PLC和觸摸屏在繼電器測(cè)試臺(tái)中的應(yīng)用研究

1引言

　　鐵路安全繼電器是鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中的重要執(zhí)行元件之一，必須在出廠時(shí)和使用過(guò)程中定期對(duì)其電氣特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。然而，傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備存在測(cè)試精度低，可靠性差，效率低下以及對(duì)測(cè)試人員要求高等缺點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)代繼電器測(cè)試的要求。PLC作為一種新型的控制裝置與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)相比，具有時(shí)間響應(yīng)快，控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易與計(jì)算機(jī)相連、維修方便、體積小、重量輕、功耗低及高性能等優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏也是一種新型的人機(jī)交互設(shè)備，操作者只需用手觸摸計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖標(biāo)或文字就能對(duì)主機(jī)進(jìn)行操作，這樣就擺脫了傳統(tǒng)交互設(shè)備復(fù)雜操作，即使新手也能輕松操作整個(gè)設(shè)備。因此，既減少了對(duì)操作人員的要求，也提高了工作效率。本文采用PLC、觸摸屏及相關(guān)輔助電路設(shè)計(jì)了一種綜合電器測(cè)試臺(tái)。

2硬件電路設(shè)計(jì)

　　2.1系統(tǒng)概述

　　該繼電器測(cè)試臺(tái)采用歐姆龍CPM2A型號(hào)PLC作為控制單元、ET500系列觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，測(cè)試普通繼電器、接觸器、過(guò)流繼電器、接地繼電器的吸合電壓（電流）、釋放電壓（電流）及電磁（電子）式時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間等參數(shù)。圖1給出其硬件結(jié)構(gòu)框圖。
　　

　　PLC通過(guò)I/O捕獲繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，通過(guò)擴(kuò)展模擬I/O模塊記錄待測(cè)繼電器動(dòng)作時(shí)的電壓（電流）值。同時(shí)，PLC把檢測(cè)到的繼電器狀態(tài)和動(dòng)作信號(hào)送人觸摸屏顯示，并對(duì)各種故障報(bào)警等。

　　2.2測(cè)試原理

　　測(cè)試前根據(jù)待測(cè)繼電器型號(hào)及類型通過(guò)觸摸屏設(shè)定參數(shù)，測(cè)試開(kāi)始后可選擇自動(dòng)、人工方式通過(guò)PLC控制增（減）電壓（電流），待達(dá)到待測(cè)繼電器吸合電壓（電流）、釋放電壓（電流）后，動(dòng)合接點(diǎn)（銜鐵）動(dòng)作，PLC記錄此時(shí)的電壓（電流）值或和接點(diǎn)傳喚時(shí)間存入內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)，待測(cè)試完畢后通過(guò)觸摸屏顯示并打印。

　　由于測(cè)試對(duì)象包括直流或交流繼電器，電子式或電磁式繼電器。電子式又包括共陰或共陽(yáng)型。因此，該測(cè)試臺(tái)在設(shè)計(jì)中滿足了各種型號(hào)、類型繼電器的測(cè)試需求，其原理如圖2所示。系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)展單元的4～20mA模擬量控制信號(hào)選擇直流或交流電源。

　　在測(cè)試時(shí)間繼電器時(shí)，被測(cè)的是額定電壓下繼電器的動(dòng)作延時(shí)時(shí)間或釋放延時(shí)時(shí)間?？紤]到繼電器線圈電壓從0V加至額定值需要一定時(shí)間，這會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。所以該測(cè)試臺(tái)采用在電源輸出端加上一個(gè)固體繼電器（SSR），圖2所示的是使系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別延時(shí)類型。開(kāi)始測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓為設(shè)定的線圈額定電壓，然后通過(guò)SSR切斷輸出電壓，等待6s使線圈兩端電壓降為0V，然后再觸發(fā)SSR使之導(dǎo)通，此時(shí)設(shè)定額定電壓直接輸出到時(shí)間繼電器線圈，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。

　　當(dāng)操作人員在測(cè)試前選擇電磁或電子式時(shí)，測(cè)試臺(tái)根據(jù)觸摸屏傳來(lái)的參數(shù)自動(dòng)切換輔助繼電器J10的觸點(diǎn)位置，以完成類型的自動(dòng)識(shí)別。圖2中J10觸點(diǎn)向上構(gòu)成電子式測(cè)量電路連接，J11為電子式繼電器的負(fù)載繼電器;J10觸點(diǎn)向下構(gòu)成電磁式測(cè)量電路連接。在選擇電子式的同時(shí)還要選擇被測(cè)繼電器為共陰還是共陽(yáng)極，測(cè)試臺(tái)中采用輔助繼電器J12的自動(dòng)切換來(lái)完成共陰和共陽(yáng)極的切換，觸點(diǎn)向右構(gòu)成共陰極，向左構(gòu)成共陽(yáng)極。