PLC在某产品测试设备中的应用

吴金伟

可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller，缩写PLC），是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，产生、发展起来的一种新型的工业控制装置。本文着重讨论如何运用PLC可编程控制技术与触摸屏应用技术，研制一台可靠性高、易维护，重量轻的便携式测试设备。

PLC简介

PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它具有继电器控制或通用计算机所无法比拟的特点。具体表现在它具有可靠性高抗干扰能力强，硬件配套齐全、功能完善，适用性强，易于安装、调试、维修，体积小、重量轻，面向控制过程的编程语言，清晰直观，容易掌握等特点。其次，传统的继电器控制只能进行开关量的控制，而PLC既可进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成网络，实现分级控制。PLC与继电器控制系统相比主要有以下几点区别：

组成的器件不同

继电器控制线路是由许多硬件继电器组成的，而PC则是由许多“软继电器”组成。传统的继电器控制系统本来有很强的抗干扰能力，但其用了大量的机械触点，因物理性能疲劳，尘埃的隔离性及电弧的影响，系统可靠性大大降低。PLC采用无机械触点的逻辑运算微电子技术，复杂的控制由PLC内部运算器完成，故寿命长、可靠性高。

触点的数量不同

继电器的触点数较少，一般只有48对，而“软继电器”可供编程的触点数有无限对。

控制方法不同

继电器控制系统是通过元件之间的硬接线来实现的，控制功能就固定在线路中。PLC 控制功能是通过软件编程来实现的，只要改变程序，功能即可改变，控制非常灵活。

工作方式不同

在继电器控制线路中，当电源接通时，线路中各继电器都处于受制约状态，在PLC中，各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中，每个“软继电器”都受制约接通的时间是短暂的。

系统设计

根据需求，我们需选用至少有21路输入控制口、30路输出控制口且输出回路为继电器输出的PLC作为主控单元，以实现对机载告警系统告警信号的单路测试自检测试及自动测试，为此我们选用了日本三菱公司FX2N-64MR-001型PLC，它具有32路输入32路输出口。由于FX2N系列PLC的输入电流是DC24V7mA，使其0N时需要4.5mA以上，使其OFF时，需要1.5mA以下，所以需将控制盒输出的正信号转换为负信号后方可接入PLC输入口进行回采频率参数中警告级的音频为调制信号，需要采用解包络技术将低频信号与1200Hz的高频信号分离。故硬件电路可分为PLC主控硬件电路、输入接口的调理电路及解包络电路。

电源

我们选用了航天长峰朝阳电源有限公司4NIC-QQ经济型轻系列开关电源，该电源具有低噪音、高效率、性价比高、体积小、重量轻等特点;该电源在测试设备中的主要作用：为被测产品提供电源和信号电压。

PLC

我们选择了FX2N-64MR-001型PLC。FX2N-64MR-001型PLC的参数：市电输入，24V输出;I/O总数为64路;内置式24V直流电源，24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器、触摸屏或其它元件。

触摸屏

触摸屏采用台湾威纶通MT6070iH，主要参数：电源输入为（24±20%）V，400 MHZ CPU.64MB内存：显示尺寸为7寸;2个C0M端口，1个USB2.0接口，1个USB下载线接口

其主要作用如下：1.可实时显示设备和系统的运行状态;2.通过触摸向PLC发出指令和数据，再通过PLC完成对系统或设备的控制。

输入接口的调理电路

产品的输出信号的电压在不工作时有两种，一种为27V正电压、一种为0V低电压，FX2N系列PLC的输入电流是由可编程控制器内部的DC24V电源供给的。因此，用外部电源驱动光电开关等传感器时，该外部电源的电压应为24V±4V，传感器的输出晶体管应为NPN开集电极。

解包络电路

解包络电路主要由光耦隔离电路、与非施密特触发器、可再触发单稳态触发器等组成。

触摸屏的软件設计

在计算机上通过EB8000专用软件，建立工程文件进行画面设计，可通过离线模拟或在线模拟进行调试，合格后通过专用USB下载线到触摸屏中。

PLC程序设计

该测试设备的PLC程序由GX- Developer专用编程软件进行设计，然后通过编程电脑下载到PLC进行联机调试，合格后即可使用。

本测试系统的触摸屏中各传感器信号测试开关按钮按下后，PLC中的中间继电器通过与触摸屏的关联，就可以控制PC的输出继电器从而给产品加载模拟信号，达到测试要求。

系统的结构设计

我们采用了一个便携式、带提手的仪表机箱。触摸屏和电压、电流表安装在前面板上便于触摸屏的使用：测试接口被安装在后面板上，通过测试电缆和待测成件相连，机箱内部只有一体化电源、PLC以及内部电缆，结构简单，便于维护。

在产品测试设备中采用PLC与触摸屏，提高了整个系统的自动化程度和硬件档次，由于整个测试设备的硬件简单，所以维护起来很方便，该测试设备还具有性能可靠、界面友好和系统可扩展的特点，只需要对软件进行适当的更改就可以满足其他型号产品的测试，通过PLC在产品测试设备中应用的研究，也使我们对触摸屏与PLC控制系统更加了解。

（作者单位：航空工业洪都制造工程部）

【参考文献】

[1]求是科技著.plc应用开发技术与工程实践[M].人民邮电出版社，2005.

[2]张运刚等著.从入门到精通——三菱FX2N  PLC技术与应用[M].人民邮电出版社，2007.