PLC和觸摸屏在繼電器測試臺中的應用研究

3軟件部分設計

　　繼電器測試臺的軟件設計主要包括PLC控制軟件和觸摸屏組態(tài)軟件兩部分。由于歐姆龍CPM2A中增加了一個(gè)內置的RS232連接器，PLC無(wú)需配置專(zhuān)用的通訊模塊就能方便地與外部設備進(jìn)行通信，所以通過(guò)觸摸屏與PLC之間的RS232傳輸就能實(shí)現實(shí)時(shí)通信功能，點(diǎn)擊觸摸屏向PLC發(fā)出各種控制信號，PLC接到觸摸屏發(fā)出的指令信號后執行運算與控制任務(wù)。

　　3.1PLC控制軟件

　　PLC作為控制單元，是整個(gè)系統的控制核心。通過(guò)接收開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入，經(jīng)處理后輸出開(kāi)關(guān)量和模擬量去控制繼電器的動(dòng)作。PLC控制軟件主要由初始化模塊、狀態(tài)檢測模塊、控制模塊、通信模塊和故障處理模塊組成，如圖3所示。

　　初始化模塊用于測試電流、電壓、時(shí)間和日期的初始化，以及所測繼電器類(lèi)型的選擇。狀態(tài)檢測模塊用于各組成部分的狀態(tài)檢測和顯示，并通知故障處理模塊進(jìn)行故障處理。通信模塊用于接收觸摸屏傳來(lái)的參數信息，實(shí)現與PLC的通信?？刂颇K用于電流、電壓調節和人工調節。

　　3.1.1狀態(tài)檢測

　　狀態(tài)模塊主要是檢測繼電器的狀態(tài)轉換。由于觸點(diǎn)的物理特性。動(dòng)觸點(diǎn)在吸合接觸靜觸點(diǎn)的瞬間往往會(huì )先吸合，再以微小的幅值彈開(kāi)后再次吸合。針對這樣的"抖動(dòng)"，傳統測試裝置因靈敏度太差，而對測試結果不會(huì )造成影響;然而，該測試臺因采用PLC檢測觸點(diǎn)接觸，雖然僅僅是不到0.01s，但是PLC會(huì )因捕捉到這樣的"抖動(dòng)"而誤認為觸點(diǎn)吸合了兩次或更多次，以致測量無(wú)法正常進(jìn)行。因此，在軟件設計中采取了防抖功能，如圖4所示。接點(diǎn)不動(dòng)作時(shí)定時(shí)器002計時(shí)開(kāi)始，20ms后輸出為"1"。當接點(diǎn)閉合或斷開(kāi)瞬間，輔助繼電器20.09或20.10接通一個(gè)掃描周期，高速計數器002開(kāi)始計時(shí)，計時(shí)到后輔助繼電器20.12接通一個(gè)掃描周期，表示繼電器狀態(tài)已可靠轉換。

　　3.1.2輸出控制

　　在測試中，當需要對線(xiàn)圈兩端升（降）電壓（電流）時(shí)，為防止電壓（電流）上升過(guò)快而造成測量誤差較大的問(wèn)題，通過(guò)PLC發(fā)出0.2s的定時(shí)脈沖。在PLC發(fā)出每個(gè)脈沖的同時(shí)對電壓進(jìn)行增減，步長(cháng)為0.1V。但是有時(shí)需要快速增加輸出，操作人員可以選擇手動(dòng)輸出方式，長(cháng)按時(shí)間2s以上觸摸屏上輸出增按鈕。這種情況下，采用單位輸出增量△a為變值來(lái)實(shí)現。圖5所示快速輸出增量圖?？梢?jiàn)，第n-1次輸出增量為an-1，第n次輸出增量為△an，控制輸出增量△a使△an=an-1+1，使每相同時(shí)間△t內的輸出增量遞增，就可實(shí)現輸出值a的快速增加。人工輸出快速減少時(shí)其原理一樣。

　　3.1.3故障處理

　　測試過(guò)程中有異常情況時(shí)，系統會(huì )根據檢測的結果進(jìn)行相應操作。例如，在測量繼電器的吸合電壓時(shí)，假如繼電器線(xiàn)圈斷線(xiàn)。根據常識在這種情況下無(wú)論系統怎么增加電壓，觸點(diǎn)都不會(huì )吸合，繼電器都不會(huì )動(dòng)作。因此，當系統加壓到一定值后繼電器如果還未動(dòng)作，系統即認為繼電器損壞，結束測量，彈出錯誤報告。還有其他異常情況，諸如打印時(shí)未接打印機、調壓模塊故障等。

　　3.2觸摸屏組態(tài)

　　觸摸屏界面由支持軟件設計、編譯，然后從支持工具下載到觸摸屏即可使用。觸摸屏與PLC之間通過(guò)RS232通信電纜進(jìn)行連接。由PLC對觸摸屏狀態(tài)控制區和通知區進(jìn)行讀寫(xiě)，以達到兩者之間的信息交互。觸摸屏的組態(tài)是在EasyBuilder組態(tài)軟件下完成。根據綜合電器測試臺的要求，設計了初始界面、測試主控界面、電壓測試界面、電流測試界面、接地繼電器測試界面、電磁式時(shí)間繼電器測試界面、電子式時(shí)間繼電器測試界面和手動(dòng)輸出界面共8個(gè)人機交互界面。

　　圖6所示為測試主控界面。其過(guò)程為是先完成測試界面各個(gè)窗口、按鈕的布局;其次為了使觸摸屏和PLC能夠正常通信，還要對測試界面的各個(gè)子窗口、按鈕和輸入區域進(jìn)行相應的設置。設置完成后對其編譯，編譯通過(guò)后就可通過(guò)RS232通信電纜將組態(tài)信息下載至觸摸屏中，這樣觸摸屏和PLC的通信就建立起來(lái)了。然后，運行組態(tài)軟件，操作人員用手觸控這些輸入區域時(shí)，系統將彈出數字字母鍵盤(pán)，如圖7信息輸入鍵盤(pán)所示。在該界面可以輸入設備名稱(chēng)、規格型號、產(chǎn)品編號、操作員代號、上車(chē)號、下車(chē)號等信息。根據需要測試的項目觸控界面中相應的按鈕進(jìn)入相應的測試操作界面。

4結語(yǔ)

　　該設計的繼電器電器測試臺已經(jīng)投入使用，運行結果證明，基于PLC和觸摸屏控制的綜合電器測試臺的工作效率較傳統測試設備有大幅度提高，系統工作穩定。具有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）觸摸屏人機界面上設置的各種按鈕、開(kāi)關(guān)、信號顯示燈、儀表等都是實(shí)物的替代品，觸控壽命長(cháng)，大大提高了電器測試的可靠性。（2）觸摸屏與PLC的連接通訊是通過(guò)軟件實(shí)現的，不占用PLC的I/O點(diǎn)，只需要小型的PLC即可滿(mǎn)足測試臺的生產(chǎn)，節省了成本。（3）檢測精度遠遠高于傳統測試方式，且安全性高。（4）系統的程序接口簡(jiǎn)單，用戶(hù)能夠很方便地進(jìn)行系統的二次開(kāi)發(fā)，配置靈活，適應客戶(hù)要求，保證了整體系統的靈活性和可伸縮性。