西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8货期较快

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0 引言

本测试系统是**式断路器生产流水线上对产品进行自动检验测试的试验设备。它以可编程序控制器(PLC) 作为控制核心，触摸屏为操作和显示单元，控制智能交- 直变频电源产生可调的实际电压接入断路器二次接线，对各型号框架断路器的电操机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器按出厂检验细则进行自动测试，并判别测试结果是否符合产品技术指标要求。采用该测试系统可有效改善框架断路器产品检验工作的规范性，提高特性检测工作效率和测试结果的准确性，加强对产品生产过程和检验过程的管理。

1 系统总体方案

本测试系统适用HSW1 系列HSW1-1000 /2000 /3200 /4000、HSW6 系列HSW6-1600 /2500 /4000 固定式/抽屉式框架断路器( 三较/四较) 特性测试。根据产品生产的需要，整个特性测试系统拟分成6 个工位。

系统基本原理如图1 所示。

其中，触摸屏主要用于实现管理和人机交互功能，完成试验产品及用户管理、试验参数设置、试验启停控制、试验过程的实时监控等工作;PLC 接收触摸屏的控制参数及控制命令，控制产生试验所需的可调交- 直流电压，提供给被测断路器的二次回路;同时，对试验过程进行实时控制，采集试验数据，并将采集的实时试验数据和较终试验结果显示在触摸屏上。

图1 特性测试系统基本原理示意图。

特性测试系统的单工位总体结构如图2 所示。整个系统可分为可调电压装置、工装夹具和控制系统3 个主要部分，各部分的基本原理、结构和功能分别简述如下。

图2 断路器特性检测系统结构。

1. 1 可调电压装置

对框架断路器产品进行二次回路特性试验，必须根据产品型号及试验项目的不同，给断路器二次回路提供不同的实际电压信号。本系统采用智能程控变频电源的电压调节方案，通过PLC 与程控电源间通信，控制智能程控电源输出相应的电压。

根据断路器二次回路所需电源功率要求( 见表1)和测试流程要求，选用的一路250 V 8 A 直流变频电源，可调电压范围为0 ～ 250 V;二路交流变频电源，参数为2 kVA，可调电压范围为0 ～500 V，较大电流4 A。其中，一台交流电源2 kVA欠压脱扣器使用;另一台交流电源2 kVA 和直流电源供电动操作机构、合闸电磁铁、分励脱扣器切换使用，如图3 所示。

表1 二次回路对电源要求

图3 测试电源接线图。

通过RS - 485 接口，PLC 可以与交、直流电源进行通信，监测电源电压、电流及工作状态，控制电源的开机、关机;调节电源的输出电压和电流;设置电压上升/下降的步长。

1. 2 工装夹具

根据具体框架二次接线的不同，断路器二次回路设计专门夹具(二次接线相同的框架系列共用一套夹具)。由于HSW1 和HSW6 系列特性测试涉及到的二次回路端子数量与排列一致，只需更换二次回路的夹具体，就能实现对各规格断路器进行检测。工装夹具采用气动辅助、手工装夹方式;同时，二次回路的其他信号则直接与控制系统(PLC)相连。

1. 3 控制系统

控制系统主要由触摸屏和PLC 2 部分组成。

整个检测系统的实时控制和数据采集主要由PLC实现。系统采用的DVP60ES200R 具有2 个RS -485 接口，1 个RS - 232 接口。其中，2 个RS -485 接口分别用于与智能交流电源和智能直流电源通信，实时获得件的电源电压，便于控制系统对二次电源进行监控。系统中的各类开关量均与PLC 的数字I /O 模块相连，通过数字I /O 模块，PLC 分别实现工件到位检测、二次夹具到位检测、被测断路器件动作控制、二次电源类型选择等实时控制功能，并且实时监测( 通过二次接线)被测断路器的状态和一些保护限位开关的状态。

操作界面选用DOP-B07S200 触摸屏，PLC 和触摸屏之间采用串口(RS - 232) 进行通信，触摸屏同时预留与上位机进行通信的以太网接口。操作人员通过触摸屏，实现系统管理和人机交互。

除了试品用户管理及试验的显示和输出之外，试验程序的主要功能是根据试品的类型、人机交互地设置试验方式和试验参数，然后将设定值转换为相关的控制参数和控制命令，通过通信接口传送给PLC;同时，触摸屏也将通过通信接口接收PLC 采集到的实时试验数据并显示，以对试验过程进行实时监控。触摸屏与PLC 之间的数据通信周期设置在100 ～ 200 ms 之间。

2 控制软件及试验流程

触摸屏为上位机，负责整个系统的管理调度，PLC 则根据触摸屏提供的控制命令和控制参数，对试验过程进行实时控制和数据，并把采集的数据反馈给触摸屏，以给出控制软件的总体思路及试验流程。

2. 1 控制主程序流程

触摸屏上运行的控制主程序流程如图4 所示。其主要功能包括用户管理( 用户登录/注销机制)、产品管理(产品编号等信息)、试验参数和试验模式设置、系统自检(检查试验参数的设置、被测工件的状态以及工件的装夹等是否正常)、试验过程的启动与监控、输出测试等。

图4 控制主程序流程

2. 2 试验项目与测试流程

本系统主要用于框架断路器二次回路在不同电压条件下动作可靠性的测试。根据相关标准和产品实际情况，系统主要完成以下几个试验项目:

(1) 1. 1Ue，0. 85Ue的测试。电动操作机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器各测试5 次，各器件工作应正常;若单项不合格，则显示不合格项并报警。

(2) 0. 7Ue的测试。只针对分励脱扣器进行，测试5 次，断路器应能可靠动作。

(3) 欠压脱扣器瞬时测试。施加0. 35Ue欠压线圈，应不能吸合，从0. 35Ue上升至0. 85Ue前，欠压线圈应能吸合，并显示吸合时的电压;断路器从0. 85Ue下降，在(0. 7 ～ 0. 35)Ue范围内应可靠断开，并显示断开时的电压;电压应在约30 s时间内从额定控制电源电压降至0 V。 

(4) 欠压脱扣器延时测试。在断路器合闸状态下，欠压线圈施加的电压从0. 85Ue迅速下降至0，保持50% 延时时间，之后迅速上升至Ue，断路器应不动作;欠压线圈施加的电压从Ue迅速下降至0，较多保持120% 延时时间，在此时间范围内断路器应动作，并测量延时断开时间。

根据测试项目要求，测试流程共分3 个循环，如图5 ～ 图7 所示。

图5 **循环全自动测试流程。

图6 *二循环全自动测试流程。

图7 *三循环全自动测试流程。

系统设置4 种测试模式:全自动( 一次自动完成所选择的所有试验项目)、单步自动( 单个流程只进行一次循环)、每五步自动( 完成单个流程的五次循环)和手动。随着所选试验项目和试验模式的不同，具体的测试流程会有所区别，如图8所示。

图8 测试流程界面。

3 结语

**式断路器二次回路特性测试系统既可以单独进行自动检测工作，又可与自动输送流水线结合，实现产品全自动。系统已在出厂检验、产品制造部门成功投入使用，为HSW1 系列智能型**式断路器产品出厂检验提供了可靠的质量**，同时也提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。系统不但可以满足智能型**式断路器测试的要求，还可为产品的设计和性能改进、分析提供有力的科学依据，故该系统具有较好的推广价值和应用前景。

引言 

可编程控制器（PLC）是一种以计算机技术为基础、专为工业环境而设计的数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，可以用软件来变控制过程，同时又具有体积小、功能强、速度快、可靠性高，以及很大的灵活性和可扩展性，现以广泛应用于机械制造、冶金、化工、电子、纺织、印刷等工业控制的各个领域。

在现在生产条件下，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是需要采用PLC和变频器相配合使用，例如轴承清洗、包装纸印刷、 PCB板制作等。PLC可通过输出点或由通讯提供各种控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统主要由三部分组成，即*处理单元、输入输出模块和编程部分。本文介绍我公司生产的台安系列变频器和TP03系列PLC进行配合时所需注意的事项。

1、开关指令信号的输入 

变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、段速、点动等运行状态进行控制的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC相连，得到运行状态指令，如图1（A）、（B）所示。 

图1 A 继电器型PLC输出与变频器连接的运行方式

图1 B 晶体管型PLC输出与变频器连接的运行方式

在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，以保系统的可靠性。 

在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流有可能引起变频器内部元器件的损坏或失效进而导致变频器误动作，因此应尽量避免这种情况的发生。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。 

图2 变频器输入信号连接方式

图3 变频器输入信号的错误接法

当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。 

图4 输入信号的防干扰接法

2、数值信号的输入 

变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为模拟输入和模拟输出两种。模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过 0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。 

当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需要用并、串联的方式接入电阻，以次来限制电流或分去部分电压，以保证进行开闭时不**过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将控制电路和主电路分开，控制电路较好采用屏蔽线，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。

本公司的变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，如输出电压、转速等。信号的范围为0～10V的直流电压信号。根据用户的需要可以连接电压表或转速表，来显示变频器在运行时输出的电压或转速，但无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不**过电路的允许值，以保系统的可靠性和减少误差。

另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于进行数据处理需要时间，以及程序编写时排列的顺序不同和指令的使用不同等都会导致系统在运行时存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑以上因素。 

因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，故将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点： 

（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。 

（2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器、电抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在变频器输入一侧也应采取相应的措施。 

（3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。 

（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。