银江股份有限公司南昌分公司
摘要：一般情况下继电器通过多次使用后，其故障率会逐渐升高，其使用的可靠性会快速下降，从而对使用继电器的整机各项性能带来严重影响，因此对继电器进行耐久性检测显得十分重要。目前多个研究报告指出，通过PLC编程技术、电流传感和触摸屏等自动化组件，再进行试验模式选择、参数设定、通道选择、通道次数采集、实验异常判定与显示、声光报警等相关程序软件的编写，可构建起一套针对继电器的多通道耐久测试系统。且实验证明，这种新型的继电器耐久性测试系统能比较精确的检测出继电器的耐久性，且其具有检测效率高、使用寿命长、运行稳定、可靠性高等诸多优点。
关键词：PLC；继电器；多通道耐久测试系统；机电
前言：
继电器是一种十分常用的电路控制原件，是一种当输入量的变化达到一定量时，在电器输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电路控制器[1]。其通常被应用到自动化的控制电路中，也被人们称作用小电流去控制大电流运作的“自动开关”，通常在电路中起到自动调节、安全保护以及电路转换等多种作用[2]。因此继电器被广泛应用到各种家电或其他各类机电设备中。但各类继电器在通过长时间的使用之后会出现触点接触不良、线圈短路/断路、自动复位不良等各类故障，故障率升高，其可靠性急速下降[3]。继电器故障率升高会直接导致使用继电器的各类机电设备的故障率升高，降低整机的使用效率与使用安全性。因此对继电器进行耐久性检测十分重要。而目前对继电器耐久性检查技术水平还停留在多年前的阶段，其检查效率和检测精度已无法跟上当前的继电器实际使用情况，也无法满足目前国际上通用的IEC6810（ED3.0）版本的关于继电器的检测标准。因此必须对继电器检查技术进行升级[4]。而基于PLC控制技术和组态监控技术的应用可以构建出一套检查效率更高，精度更高的继电器耐久性检测技术。本文将就这新技术的技术原理与软硬件要求进行介绍，其具体报告如下：
一、技术要求
本文所介绍的PLC的继电器多通道耐久测试系统符合GB21711.1、IEC61810-1、EN61810-1、UL508、CSA C22-2 no.4等国家或地区的检测标准要求，对于标准意义范围内的基础机电继电器的检测均适用。由于所有的继电器用途和使用环境均不尽相同，因此各种继电器的工作电压、额定频率、触点负载等各项要求均不相同，该测试系统需要对所有继电器的机械与电器部分的耐久性进行检测，因此该系统具有很强的专业检测能力。所以PLC的继电器多通道耐久测试系统必须要具有频率可编程、电气耐久检测与机械耐久检测功能切换的功能，同时还需要具备系统程序响应快，周期寿命长等要求。
根据这些技术要求，PLC的继电器多通道耐久测试系统的输入与输出端需要具备以下功能：输入端激励电流可分别使用交流和直流两种性质的电流；输入端激励电压的最大值要达到500V；输入端激励控制频率可使用360次/h、720次/h、900次/h以及这些频率的倍数；输入端激励周期占空比要求有15%、25%、33%、40%、50%、60%这几个数值；输出端的输出实验电源应具备交、直流两种性质的电源；输出负载匹配阻性或感性负载；输出端的每支路负载的最大电压为500V，最大电流应50A；另外输出端还应具备通断监控的功能。
二、设计原理
该系统的设计原理主要是可编程的电源根据PLC所输入的模拟信号，处理后输出高速响应的交、直流激励电压，让继电器的线圈通电吸合，由PLC控制其通断。继电器触点闭合时通过的电流由电流传感器进行采集，传感器采集电流信号后再将其模拟信号输送到PLC，而触摸屏将实验过程的相关参数反映到界面上。在实验过程中出现故障时，当故障发生率超过一定设定值时，此通道的实验将会停止，并开始故障报警。
为了实现多通道同时测试，该系统配备了两组接口，可分别用于电气耐久性测试和机械耐久性测试的链接，每组接口分为3路，以便同时对3个样品进行检测。而为了对具有多路输出的产品进行相关的负载匹配，系统又将每路分为3个支路，每个支路都设立有独立的采集端口，可以进行负载以及空载状态下的监控。
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三、硬件要求
为更好的将该技术得以充分的应用，提高系统的抗干扰能力，该测试系统采用西门子公司生产的PLC与触摸屏。PLC的控制模块方面，测试系统采用S7-200 CN系列中性价比相对较高的224 XP CN型CPU，该模块有I/O点容量共有24个，其组成的端子排可以很容易的进行拆卸。另外224 XP CN型CPU还具有容量为13kb的存储空间，具有6个高速计数器，两路独立高速脉冲信号输出，PID控制器，点对点以及多点接口通信协议和自由通信口。模拟量的采集方面，该系统采用传感器进行电流的模拟量采集。传感器在非接触的状态下就可以完成电流信号的采集，然后将所采集的电流信号传输到外接电阻中。而PLC可根据外接电阻所反馈的信号进行逻辑判断，PLC接收电源信号一次，则工作次数累计加1.如果出现时效的状况，则进行故障次数加1，当故障次数达到一定值（一般设为5次）时，则该路自动停止检测，需要进行故障清除后方可继续进行。另外，系统采用西门子SIMATIC MP377型多功能面板，这样的人机界面设计可在最大程度上提高系统的性能要求，操作人员可进行触摸操作，另外系统还具有强大的图形显示功能、图形库功能、过程值和性息归档功能、分页/缩放显示功能等诸多功能设计，具有很强的自动化功能。大力提升了系统的使用效率与操作舒适性。
四、软件应用
为了程序的编写、调试和存取更加简便，该系统的软件方面采用WinCC flexible 2008软件对人机界面进行设计，采用STEP7-Micro/Win编程软件对PLC进行编程。在进行程序编写前，根据对继电器产品的耐久性检测的相关要求分析绘制耐久实验模块的流程图。在程序编写时需要考虑模式选择、参数设定、通道选择、通断次数采集、试验异常判断以及显示和声光报警等功能的实现。因此该系统在进行人机界面编程设计时，进行相关功能模块和变量的的设定，并通过PC-PPI编程电缆链接到触摸屏和组态PC，以此方式进行触摸屏与PLC的通讯连接。
讨论
PLC是一种新型的控制技术，与传统的继电器控制系统相比，具有响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、维修方便等诸多优点，且PLC控制技术还具有易与计算机连接的优点[5]。而触摸屏也是一种新型的人机交流设备，操作者只需要用手触摸操作屏幕就可以发出相应的指令，同时触摸屏也具有很高的图像显示能力，因此与传统的人机交流设备相比可以更加简单快捷的进行人机交流。PLC的继电器多通道耐久测试系统充分应用了PLC控制技术与触摸屏的优点，一方面提高了继电器耐久性检测设备检测精确性与检测效率；另一方面通过触摸屏的充分应用也提高的系统的操作性能，让继电器的检测更加容易进行操控和检查[6]。目前该系统的设计方式已经投入使用，结果表明该系统投入使用取代老一代继电器检测设备后，其系统的稳定性、检测效率以及检测精度都得到了大幅度的提升，其可靠性与安全性高，值得在相关领域内进行推广应用。
参考文献：
[1]朱春宝.浅析继电器检测中的常见问题[J].中国高新技术企业，2015，（9）：150-151.
[2]张婧，甘红胜，梁辉等.基于PLC的继电器多通道耐久测试系统研究[J].机电工程，2014，31（2）：253-256.
[3]李仁杰.温室湿帘-风机降温系统的PLC控制探讨[J].山西科技，2012，（5）：97-99.
[4]刘贤，梁慧敏，李国良等.基于模型的设计在PLC控制系统开发中的应用[J].电气自动化，2014，（2）：86-88.
[5]童克波.S7-300／S7-200 PLC之间自由口无线通信的设计与实现[J].工业仪表与自动化装置，2014，（1）：75-77.
[6]张国亮，陈健，徐威挺等.Simulink应用于PLC运动控制系统初探[J].仪器仪表标准化与计量，2014，（2）：29-32.
论文作者:方华伟
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：继电器论文; 系统论文; 耐久性论文; 耐久论文; 测试论文; 电流论文; 触摸屏论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;