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中增加了一個內(nèi)置的RS232連接器，PLC無需配置專用的通訊模塊就能方便地與外部設備進行通信，所以通過觸摸屏與PLC之間的RS232傳輸就能實現(xiàn)實時通信功能，點擊觸摸屏向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(zhí)行運算與控制任務。

　　3.1PLC控制軟件

　　PLC作為控制單元，是整個系統(tǒng)的控制核心。通過接收開關(guān)量和模擬量的輸入，經(jīng)處理后輸出開關(guān)量和模擬量去控制繼電器的動作。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、時間和日期的初始化，以及所測繼電器類型的選擇。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行故障處理。通信模塊用于接收觸摸屏傳來的參數(shù)信息，實現(xiàn)與PLC的通信?？刂颇K用于電流、電壓調(diào)節(jié)和人工調(diào)節(jié)。

　　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(zhuǎn)換。由于觸點的物理特性。動觸點在吸合接觸靜觸點的瞬間往往會先吸合，再以微小的幅值彈開后再次吸合。針對這樣的"抖動"，傳統(tǒng)測試裝置因靈敏度太差，而對測試結(jié)果不會造成影響;然而，該測試臺因采用PLC檢測觸點接觸，雖然僅僅是不到0.01s，但是PLC會因捕捉到這樣的"抖動"而誤認為觸點吸合了兩次或更多次，以致測量無法正常進行。因此，在軟件設計中采取了防抖功能，如圖4所示。接點不動作時定時器002計時開始，20ms后輸出為"1"。當接點閉合或斷開瞬間，輔助繼電器20.09或20.10接通一個掃描周期，高速計數(shù)器002開始計時，計時到后輔助繼電器20.12接通一個掃描周期，表示繼電器狀態(tài)已可靠轉(zhuǎn)換。

　　3.1.2輸出控制

　　在測試中，當需要對線圈兩端升（降）電壓（電流）時，為防止電壓（電流）上升過快而造成測量誤差較大的問題，通過PLC發(fā)出0.2s的定時脈沖。在PLC發(fā)出每個脈沖的同時對電壓進行增減，步長為0.1V。但是有時需要快速增加輸出，操作人員可以選擇手動輸出方式，長按時間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為變值來實現(xiàn)。圖5所示快速輸出增量圖?？梢?，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，使每相同時間△t內(nèi)的輸出增量遞增，就可實現(xiàn)輸出值a的快速增加。人工輸出快速減少時其原理一樣。

　　3.1.3故障處理

　　測試過程中有異常情況時，系統(tǒng)會根據(jù)檢測的結(jié)果進行相應操作。例如，在測量繼電器的吸合電壓時，假如繼電器線圈斷線。根據(jù)常識在這種情況下無論系統(tǒng)怎么增加電壓，觸點都不會吸合，繼電器都不會動作。因此，當系統(tǒng)加壓到一定值后繼電器如果還未動作，系統(tǒng)即認為繼電器損壞，結(jié)束測量，彈出錯誤報告。還有其他異常情況，諸如打印時未接打印機、調(diào)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RS232通信電纜進行連接。由PLC對觸摸屏狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進行讀寫，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(jù)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、電磁式時間繼電器測試界面、電子式時間繼電器測試界面和手動輸出界面共8個人機交互界面。

　　圖6所示為測試主控界面。其過程為是先完成測試界面各個窗口、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子窗口、按鈕和輸入?yún)^(qū)域進行相應的設置。設置完成后對其編譯，編譯通過后就可通過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的通信就建立起來了。然后，運行組態(tài)軟件，操作人員用手觸控這些輸入?yún)^(qū)域時，系統(tǒng)將彈出數(shù)字字母鍵盤，如圖7信息輸入鍵盤所示。在該界面可以輸入設備名稱、規(guī)格型號、產(chǎn)品編號、操作員代號、上車號、下車號等信息。根據(jù)需要測試的項目觸控界面中相應的按鈕進入相應的測試操作界面。

4結(jié)語

　　該設計的繼電器電器測試臺已經(jīng)投入使用，運行結(jié)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(tǒng)測試設備有大幅度提高，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。具有下述優(yōu)點：（1）觸摸屏人機界面上設置的各種按鈕、開關(guān)、信號顯示燈、儀表等都是實物的替代品，觸控壽命長，大大提高了電器測試的可靠性。（2）觸摸屏與PLC的連接通訊是通過軟件實現(xiàn)的，不占用PLC的I/O點，只需要小型的PLC即可滿足測試臺的生產(chǎn)，節(jié)省了成本。（3）檢測精度遠遠高于傳統(tǒng)測試方式，且安全性高。（4）系統(tǒng)的程序接口簡單，用戶能夠很方便地進行系統(tǒng)的二次開發(fā)，配置靈活，適應客戶要求，保證了整體系統(tǒng)的靈活性和可伸縮性。