PLC和觸摸屏在繼電器測(cè)試臺(tái)中的應(yīng)用研究

3軟件部分設(shè)計(jì)

　　繼電器測(cè)試臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)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(nèi)置的RS232連接器，PLC無(wú)需配置專用的通訊模塊就能方便地與外部設(shè)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(xiàn)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(hào)，PLC接到觸摸屏發(fā)出的指令信號(hào)后執(zhí)行運(yùn)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(tǒng)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(cè)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(cè)試電流、電壓、時(shí)間和日期的初始化，以及所測(cè)繼電器類型的選擇。狀態(tài)檢測(cè)模塊用于各組成部分的狀態(tài)檢測(cè)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(shù)信息，實(shí)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(cè)

　　狀態(tài)模塊主要是檢測(cè)繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)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(duì)這樣的"抖動(dòng)"，傳統(tǒng)測(cè)試裝置因靈敏度太差，而對(duì)測(cè)試結(jié)果不會(huì)造成影響;然而，該測(cè)試臺(tái)因采用PLC檢測(cè)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(rèn)為觸點(diǎn)吸合了兩次或更多次，以致測(cè)量無(wú)法正常進(jìn)行。因此，在軟件設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)開(kāi)始，20ms后輸出為"1"。當(dāng)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(jì)數(shù)器002開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)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(zhuǎn)換。

　　3.1.2輸出控制

　　在測(cè)試中，當(dāng)需要對(duì)線圈兩端升（降）電壓（電流）時(shí)，為防止電壓（電流）上升過(guò)快而造成測(cè)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(duì)電壓進(jìn)行增減，步長(zhǎng)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(zhǎng)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(xiàn)。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(nèi)的輸出增量遞增，就可實(shí)現(xiàn)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(cè)試過(guò)程中有異常情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)操作。例如，在測(cè)量繼電器的吸合電壓時(shí)，假如繼電器線圈斷線。根據(jù)常識(shí)在這種情況下無(wú)論系統(tǒng)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(dāng)系統(tǒng)加壓到一定值后繼電器如果還未動(dòng)作，系統(tǒng)即認(rèn)為繼電器損壞，結(jié)束測(cè)量，彈出錯(cuò)誤報(bào)告。還有其他異常情況，諸如打印時(shí)未接打印機(jī)、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(shè)計(jì)、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(duì)觸摸屏狀態(tài)控制區(qū)和通知區(qū)進(jìn)行讀寫，以達(dá)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(cè)試臺(tái)的要求，設(shè)計(jì)了初始界面、測(cè)試主控界面、電壓測(cè)試界面、電流測(cè)試界面、接地繼電器測(cè)試界面、電磁式時(shí)間繼電器測(cè)試界面、電子式時(shí)間繼電器測(cè)試界面和手動(dòng)輸出界面共8個(gè)人機(jī)交互界面。

　　圖6所示為測(cè)試主控界面。其過(guò)程為是先完成測(cè)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(duì)測(cè)試界面的各個(gè)子窗口、按鈕和輸入?yún)^(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。設(shè)置完成后對(duì)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(yùn)行組態(tài)軟件，操作人員用手觸控這些輸入?yún)^(qū)域時(shí)，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(shè)備名稱、規(guī)格型號(hào)、產(chǎn)品編號(hào)、操作員代號(hào)、上車號(hào)、下車號(hào)等信息。根據(jù)需要測(cè)試的項(xiàng)目觸控界面中相應(yīng)的按鈕進(jìn)入相應(yīng)的測(cè)試操作界面。

4結(jié)語(yǔ)

　　該設(shè)計(jì)的繼電器電器測(cè)試臺(tái)已經(jīng)投入使用，運(yùn)行結(jié)果證明，基于PLC和觸摸屏控制的綜合電器測(cè)試臺(tái)的工作效率較傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備有大幅度提高，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。具有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）觸摸屏人機(jī)界面上設(shè)置的各種按鈕、開(kāi)關(guān)、信號(hào)顯示燈、儀表等都是實(shí)物的替代品，觸控壽命長(zhǎng)，大大提高了電器測(cè)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(xiàn)的，不占用PLC的I/O點(diǎn)，只需要小型的PLC即可滿足測(cè)試臺(tái)的生產(chǎn)，節(jié)省了成本。（3）檢測(cè)精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)測(cè)試方式，且安全性高。（4）系統(tǒng)的程序接口簡(jiǎn)單，用戶能夠很方便地進(jìn)行系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，配置靈活，適應(yīng)客戶要求，保證了整體系統(tǒng)的靈活性和可伸縮性。