一、引言
可编程控制器（以下简称PLC）的输入模块可以接受交流220V/110V、直流24V和开关量的输入信号，经实际测量，其中直流电压信号允许范围在12~30V左右（各公司的产品会略有不同），超过此数值后PLC工作状态即不稳定或烧毁输入模块。而我国现行的许多电气控制系统的电压等级仍为110V直流，并且这些控制系统的逻辑控制回路庞大、复杂，不便对其进行更改。最有效的办法是利用电力电子技术中的斩波器对于高电压信号（如直流110V电压信号）进行DC/DC变换，经滤波后为PLC提供标准输入信号。
二、技术分析
以PLC取代原有继电器控制逻辑遇到的问题是，原有控制回路输入信号为直流110V电压值，采用的逻辑部件为110V直流继电器，该继电器除了存在由于机械卡涩、接触不良等原因造成的继电器不动作、误动作问题外还经常因直通电弧而烧坏接点，当输入信号较弱时继电器经常不动作，故障率较高并且维护费用大。因此，应选择可靠性高、维护方便的新型器件对原直流通继电器进行替换，而PLC的各项指标均超过传统继电器的功能，只是其直流输入信号电压标准为24V并且信号应经过滤波并保持稳定。利用电力电子技术中的直流斩波器技术，可将一固定直流电压变换成可变的直流电压，采用DC/DC变换电路就可将直流110V变换到直流24V。它在电压变换同时还能有效地抑制网侧谐波电源电流的作用。本控制系统周围存在众多的大功率电气设备，具有强电磁干扰，因此在设计中还应解决电源波动和电磁辐射对PLC的影响。原有控制逻辑硬件上采用继电器来实现电气信号的转换、保持和控制，采用OMRON C200H可编程控制器以智能化数字逻辑完全取代原有继电器逻辑，利用软件编程将原继电器的“硬接点”变为“软接点”，对提高系统可靠性、强化控制精度非常有效。
三、工作原理
用直流斩波器进行DC/DC变换比传统的电阻变换节约电能20%~30%，直流斩波不仅能起到调压作用，同时还可以有效地抑制网侧谐波电流的影响。本文所涉及到的控制现场运行着许多大功率电气设备，因此应确保输入信号稳定且无干扰或将干扰减到最小。
图1 斩波器工作的基本原理和输出波形
图1a给出了斩波器工作的基本原理图。其中R为负载，当开关S闭合时，直流电压加到R上，并持续t1时间，当开关切断时，负载上的电压为零，并持续t2时间，这时T=t1+t2，为斩波器的工作周期，斩波器的输出波形如图1b所示范区。若定义斩波器的工作频率k=t1/T，则从波形图得到输出平均电压值：
其输出电压有效值为：
假设斩波器是无损，则输入功率Pi应与输出功率相等。
直流电侧的等效电阻：
由以上各式可知，当工作率由零变为到1时，输出电压平均值从零变到Ud，其等效电阻也随着k变化。
经过实际的DC/DC变换电路可从直流110V侧获得直流24V标准信号。另外，在电路设计中还应充分考虑谐波发热、信号干扰及电源电压波动和畸变的影响，具体可采用L-C滤波，并通过提高斩波频率，降低L-C谐振频率，减少斩波器中的电流脉动幅值来调整。
四、实现方法
PLC采用UPS净化电源，信号输入模块采用OMRON公司ID212输入模块，该模块为16：1公共点，输入电压为24V直流，输入量为经过DC/DC变换的24V直流信号。可编程中央处理器（CPU）模块主要处理信号的输入、输出和信号逻辑变换。由CPU处理的信号经OC224模块输出接点信号，经OD215模块输出到操作、显示控制屏。结构框图如图2所示。
图2 结构框图
五、结束语
实际情况表明，用上述设计方法实现的DC/DC变换器输出的直流24V电压信号波动范围小，通过滤波处理后完全达到PLC输入模块对信号质量的要求，在强电磁干扰
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