PLC和觸摸屏在繼電器測試臺中的應用研究

1引言

　　鐵路安全繼電器是鐵路信號控制系統中的重要執行元件之一，必須在出廠時和使用過程中定期對其電氣特性參數進行測試。然而，傳統測試設備存在測試精度低，可靠性差，效率低下以及對測試人員要求高等缺點，不能滿足現代繼電器測試的要求。PLC作為一種新型的控制裝置與傳統繼電器控制系統相比，具有時間響應快，控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易與計算機相連、維修方便、體積小、重量輕、功耗低及高性能等優點。觸摸屏也是一種新型的人機交互設備，操作者只需用手觸摸計算機顯示屏上的圖標或文字就能對主機進行操作，這樣就擺脫了傳統交互設備復雜操作，即使新手也能輕松操作整個設備。因此，既減少了對操作人員的要求，也提高了工作效率。本文采用PLC、觸摸屏及相關輔助電路設計了一種綜合電器測試臺。

2硬件電路設計

　　2.1系統概述

　　該繼電器測試臺采用歐姆龍CPM2A型號PLC作為控制單元、ET500系列觸摸屏實現人機交互，測試普通繼電器、接觸器、過流繼電器、接地繼電器的吸合電壓（電流）、釋放電壓（電流）及電磁（電子）式時間繼電器的延時時間等參數。圖1給出其硬件結構框圖。
　　

　　PLC通過I/O捕獲繼電器觸點動作，通過擴展模擬I/O模塊記錄待測繼電器動作時的電壓（電流）值。同時，PLC把檢測到的繼電器狀態和動作信號送人觸摸屏顯示，并對各種故障報警等。

　　2.2測試原理

　　測試前根據待測繼電器型號及類型通過觸摸屏設定參數，測試開始后可選擇自動、人工方式通過PLC控制增（減）電壓（電流），待達到待測繼電器吸合電壓（電流）、釋放電壓（電流）后，動合接點（銜鐵）動作，PLC記錄此時的電壓（電流）值或和接點傳喚時間存入內部數據區，待測試完畢后通過觸摸屏顯示并打印。

　　由于測試對象包括直流或交流繼電器，電子式或電磁式繼電器。電子式又包括共陰或共陽型。因此，該測試臺在設計中滿足了各種型號、類型繼電器的測試需求，其原理如圖2所示。系統通過擴展單元的4～20mA模擬量控制信號選擇直流或交流電源。

　　在測試時間繼電器時，被測的是額定電壓下繼電器的動作延時時間或釋放延時時間。考慮到繼電器線圈電壓從0V加至額定值需要一定時間，這會帶來測量誤差。所以該測試臺采用在電源輸出端加上一個固體繼電器（SSR），圖2所示的是使系統自動識別延時類型。開始測試時，系統自動調整輸出電壓為設定的線圈額定電壓，然后通過SSR切斷輸出電壓，等待6s使線圈兩端電壓降為0V，然后再觸發SSR使之導通，此時設定額定電壓直接輸出到時間繼電器線圈，并開始計時。

　　當操作人員在測試前選擇電磁或電子式時，測試臺根據觸摸屏傳來的參數自動切換輔助繼電器J10的觸點位置，以完成類型的自動識別。圖2中J10觸點向上構成電子式測量電路連接，J11為電子式繼電器的負載繼電器;J10觸點向下構成電磁式測量電路連接。在選擇電子式的同時還要選擇被測繼電器為共陰還是共陽極，測試臺中采用輔助繼電器J12的自動切換來完成共陰和共陽極的切換，觸點向右構成共陰極，向左構成共陽極。