摘 要：本文主要論述永宏P(guān)LC及永宏HMI在制藥行業(yè)的滅菌干燥上的系統(tǒng)集成應(yīng)用原理，展示同構(gòu)平臺(tái)機(jī)電自動(dòng)化產(chǎn)品的系統(tǒng)集成優(yōu)勢。 關(guān)鍵詞：微波，真空，人機(jī)界面 PLC 
 

 一． 微波發(fā)生原理： 1.
產(chǎn)生微波的設(shè)備是磁控管。通過PLC控制中間固態(tài)繼電器來驅(qū)動(dòng)升壓變壓器，電壓約為6000V。磁控管是一種用來產(chǎn)生微波能的電真空器件。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)置于恒定磁場中的二極管。管內(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場和恒定電場的控制下，與高頻電磁場發(fā)生相互作用，把從恒定電場中獲得能量轉(zhuǎn)變成微波能量，從而達(dá)到產(chǎn)生微波能的目的。
磁控管由于工作狀態(tài)的不同可分為脈沖磁控管和連續(xù)波磁控管兩類。
磁控管由管芯和磁鋼（或電磁鐵）組成。管芯的結(jié)構(gòu)包括陽極、陰極、能量輸出器和磁路系統(tǒng)等四部分。管子內(nèi)部保持高真空狀態(tài)。下面分別介紹各部分的結(jié)構(gòu)及其作用。 1.陽極
陽極是磁控管的主要組成之一，它與陰極一起構(gòu)成電子與高頻電磁場相互作用的空間。在恒定磁場和恒定電場的作用下，電子在此空間內(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換的任務(wù)。磁控管的陽極除與普通的二極管的陽極一樣收集電子外，還對高頻電磁場的振蕩頻率起著決定性的作用。
陽極由導(dǎo)電良好的金屬材料（如無氧銅）制成，并設(shè)有多個(gè)諧振腔，諧振腔的數(shù)目必須是偶數(shù)，管子的工作頻率越高腔數(shù)越多。
陽極諧振腔的型式常為孔槽形、扇形和槽扇型，陽極上的每一個(gè)小諧振腔相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)的2C振蕩回路。以槽扇型腔為例，可以認(rèn)為腔的槽部分主要構(gòu)成振蕩回路的電容，而其扇形部分主要構(gòu)成振蕩回路的電感。
磁控管的陽極由許多諧振腔耦合在一起，形成一個(gè)復(fù)雜的諧振系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的諧振腔頻率主要決定于每個(gè)小諧振腔的諧振頻率，我們也可以根據(jù)小諧振腔的大小來估計(jì)磁控管的工作頻段。
磁控管的陽極諧振系統(tǒng)除能產(chǎn)生所需要的電磁振蕩外，還能產(chǎn)生不同特性的多種電磁振蕩。為使磁控管穩(wěn)定的工作在所需的模式上,常用隔型帶來隔離干擾模式.隔型帶把陽極翼片一個(gè)間隔一個(gè)地連接起來,以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔。
另外,由于經(jīng)能量交換后的電子還具有一定的能量,這些電子打上陽極使陽極溫度升高,陽極收集的電子越多(即電流越大),或電子的能量越大(能量轉(zhuǎn)換率越低),陽極溫度越高,因此,陽極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管采用強(qiáng)迫風(fēng)冷,陽極帶有散熱片.大功率管則多用水冷,陽極上有冷卻水套。
2.陰極及其引線 磁控管的陰極即電子的發(fā)射體,又是相互作用空間的一個(gè)組成部分。陰極的性能對管子的工作特性和壽命影響極大，被視為整個(gè)管子的心臟。 陰極的種類很多，性能各異。連續(xù)波磁控管中常用直熱式陰極，它由鎢絲或純鎢絲繞成螺旋形狀，通電流加熱到規(guī)定溫度后就具有發(fā)射電子的能力。這種陰極具有加熱時(shí)間短和抗電子轟擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在連續(xù)波磁控管中得到廣泛的應(yīng)用。 此種陰極加熱電流大，要求陰極引線要短而粗，連接部分要接觸良好。大功率管的陰極引線工作時(shí)溫度很高，常用強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱。磁控管工作時(shí)陰極接負(fù)高壓，因此引線部分應(yīng)有良好的絕緣性能并能滿足真空密封的要求。為防止因電子回轟而使陽極過熱，磁控管工作穩(wěn)定后應(yīng)按規(guī)定降低陰極電流以延長使用壽命。
3.能量輸出器 能量輸出器是把相互作用空間中所產(chǎn)生的微波能輸送到負(fù)載去的裝置。 能量輸出裝置的作用是無損耗，無擊穿地通過微波，保證管子的真空密封，同時(shí)還要做到便于與外部系統(tǒng)相連接。 小功率連續(xù)波磁控管大多采用同軸輸出在陽極諧振腔高頻磁場最強(qiáng)的地方。放置一個(gè)耦合環(huán)，當(dāng)穿過環(huán)面的磁通量變化時(shí)，將在環(huán)上產(chǎn)生高頻感應(yīng)電流，從而將高頻功率引到環(huán)外。耦合環(huán)面積越大耦合越強(qiáng)。 大功率連續(xù)波磁控管常用軸向能量輸出器，輸出天線通過極靴孔洞連接到陽極翼片上。天線一般做成條狀或圓棒也可為錐體。整個(gè)天線被輸出窗密封。 輸出窗常用低損耗特性的玻璃或陶瓷制成。它必須保證微波能量無損耗的通過和具有良好的真空氣密性。大功率管的輸出窗常用強(qiáng)迫風(fēng)冷來降低由于介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱量。
4.磁路系統(tǒng) 磁控管正常工作時(shí)要求有很強(qiáng)的恒定磁場，其磁場感應(yīng)強(qiáng)度一般為數(shù)千高斯。工作頻率越高，所加磁場越強(qiáng)。 磁控管的磁路系統(tǒng)就是產(chǎn)生恒定磁場的裝置。磁路系統(tǒng)分永磁和電磁兩大類。永磁系統(tǒng)一般用于小功率管，磁鋼與管芯牢固合為一體構(gòu)成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產(chǎn)生磁場，管芯和電磁鐵配合使用，管芯內(nèi)有上、下極靴，以固定磁隙的距離。磁控管工作時(shí)，可以很方便的靠改變磁場強(qiáng)度的大小，來調(diào)整輸出功率和工作頻率。另外，還可以將陽極電流饋入電磁線包以提高管子工作的穩(wěn)定性。
二． 注意事項(xiàng) 由于設(shè)備的加熱部分是靠微波來加熱的，所以必須要考慮到微波帶來的干擾源問題。永宏P(guān)LC是自主研發(fā)的產(chǎn)品，所有的控制都集成在一塊叫”SOC”的 芯片上，即：系統(tǒng)集成片，所以抗干擾能力較強(qiáng)。 由于該設(shè)備需要加熱控制就必然用到模擬量模塊，此設(shè)備的加熱傳感器是用遠(yuǎn)紅外傳感器，信號(hào)為4—20MA。永宏P(guān)LC的模擬量板精度是12位。且在每個(gè)掃描周期都讀取模擬量值，所以是實(shí)時(shí)更新的，加上模擬量板價(jià)格適中，客戶都肯接受。
三． 工藝流程

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