基于PLC接触器性能测试装置的设计

邬丽娜

摘要：针对某厂生产的低压接触器，设计了一套进行电气特性检测的装置。在考虑了系统所需实现的功能、设备的综合性能指标及合理匹配等条件后，进行了测试项目、测试流程的规划以及主回路的硬件设计。最终设计了以西门子S7-226可编程序控制器为核心、以人机界面（HMI）和菊水耐压仪和擎宏电源等工控硬件设备为辅助的整套接触器电气性能检测装置。

关键词：接触器 可编程序控制器（PLC） 人机界面（HMI） 检测

中图分类号：TG233.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）07-0010-01

1 引言

为了保证接触器产品的质量，一般出厂前都对接触器进行电气特性方面的测试。而我国对接触器的可靠性研究、性能测试方面还水平有限，现有自动化测试设备又大都依赖进口，因此对接触器的性能测试研究是一项开创性的工作[1]。在参考了国外设备后，设计和研制了一套针对某厂家生产一系列型号低压接触器进行电气特性参数自动化检测的装置。

2 测试系统的规划

某厂生产的某种型号接触器的参数，被测的直流产品其最高线圈电压为DC300V，最小线圈电压为DC12V，最大保持电流0.5A。被测的交流产品最高线圈电压为AC600V/50HZ，最小线圈电压为AC24V/50HZ，最大保持电流1.1A。

根据接触器线圈电压类型，可将测试装置测试电压范围大体分为0～350V范围的直流测试和0～600V范围的交流测试两种[2]。在测试过程中，产品进行一次测试所经历流程和步骤可归纳为以下几个方面：（1）通过HMI设定产品型号参数、以及手动、自动工序的选择。（2）手动进行被测产品的上料和下料。（3）线圈上电/断电6次，判别触点吸合/释放是否正常。（4）线圈电压从100%下降到规定的释放电压上限，若释放为不合格。（5）线圈电压继续下降到规定的释放电压下限，不释放也为不合格（6）对接触器触点进行耐压测试：断开触点间并联打耐压、极-极间并联打耐压、常闭触点打耐压、线圈一极间并联打耐压、对地打耐压[3]。PLC采用西门子PLC的226系列CPU和文本显示器TD400结合的方式，PLC为主控制，HMI为辅助控制。

3 测试系统硬件设计

3.1 硬件系统总体框架

本测试系统框架如图1所示，两者通过TD/CPU电缆连接，采用PPI通讯方式，完成数据的交换[4]。选择擎宏电源DC350V/2A直流电压源及AC600V/2A交流电压源各一台，PLC通过自由协议控制电源的输出电压。耐压测试采用耐压仪规格为3.5KV，漏电流大小 4.5mA的菊水5051A，其中通过PLC的I/O口控制耐压仪的输出[5]。此处的送料汽缸采用德国费斯托FESTO标准汽缸DSNU。本系统CPU226型西门子PLC，采用24点数字量输入，40点的数字量输出，在此用于对开关、接触器、继电器、汽缸的控制[6]。

3.2 接触器通断性能测试

这个测试阶段实现的是对夹具已固定的四个同类产品进行6次额定电压的上电、断电测试，通过判别触点能否正常吸合或释放，来检验是否合格。首先通过合闸机构将接触器合闸，将信号源AC48V通过继电器切换逐级送入接触器的上端M1、M2、M3、M4。AC48V信号源由220V/48V的交流变压器获得。接触器下端V1、V2、V3、V4逐级连接半波整流电路，通过半波整流后连接PLC的输入端。上端M1、M2、M3、M4与下端V1、V2、V3、V4通过机械检测头下压将探针压到每一极的螺丝孔，探针尾部装有弹簧能保证接触可靠性。在测试中发现合闸时接触器不导通或分闸时没断开，则记录并报警，以便检查。

3.3 接触器吸合释放电压测试

整个主回路的电路设计可参考图2所示。QMM1刀开关、KM1、KM2主触分别控制测试产品选用0-600V交流还是0-350V直流测试，并通过硬件互锁实现保护，防止同时接通造成短路。KM3～KM6主触是分别连接测试的四个产品测试其能否正常吸合的。HV1为耐压仪连通的电路。QMM2～QMM3刀开关控制的电路为后续接触器线圈和控制按钮提供电源。图中DC24V电源是专为控制柜中PLC扩展模块EM221、EM222供电。

耐压测试指在规定线路间施加规定的高压，测试其漏电流，漏电流在规定的范围内为合格，超出范围视为不合格。对接触器的耐压测试采用3000V/漏电流5mA的标准，主要有相邻极打耐压、相对极打耐压和对地打耐压三种[7]。

4 测试系统软件设计

根据设计要求，可考虑采用STEP7-Micro/WIN编程软件来设计主程序和三个子程序[8]。三个子程序包括了：菜单切换、初始化和功能码识别。在菜单切换子程序中会检测TD400C上F1～F3键有无按下。F1键按下会进入主界面。F2键按下会自动进入增加型号界面。当F3键按下时，会进入故障检测界面[9]。

5 结语

该设备进厂调试验证测试特性且可靠性高。基于PLC控制的接触器性能自动化检测装置，有助于为接触器的合格生产及检测提供保障，更为接触器的研发与生产提供直观的检测过程和实时的数据[10]。

参考文献

[1]何瑞华.我国低压电器现状及国内外发展趋势[J].低压电器，2004（1）：3.

[2]余铁辉，林文生，崔国富，张志刚.接触器的研究现状及发展趋势探讨[J].机电元件，2006（2）：39.

[3]林苏斌，缪希仁.接触器动态参数测试及性能评估装置[J].检测技术，2007（3）：86.

[4]王实，刘颖.耐压测试仪的原理和使用[J].电子质量，2004（12）：13.

[5]肖宝兴.西门子S7-200PLC的使用经验与技巧[M].北京：机械工业出版社，2008，12.

[6]高有华.多功能继电器、接触器可靠性实验系统[J].沈阳工学院学报，2001（23）：2.

[7]张进峰.断路器性能测试智能控制系统的研究[硕士学位论文].江苏大学，2009.6.

[8]严盈富.触摸屏与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[9]彭继慎，任宝栋.基于PLC和触摸屏技术的压铸机控制系统研究[J].计算机应用技术，2006（8）：45-46.

[10]缪希仁，张培铭.基于模糊模式识别的电器性能综合评估[J].制造业自动化，2001（11）：52.

摘要：针对某厂生产的低压接触器，设计了一套进行电气特性检测的装置。在考虑了系统所需实现的功能、设备的综合性能指标及合理匹配等条件后，进行了测试项目、测试流程的规划以及主回路的硬件设计。最终设计了以西门子S7-226可编程序控制器为核心、以人机界面（HMI）和菊水耐压仪和擎宏电源等工控硬件设备为辅助的整套接触器电气性能检测装置。

关键词：接触器 可编程序控制器（PLC） 人机界面（HMI） 检测

中图分类号：TG233.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）07-0010-01

1 引言

为了保证接触器产品的质量，一般出厂前都对接触器进行电气特性方面的测试。而我国对接触器的可靠性研究、性能测试方面还水平有限，现有自动化测试设备又大都依赖进口，因此对接触器的性能测试研究是一项开创性的工作[1]。在参考了国外设备后，设计和研制了一套针对某厂家生产一系列型号低压接触器进行电气特性参数自动化检测的装置。

2 测试系统的规划

某厂生产的某种型号接触器的参数，被测的直流产品其最高线圈电压为DC300V，最小线圈电压为DC12V，最大保持电流0.5A。被测的交流产品最高线圈电压为AC600V/50HZ，最小线圈电压为AC24V/50HZ，最大保持电流1.1A。

根据接触器线圈电压类型，可将测试装置测试电压范围大体分为0～350V范围的直流测试和0～600V范围的交流测试两种[2]。在测试过程中，产品进行一次测试所经历流程和步骤可归纳为以下几个方面：（1）通过HMI设定产品型号参数、以及手动、自动工序的选择。（2）手动进行被测产品的上料和下料。（3）线圈上电/断电6次，判别触点吸合/释放是否正常。（4）线圈电压从100%下降到规定的释放电压上限，若释放为不合格。（5）线圈电压继续下降到规定的释放电压下限，不释放也为不合格（6）对接触器触点进行耐压测试：断开触点间并联打耐压、极-极间并联打耐压、常闭触点打耐压、线圈一极间并联打耐压、对地打耐压[3]。PLC采用西门子PLC的226系列CPU和文本显示器TD400结合的方式，PLC为主控制，HMI为辅助控制。

3 测试系统硬件设计

3.1 硬件系统总体框架

本测试系统框架如图1所示，两者通过TD/CPU电缆连接，采用PPI通讯方式，完成数据的交换[4]。选择擎宏电源DC350V/2A直流电压源及AC600V/2A交流电压源各一台，PLC通过自由协议控制电源的输出电压。耐压测试采用耐压仪规格为3.5KV，漏电流大小 4.5mA的菊水5051A，其中通过PLC的I/O口控制耐压仪的输出[5]。此处的送料汽缸采用德国费斯托FESTO标准汽缸DSNU。本系统CPU226型西门子PLC，采用24点数字量输入，40点的数字量输出，在此用于对开关、接触器、继电器、汽缸的控制[6]。

3.2 接触器通断性能测试

这个测试阶段实现的是对夹具已固定的四个同类产品进行6次额定电压的上电、断电测试，通过判别触点能否正常吸合或释放，来检验是否合格。首先通过合闸机构将接触器合闸，将信号源AC48V通过继电器切换逐级送入接触器的上端M1、M2、M3、M4。AC48V信号源由220V/48V的交流变压器获得。接触器下端V1、V2、V3、V4逐级连接半波整流电路，通过半波整流后连接PLC的输入端。上端M1、M2、M3、M4与下端V1、V2、V3、V4通过机械检测头下压将探针压到每一极的螺丝孔，探针尾部装有弹簧能保证接触可靠性。在测试中发现合闸时接触器不导通或分闸时没断开，则记录并报警，以便检查。

3.3 接触器吸合释放电压测试

整个主回路的电路设计可参考图2所示。QMM1刀开关、KM1、KM2主触分别控制测试产品选用0-600V交流还是0-350V直流测试，并通过硬件互锁实现保护，防止同时接通造成短路。KM3～KM6主触是分别连接测试的四个产品测试其能否正常吸合的。HV1为耐压仪连通的电路。QMM2～QMM3刀开关控制的电路为后续接触器线圈和控制按钮提供电源。图中DC24V电源是专为控制柜中PLC扩展模块EM221、EM222供电。

耐压测试指在规定线路间施加规定的高压，测试其漏电流，漏电流在规定的范围内为合格，超出范围视为不合格。对接触器的耐压测试采用3000V/漏电流5mA的标准，主要有相邻极打耐压、相对极打耐压和对地打耐压三种[7]。

4 测试系统软件设计

根据设计要求，可考虑采用STEP7-Micro/WIN编程软件来设计主程序和三个子程序[8]。三个子程序包括了：菜单切换、初始化和功能码识别。在菜单切换子程序中会检测TD400C上F1～F3键有无按下。F1键按下会进入主界面。F2键按下会自动进入增加型号界面。当F3键按下时，会进入故障检测界面[9]。

5 结语

该设备进厂调试验证测试特性且可靠性高。基于PLC控制的接触器性能自动化检测装置，有助于为接触器的合格生产及检测提供保障，更为接触器的研发与生产提供直观的检测过程和实时的数据[10]。

参考文献

[1]何瑞华.我国低压电器现状及国内外发展趋势[J].低压电器，2004（1）：3.

[2]余铁辉，林文生，崔国富，张志刚.接触器的研究现状及发展趋势探讨[J].机电元件，2006（2）：39.

[3]林苏斌，缪希仁.接触器动态参数测试及性能评估装置[J].检测技术，2007（3）：86.

[4]王实，刘颖.耐压测试仪的原理和使用[J].电子质量，2004（12）：13.

[5]肖宝兴.西门子S7-200PLC的使用经验与技巧[M].北京：机械工业出版社，2008，12.

[6]高有华.多功能继电器、接触器可靠性实验系统[J].沈阳工学院学报，2001（23）：2.

[7]张进峰.断路器性能测试智能控制系统的研究[硕士学位论文].江苏大学，2009.6.

[8]严盈富.触摸屏与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[9]彭继慎，任宝栋.基于PLC和触摸屏技术的压铸机控制系统研究[J].计算机应用技术，2006（8）：45-46.

[10]缪希仁，张培铭.基于模糊模式识别的电器性能综合评估[J].制造业自动化，2001（11）：52.

摘要：针对某厂生产的低压接触器，设计了一套进行电气特性检测的装置。在考虑了系统所需实现的功能、设备的综合性能指标及合理匹配等条件后，进行了测试项目、测试流程的规划以及主回路的硬件设计。最终设计了以西门子S7-226可编程序控制器为核心、以人机界面（HMI）和菊水耐压仪和擎宏电源等工控硬件设备为辅助的整套接触器电气性能检测装置。

关键词：接触器 可编程序控制器（PLC） 人机界面（HMI） 检测

中图分类号：TG233.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）07-0010-01

1 引言

为了保证接触器产品的质量，一般出厂前都对接触器进行电气特性方面的测试。而我国对接触器的可靠性研究、性能测试方面还水平有限，现有自动化测试设备又大都依赖进口，因此对接触器的性能测试研究是一项开创性的工作[1]。在参考了国外设备后，设计和研制了一套针对某厂家生产一系列型号低压接触器进行电气特性参数自动化检测的装置。

2 测试系统的规划

某厂生产的某种型号接触器的参数，被测的直流产品其最高线圈电压为DC300V，最小线圈电压为DC12V，最大保持电流0.5A。被测的交流产品最高线圈电压为AC600V/50HZ，最小线圈电压为AC24V/50HZ，最大保持电流1.1A。

根据接触器线圈电压类型，可将测试装置测试电压范围大体分为0～350V范围的直流测试和0～600V范围的交流测试两种[2]。在测试过程中，产品进行一次测试所经历流程和步骤可归纳为以下几个方面：（1）通过HMI设定产品型号参数、以及手动、自动工序的选择。（2）手动进行被测产品的上料和下料。（3）线圈上电/断电6次，判别触点吸合/释放是否正常。（4）线圈电压从100%下降到规定的释放电压上限，若释放为不合格。（5）线圈电压继续下降到规定的释放电压下限，不释放也为不合格（6）对接触器触点进行耐压测试：断开触点间并联打耐压、极-极间并联打耐压、常闭触点打耐压、线圈一极间并联打耐压、对地打耐压[3]。PLC采用西门子PLC的226系列CPU和文本显示器TD400结合的方式，PLC为主控制，HMI为辅助控制。

3 测试系统硬件设计

3.1 硬件系统总体框架

本测试系统框架如图1所示，两者通过TD/CPU电缆连接，采用PPI通讯方式，完成数据的交换[4]。选择擎宏电源DC350V/2A直流电压源及AC600V/2A交流电压源各一台，PLC通过自由协议控制电源的输出电压。耐压测试采用耐压仪规格为3.5KV，漏电流大小 4.5mA的菊水5051A，其中通过PLC的I/O口控制耐压仪的输出[5]。此处的送料汽缸采用德国费斯托FESTO标准汽缸DSNU。本系统CPU226型西门子PLC，采用24点数字量输入，40点的数字量输出，在此用于对开关、接触器、继电器、汽缸的控制[6]。

3.2 接触器通断性能测试

这个测试阶段实现的是对夹具已固定的四个同类产品进行6次额定电压的上电、断电测试，通过判别触点能否正常吸合或释放，来检验是否合格。首先通过合闸机构将接触器合闸，将信号源AC48V通过继电器切换逐级送入接触器的上端M1、M2、M3、M4。AC48V信号源由220V/48V的交流变压器获得。接触器下端V1、V2、V3、V4逐级连接半波整流电路，通过半波整流后连接PLC的输入端。上端M1、M2、M3、M4与下端V1、V2、V3、V4通过机械检测头下压将探针压到每一极的螺丝孔，探针尾部装有弹簧能保证接触可靠性。在测试中发现合闸时接触器不导通或分闸时没断开，则记录并报警，以便检查。

3.3 接触器吸合释放电压测试

整个主回路的电路设计可参考图2所示。QMM1刀开关、KM1、KM2主触分别控制测试产品选用0-600V交流还是0-350V直流测试，并通过硬件互锁实现保护，防止同时接通造成短路。KM3～KM6主触是分别连接测试的四个产品测试其能否正常吸合的。HV1为耐压仪连通的电路。QMM2～QMM3刀开关控制的电路为后续接触器线圈和控制按钮提供电源。图中DC24V电源是专为控制柜中PLC扩展模块EM221、EM222供电。

耐压测试指在规定线路间施加规定的高压，测试其漏电流，漏电流在规定的范围内为合格，超出范围视为不合格。对接触器的耐压测试采用3000V/漏电流5mA的标准，主要有相邻极打耐压、相对极打耐压和对地打耐压三种[7]。

4 测试系统软件设计

根据设计要求，可考虑采用STEP7-Micro/WIN编程软件来设计主程序和三个子程序[8]。三个子程序包括了：菜单切换、初始化和功能码识别。在菜单切换子程序中会检测TD400C上F1～F3键有无按下。F1键按下会进入主界面。F2键按下会自动进入增加型号界面。当F3键按下时，会进入故障检测界面[9]。

5 结语

该设备进厂调试验证测试特性且可靠性高。基于PLC控制的接触器性能自动化检测装置，有助于为接触器的合格生产及检测提供保障，更为接触器的研发与生产提供直观的检测过程和实时的数据[10]。

参考文献

[1]何瑞华.我国低压电器现状及国内外发展趋势[J].低压电器，2004（1）：3.

[2]余铁辉，林文生，崔国富，张志刚.接触器的研究现状及发展趋势探讨[J].机电元件，2006（2）：39.

[3]林苏斌，缪希仁.接触器动态参数测试及性能评估装置[J].检测技术，2007（3）：86.

[4]王实，刘颖.耐压测试仪的原理和使用[J].电子质量，2004（12）：13.

[5]肖宝兴.西门子S7-200PLC的使用经验与技巧[M].北京：机械工业出版社，2008，12.

[6]高有华.多功能继电器、接触器可靠性实验系统[J].沈阳工学院学报，2001（23）：2.

[7]张进峰.断路器性能测试智能控制系统的研究[硕士学位论文].江苏大学，2009.6.

[8]严盈富.触摸屏与PLC入门[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[9]彭继慎，任宝栋.基于PLC和触摸屏技术的压铸机控制系统研究[J].计算机应用技术，2006（8）：45-46.

[10]缪希仁，张培铭.基于模糊模式识别的电器性能综合评估[J].制造业自动化，2001（11）：52.