刘涛 盛赟烽
(浙江省机电产品质量检测所 浙江杭州 310000)
摘要：伴随时代的进步与科技的发展，传统的手动、电气等检测系统已逐渐淘汰，对低压电器的检测必将更加机械化、智能化、自动化，由于操作机构是智能检测的重中之重，现结合个人多年的实践研究，对系统的技术要求加以概述，并探析系统的具体设计。
关键词：操作机构；电压电器；智能检测；系统设计
低压电器作为重要的电路元件设备，可以根据实际要求，通过信号进行自动保护与监控，随着电气自动化水平的提升，低压电器的用途越来越广泛，在通信、汽车、工业生产中受到重视。为保护低压电器的稳定性，减少人为操作的随机性，对低压电器进行智能检测十分重要，其中操作机构的智能检测更应成为重点内容，基于此，需要根据操作机构的检测技术要求，对其各个系统加强设计。
一、操作机构智能检测系统的技术要求
(一)功能要求
为满足对低压电器的智能检测，操作机构应在功能上满足一下要求：第一，采用一体化设计，将操作机构的控制系统、桩夹机构、执行机构等既独立又关联，并在整个系统底部设计缓冲系统，保证系统结构的功能齐全；第二，操作机构应该与其他部件绝缘，并在系统中安装测试按钮，保证可以顺利进行测试；第三，装夹机构应具有可调动的行程，可以实现对不同低压电器的安装，增加系统的适用范围[1]。
(二)工艺需求
对操作机构进行设计时，需要充分考虑到机构的可操作性，在对低压电器进行检测时容易实现安装，并且要做到检测系统容易检修养护。如果低压电器在通电的情况下进行检测，一定要注重对其防护，减少短路、组件损坏等情况的发生。
(三)安装要求
进行低压电器智能检测，首次要实现对试品的安装，由于试品尺寸存在差异，在进行安装时需要借助可替换的模板，如果电器采用并排安装形式，应对其中心对位进行控制，并由执行机构加强方位运动，对行程进行调试。
二、操作机构智能检测系统的具体设计分析
如图1所示，操作机构智能检测系统并非一个整体独立结构，该系统包含了三个子系统，并且三者之间是相互协作，机械系统主要负责低压电器的安装、定位、识别等操作；电气系统则作用重要的信息传递纽带，接受控制系统信号驱动机械系统进行操作执行；控制系统主要负责系统的控制与监测，主要有上位机监控与下位机控制组成。
图1 操作机构智能检测系统组成图
(一)机械系统
机械系统负责装夹、定位、操作执行，而这个个环节分别由不同的机构完成，将其与之一一对应，则如图1所示，分别是装夹机构、定位机构、操作执行机构，三个机构有着不同的设计。
1、装夹机构
低压电器尺寸规格千差万别，为更好的将多种类型的试品装夹牢固，在装夹机构中运用了伺服技术与传感技术，通过传感器的作用，装夹机构可以根据低压电器的尺寸大小作出适当调整，使其移动到正确的位置，并加强固定的牢固性。根据低压电器的形态划分为方形与圆形，方形试品主要借助转动进行固定，而圆形试品则借助不同规格的安装孔，缩短装夹时间。
2、定位机构
定位是将低压电器移动到适宜的位置，通过位置的标准化定位，提高低压电器的检测精度，定位机构设计需要采用导轨、伺服电机、丝杠这三轴进行联动，将低压电器定位精度控制在0.25mm，并保证单轴转动精度在0.1°[2]。
3、操作执行机构
执行机构将根据执行特征的不同，对低压电器进行位移与转动，比如说进行水平与垂直移动、延弧形移动、旋转等等，基于此在进行设计中，会根据空间要求利用伺服电机，对转动速度与力矩进行闭环控制。同时，在空间受限的情况下，可运用连轴组合(导轨、伺服电机、丝杠)，对低压电器进行平滑调节。
(二)电气控制系统
1、系统要求
电气系统设计需要满足如下几点要求：其一，平滑调节的力矩应控制在0-15N.m，可调行程不得超过270°，并保证操作执行满足3工位要求；其二，在操作机构中设置PLC控制系统，对操作时间、转动角度、操作频率等进行控制，保证启停位置的精准度；其三，控制参数可由实验人员输入，才过程将运用到太网技术与通讯技术等。
2、方案设计
触摸屏是电气系统的核心部位，并与伺服电机、驱动器、下位机控制器(PLC)、通信模块、电滑台等多种系统器件构成完整的电气系统。触摸屏会将操作信号显示出来，借助PLC完成信息的传输，实现对系统操作的全方位控制。
3、器件选型
HMI、PLC、伺服系统是电气系统的关键器件，需要按照规范要求进行选型，HMI选用TPl70A/TPl70B，有利于满足系统的控制要求；PLC的输入/输出设备需要进行严格要求，输入应包含至少2个转换开关、5个按钮、1个模拟量，输出应包含4个继电器、3个电机、1个报警灯，输入/输出点数为39/36；伺服系统对执行分辨率有着较高要求，可采用三菱MELSERVO-J2 系列，定位精度会达到217脉冲/转[3]。
(三)控制系统
智能化控制是检测系统的关键技术，为提高控制系统的精准度与效率，借助计算机程序与传感技术，由 D/A 模式进行系统的智能控制，由A/D 模式实现对低压电器的监测。智能控制系统主要组成硬件较多，包括熔断器、断电器、接触器、继电器等，同时开关、电滑台控制器、电缸控制器也有着重要的控制作用。
三、智能检测系统的软件设计
智能检测系统的软件，主要包含两部分，其一是监控界面，即指上位机监控软件的设计；其二是PLC控制程序，也就是下位机软件系统的设计。现将两者的具体设计方案详细介绍如下：
(一)监控界面
整个智能检测系统中，监控界面将由四个模块构成，分别是管理、装夹定位、测试与监控，这四部分之间相互关联，共同完成监控操作。首先，将由管理模块进行常规数据处理，并根据用户权限的不同，实现不同的操作跟踪功能，为监控系统提供数据信息；其次，依据数据要求完成对测试品的装夹定位，若测试品为方形，可通过多种方式实现装夹定位，比如说参数方式、按钮方式、智能方式等；再次，由测试模块设置测试的各项参数，并由传感器将测试结果传输显示，用户将轻松获得测试品的位移、缓冲时间、操作力矩等各方面测试结果；最后，将由监控模块完成对测试现场的动态信息的实时监控，监控设备的运行状态，保证智能检测系统的安全运行。
(二)控制程序
下位机软件系统的设计将由模块化编程实现，依据检测系统各部分功能的不同，将主程序划分为多个模块，将复杂的检测功能具体细分，以易读、结构清晰的程序完成对各部分的处理，而主程序将主要起到调式作用，分别对各功能模块加以控制。低压电器操作机构智能检测系统中，控制程序的模块划分包含通电测试、原点复归、高速脉冲输出、故障报警处理、参数初始化等等。
结语
综上所述，低压电器的运用日渐广泛，在众多领域已经得到推广应用，为保证低压电器的性能，加强低压电器操作机构智能检测系统尤为重要。由于低压电器尺寸各异、规格不等，使操作机构设计面临一定的挑战，基于此，运用先进的智能设备与高新技术，完善设计了操作机构智能检测系统，经过试验研究表明，该检测系统运行比较可靠，将随着网络、微电子等技术的不断发展，在不久的将来得到全面推广。
参考文献
[1]程武山,刘汝斌. 低压电器操作机构智能检测系统的研究[J]. 低压电,2012,17:45-48.
[2]刘汝斌,程武山. 接近开关操作频率智能检测系统的研究与开发[J]. 上海工程技术大学学报,2012,04:339-342.
[3]程武山. 低压电器智能测试技术研究[J]. 低压电器,2010,21:41-45.
论文作者:刘涛,盛赟烽
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/14
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