、超音频电源用的匹配变压器要漏抗很小，如何实现匹配变压器的高输入效率，从磁性材料选择到绕组结构的设计已成为一重要课题，另外，从电路拓扑上负载结构以三个无源元件代替原来的二哥无源元件以取消匹配变压器，实现高效、低成本隔离匹配。智能化控制随着感应热处理生产线自动化控制程度及对电源可靠性要求的提高，感应加热电源正向智能化控制方向发展。具有计算机智能接口、远程控制、故障自动诊断等控制性能的感应加热电源正成为下一代发展目标。1.4研究内容及论文结构安排本设计的论文内容结构安排为：第一章绪论-对整个设计进行综述，介绍本系统的实际应用、研究意义、国内外现状以及未来发展的方向；第二章着重对中频感应加热炉的原理进行分析，电能通过磁场转变为热能，涉及了感应加热的三种效应：集肤效应、邻近效应、圆环效应。第三章主要涉及中频加热炉主电路分析，包含系统组成框图、感应加热负载和感应加热电源工作的主要过程；第四章控制系统设计中对整流逆变等参数进行了计算设定，对设计中应用的可编程逻辑控制器进行介绍并给出了软件设计流程图；第五章结论中对本设计进行了总结分析。最后在论文背后附上参考文献以及附件。2中频感应加热炉原理2.1感应加热原理利用交流电对金属工件进行加热的工作原理可用图2.1简要说明。图中包含了负载线圈，被加热的金属工件，若线圈中流过交变电流I1，就会产生的交流磁通（相同频率），工件在交变磁通切割下生成感应电动势e2，引起电流I2，工件B的加热是通过交变电流I2实现的。这就是感应加热原理。由此可见，感应加热是能量的一种传递，传递形式是：电能通过磁场转化为热能。这是通过感应线圈的一种非接触式的加热形式。感应加热依据的原理是电磁感应。电磁感应是指当导体回路包围面积内的磁通发生变化的时候，回路中会产生感应电动势，假如该回路是闭合回路，则会产生感应电流，这种现象称为电磁感应。闭合回路中的感应电流或感应电动势有确定的方向，它产生的磁通总是趋向于阻碍产生此感应电动势的磁通的变化，这就是楞次定律。如果穿过闭合回路的磁通增加时，回路内产生的感应电流就会产生反方向的磁通，阻止它的增加。如果穿过闭合回路的磁通减少时，回路内产生的感应电流就会产生同方向的磁通，阻止它的减小。感应加热的本质是利用了电气设备中的涡流发热原理进行加热的。为了使工件熔化，必须得加热到一定温度，要求工件中的感应电动势e2尽可能的大。增加线圈中电流I1，可以增加工件的交变磁通，所以增加线圈中的电流I1是加大e2的一个途径，近代感应加热设备中的电流I1最大可达到几千甚至上万安培。加大e2的另外一个途径是提高电流I1的频率，由于工件中的感应电动势e2正比于磁通变化的速率，电流I1的频率越高，磁通就变化的越快，感应电动势e2就越大。涡流强度决定于感应电动势及涡流回路的阻抗。根据欧姆定律,有:zif(2.1)2.1.1中频加热原理图将电能转化为热能是感应加热是根据电磁感应的原理。其技术原理是：将待加工工件放入感应线圈内，一定频率的交变电流通入感应线圈中,感应线圈周围会产生交变磁场，利用交变磁场的电磁感应作用使得工件内部产生封闭的感应电流-涡流达到加热的效果。则感应电势e为：2deNt(2.2)磁通是交变的，sinmt（2.3）则:22cosMdett(2.4)e的有效值是：(2.5)24.EfN工件中有感应电流I2产生，I2使工件的内部加热，故其焦耳热为：20.4QIRt(2.6)I2感应电流有效值(安)，R工件电阻(欧)，t时间(秒)。图2.1感应加热的工作原理图图图2.2涡流的分布图2.1.2感应加热中的三种效应说明一下感应加热设备中的三种效应：趋肤效应、近邻效应、圆环效应。趋肤效应：导体通交变电时，沿导体截面上的电流分布是不均匀的，线圈导体的表面会出现电流密度最大的情况，这种电流集聚的现象为趋肤效应5。当导体通过交变电流的时候，导体表面会出现集聚现象，电流密度非常大，但是导体深层几乎没有电流流过，高频电路中，因为电流的趋肤效应的特性，没有充分利用导体有效截面积，所以，在产品设计中，特别是在高频变压器的设计当中，应该根据不同的工作频率合理有效地选用载流导体的尺寸，或者采用多根导体并联的形式，满足载电流强度的要求的同时又提高了导体的有效利用率。高频交变电流通过导体的时候，由于趋肤效应的影响，电流只能在导体表面层通过，而表面层的深度和导体的性质以及电流频率的高低有关，通常把表面层的深度或者厚度称之为穿透深度，符号表示。穿透深度的定义是指当交流正弦电流通过导体的时候，电流密度从导体表面向导体中心处逐渐的衰减，当导体某一处深度的电流密度为其表面电流密度的0.368时，该深度就被定义为电流的穿透深度。近邻效应：当两根通有交流电流的导体靠的很近时，在相互影响下，两导体中的电流要作重新分布，这种现象叫做邻近效应。它与趋肤效应相似。趋肤效应与邻近效应存在的区别6:（1）邻近效应是指两个相邻导体，因为各自流过交变电流磁场，电流使得导体A产生磁场穿过导体B，在导体B内形成了感应涡流，电流使得导体B产生磁场穿过导体A,在导体A内形成了感应涡流，这种磁场相互影响而产生的涡流，使得相邻导体中的电流重新分配，并使得两导体中的电流密度各自偏向一侧，而另一侧的电流密度变小。（2）前文中已经提到趋肤效应的产生机理，是指单个导体流过交变电流而产生的磁场，由于电磁感应在导体自身中产生了涡流，使得导体的电流重新分配，也使得电流集中在导体的整个表面，不像邻近效应集中于导体的一侧。在邻近效应中，以两个相邻导体流过相反方向的电流作为例，已知两个相邻导体通电时的磁场分布，可根据电磁感应右手螺旋定则，相邻两导体流过的方向相反的电流时，两导体内侧的磁力线的方向是一致的，所以磁场相加而更大，外侧磁场较弱。再根据上面所讲的电流趋肤效应可知，只要是相邻两导体流过的电流方向是相反的，那么在相邻两导体内侧的电流密度就会比外侧大。可根据上述原理，不难分析出当两相邻导体通入方向相同的电流时，相邻的两导体外侧的电流密度将比内侧大。圆环的效应：当圆环形线圈通有交变电流时，在圆形线圈的内侧会出现电流密度最大的地方，这种现象称为圆环效应。中频感应电源设备中成功的运用了这三种特性。将金属工件放入线圈中，线圈的两端施加交流电压，就会产生交流电流1I,工件中会产生感应电流。若这两电流的方向2I相反时与两根平行于母线的导体流过相反电流时的情况类似。当线圈与工件出现邻近效应是因为交流电流与感应电流彼此互相接近，这样在线圈的内侧表面聚集了电流1I2在工件的外表面聚集电流，此刻圆环效应表现在线圈本身上，而趋肤效应表现在工1II件本身上。2.1.3感应加热的过程铁磁物质在电磁感应加热的过程中的状态是非常复杂的，它不仅仅有磁环过程中因磁滞损耗而产生的磁滞热能，还有因电磁感应而产生涡流的损耗热能。而非磁性物质在感应加热的过程中，并没有磁滞损耗，仅有因电磁感应涡流而产生的涡流损耗。不论是铁磁物质还是非磁性的物质，涡流欧姆损耗热的公式中的电阻应该是指交流等效电阻。其中，铁磁物质在感应加热中可分两种状态。（1）铁磁物质感应加热的第一种状态第一种状态是发生在当铁磁物质加热温度没有达到居里温度(TheCurietemperature，也称居里点或者磁性转变点，指的是材料可以在铁磁体以及顺磁体之间改变的温度，也就是铁电体从铁电相转变成为顺电相引的相变温度。可以认为是发生二级相变的转变温度。当低于居里点温度时该物质则成为铁磁体，此时与材料有关的磁场很难改变。而温度高于居里点温度的时候，该物质则成为顺磁体，磁体的磁场是很容易随周围磁场的改变而改变的。)居里温度之前。铁磁物质因为反复得磁化，磁畴不断转向，不断摩擦，所以磁感应强度B总滞后于磁场H的变化，产生了磁滞现象，此磁滞现象产生的损耗热就是指磁滞热，这一部分的损耗也必须是由电源的能量提供的。磁滞损耗功率可由下式确定，即=f(2.7)()f每秒反复磁化的次数，即频率，Hz;磁滞回线上磁感应强度的最大值，T;n指数，由的范围确定，0.1;C.Communications:theConnectorElementOOPLCobjects,liketheirphysicalcounterparts,mustbeabletocommunicatewith:Eachother,toperformthePLCcontroltasks.Thecontrolledprocess,viainputandoutputsignals.Othercontrolequipment,mostlycomputers,tosuperviseandadjusttheprocessparameters.TheinterconnectionoftheobjectsinsideanOOPLCprogramisachievedeithergraphically,usingthetoolsprovidedbythevendorsofIECcompliantPLCs,orinatextualway,withlanguagesasSTL.OOPLCfacilitatesthisprocessbecause:Allthecardscanbeinterconnectedusingthesamedatatypeelement,thecable.Asacablecontainstenconductors,graphicalschemasaregreatlysimplified,inthesamewaythatunifilarelectricalschemasallowforagreatlysimplifiedrepresentationofelectricalinstallations.Aseverycardobjectinheritsthesameexternalinterface,anygivencardcanbereplacedwithanotheronewithouthavingtomodifyitsconnections.ToconnectanOOPLCcardwiththeprocessinputandoutputsignals,newselementsareneeded:aninputconnector,whichcollecttheinputsandfeedthemthroughcablestothecardobjects,andanoutputone.Theirphysicalcounter-partarethescrewconnectorsusedforcouplinganECBtoamachineorprocess.AcommonpracticeinECBconstructionistogroupsignalsofthesametypeinasingleconnector(forexample,on/offsignalsfromendswitches,oranalogonesfromtemperaturesensors).So,adifferentconnectorisbuiltforeachtypeofthecablesdata:bool,integer,timeandreal.Fig.9showsaninputconnectorforboolsignals.Theseconnectorscanbetailoredtoeachinstallation,byrepresentingonlythephysicallyconnectedpinsandassigningthemmeaningfulnames.Forexample,aninputboolconnectorathree-axismachinewouldbedefinedasinFig.10.TheconnectionofOOPLCobjectswithexternalcontrollersandcomputersismadeusingOPC(OleforProcessControl)technology.OPCserversareprovidedbythevendorsofeverymajorPLCbrandinthemarket.OPCclientscanbeembeddedinmostwindows-basedcomputerprograms,includingSCADAs,Worksheets,DataBases,etc.Nevertheless,OPChassomeconstraintsthathavetobecarefullymatchedtoimprovetheperformanceofdatatransmission:Onlydataofelementarytype(BOOL,INT,REAL,etc.)canbeaccessed.DatamustbelocatedinthePLCglobalmemory.Thedatatransmissionrateishigherwhentransferringmultipleandcontiguousunitsofdatainoneoperationinsteadofexchangingsingleonesrepeatedly,becauseoftheoverheadofthefixedframesthatthesystemuses.Datashouldbeself-explanatory.Iftheusercangetnotonlytheactualvaluesbutalsoadescriptionofthem,thenautomaticpresentationprogramscanbedeveloptoactinteractivelyuponthem.Memoryconnectorsareusedtoconnectthedataofthesearrayswiththeobjectcards.Theyhavetwoinputparameters:anumberforlocatingthearrayelementtobetransferred,andanameforexternalidentificationpurposes.Thenumbermustbeassignedmanuallytotheconnector,whichmeansthatafixedmemorylayoutisneededbeforebuildingtheprogram.Furtherresearchisbeingcarriedouttodevelopamemorymanagerthatcanassignautomaticallymemoryresourcestothecardswhentheyaredeclaredforthefirsttime.Aswiththeexternalconnector,memoryconnectorscanbedefinedeitherasinputconnector,transferringdatafromthememorytothecardinputsforparameterssetting,orasanoutputconnector,movingdatafromthecardtothememoryforsupervisionpurposes.TheactualcodeandthegraphicalrepresentationofaninputmemoryconnectorisshowninFig.11.IV.APPLICATIONOFTHEPROPOSEDMETHODTOIMPLEMENTANEXAMPLEPLCPROGRAMInFig.12,asimpleprogramwhichfiltersoutdigitalsignalswithadurationlessthanapresettimeisshown.Itfiltersthesignalsfromtheendswitchesofathree-axismachine,amustinnoisyenvironments.Asitcanbeobservedinthisfigure,specializedconnectorsareselfexplanatory.Forexample,thephysicalinputsignalcorrespondstotheend_switch(nameoftheconnector)ofaxisnumber2(nameoftheconnectorspin).So,thereisnoneedofworkingwithseparatesymbolliststhatassignanametoeveryprocesssignal.Inthisway,thepossibilitiesofmismatchesandlackofsynchronizationaftertheadditionofnewsignalsare