基于PLC的飞机电气附件综合检测仪的研制.pdf

“ 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 1 年 第3 0 卷 第6 期 仪 器 仪 表 与 检 测 技 术 I n s t r u men t a t i o n a n d Me a s ur men t 基于 P L C的飞机 电气 附件综合检测仪 的研制 郝世 勇 1 ，王华新 2 ，于春 风 1 ． 海军航空工程学院青岛分院， 山东 青岛 2 6 6 0 4 1 ； 2 ． 9 2 7 4 2 部队装备部， 河北山海关 0 6 6 2 0 0 摘要 设计了基 j P L C的飞机电气 附件综合俭测仪 ， 飞机 电气附件的 本测量元件是继电器 、开关、按钮 、自动保护开关。根据 继 电器的工作原理 ， 设计了吸合 ，／ 断开电压 、 吸合时间和接触电Ij } l 的检测方案， 介绍了系统 的硬件结构设 计和软件流程 。 系统 以 P I C为核心 ， 用触摸 屏控制和显示检测过程 ， 并具有存储和打 印功能。该检测仪稳定 可靠 ， 精度高 ， 具有很好的实用性。 关键词 P L C ； 电气附件 ； 继电器 ； 吸合时间 ； 接触 电阻 中 分类号 T M5 7 1 ． 6 1 文献标识码 f j 文章编号 1 0 0 3 ～ 7 2 4 1 2 0 1 1 0 6 一 一 0 0 6 4 0 3 Th e De v e l o p me n t o f I n t e g r a t e d De t e c t o r o f Ai r c El e c t t i c Ac c e s s o r i e s b a s e d O n P L C HAO S h i - y o ng ， W ANG Hu a - x i n ， YU Ch u n - f e ng f 1 ． Qi n g d a o B r a n c h o f Na V a l Ae r o n a u t i c a l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ． Qi n g d a o 2 6 6 0 4 1 C h i n a ； 2 ． F o r c e s E q u i p me n t De p a r t me n t o f 9 2 7 4 2 ， S h a n h a i g u a n 0 6 6 2 0 0 Ch i n a Ab s t r a c t Th e i n t e g r a t e d d e t e c t o r o f a i r c r a f t e l e c t r i c a l a c c e s s o r i e s i s d e s i g n e d b a s e d o n P LC， Th e b a s i c a i r c r a f t e l e c t r i c a c c e s s o r i e s me a s u r i n g e l e me n t s a r e r e l a y s ． s wi t c h e s ， b u t t o ns a n d a u t o m a t i c p r o t e c t i o n s wi t c h e s ．Ac c o r d i n g t o r e l a y p r i n c i p l e o f wo r k ． t h e s u c t i on c l o s e ／ d i s c o n n e c t v o l t a g e ， s u c k a n d t i me a n d c o n t a c t r e s i s t a n c e t e s t i n g s c h e m e i s d e s i g n e d ， h a r d wa r e s t r u c t u r e d e s i g n a n d s o f t wa r e f l o w o f s y s t e m a r e i n t r o d u c e d ． S y s t e m t a k e s P LC a s t h e c o r e ， wi t h t o u c h s c r e e n c o n t r o l a n d d i s p l a y t e s t i n g p r o c e s s ， a n d h a s t h e s t o r a g e a n d p r i n t f u n c t i o n ． Th i s d e t e c t o r i s s t a b l e a n d r e l i a b l e ， h i g h p r e c i s i o n a n d g o o d p r a c t i c a b i l i t y ． Ke y wo r d s P LC； e l e c t r i c a c c e s s o r i e s ； r e l a y ； s u c k c l o s e t i m e ； c o n t a c t r e s i s t a n c e 1 引 言 飞机 电气 附件 包括 继 电器 、开关 、按钮 、 自动保 护开关等 工作性能的好坏 ， 直接关系到飞机 电气系统工 作 的可靠性及飞机 的安全 I 1 】 。对飞机 电气 附件进 行性 能 检测 、保 证其性 能 良好和 工作 可靠 是机务 部 队一项 重 要 的和经 常性 的维 修检验 工 作。 传统 的 电气 附件 检测 仪多采用电子电路实现 ， 而海航部 队机场环境较为恶 劣， 检测仪器的故障率高， 维修周期长， 影响了部队正常 维修保障工作的开展， 本课题选用工业上应用成熟的 P L C和触摸屏技术 ， 集成化设计检 测项 目， 大大提高 了 检测 仪的精 确度 和可靠性 。 收稿 日期 2 0 1 1 0 4 1 3 2 系统 的测试 要求 在部 队二线维护 工作 中， 对 飞机 电气 附件 的检测主 要包括 继 电器和接触器 吸合 ／断开 电压 、吸合 ／断开 时间 、触点接触 电阻 的测量 ； 开 关、按 钮、 自动保护开 关等触 点接触 电阻的测量 。本课 题 的检 测参数 是 1 吸合 ／断开 电压范围 O -- 3 6 V， 精度 5 ％； 2 吸合时间范围 0 ～l O O ms ， 精度 5 ％； 3 触点接触电阻的范围 0 2 0 0 欧姆， 精度 5 ％； 时间参数是继 电器电气性能参数的一个重要参数 ， 它直接影响继 电器的燃弧及触点寿命 I 2 】 。它 的大小 影响 着继 电器 的操作 频率 ， 检 测时间参数的 目的是 检查 继 电 器在 线圈施 加或切 除额 定 电压 时的动作 、释放 、回跳及 稳定时间， 这些参数 特别是触点回跳及稳定时间 对继 电器通 过额定 负 载是很 重要 的。 仪 器 仪 表 与 检 测 技 术 自 动 化 技 术与 应 用 2 0 1 1 年 第3 0 卷 第6 期 n s t r ume n t a t i on an d Mea s u r men t 当改变 继 电器 励磁 电压时 ， 使继 电器发生 触头初 次 吸合时 不实吸合 的励磁线圈两端电 称为一 一 次吸合电 压 ， 发生一 次吸合 时的 电压称 为 二 次吸合 电压 3。一 般 来说 ， 二次 吸 合 电压是 继 电器 出 f 时 检验 时 的考 核 标 准 ， 在部 队维护 中只检杏一 次吸 合 电压 。 接触 电阻是飞机 电气附 件的重要参数 ， 也是部 队在 工作 中要重 点维护的 内容 ， 对接触 电阻的测量 也是二线 维护 工 作 ， 本课 题 选 用高 精嚏 毫 欧表 测量 继 电器 、开 关、按钮的接触 电阻， P L C直接 通过毫欧表的数字接 口 读取接 触 电阻值 并记 录 。 3 系统 的硬件设计 系统 以 0 M R 0 N 的 C l l I _ 【为核心 ， 触摸 瞬选 用 OMRO Nfl N S 8 一 T V 0 0 B E C V 2 ， 高精度可调 电源选 用朝 阳电源 0 3 6 V可调 ， 毫欧表选 用 AT 5 1 0 L型带数字接 口 毫欧表 ， 量程 l L I 2 0 0 2 ， 基 本精 度 0 ． 1 ％。 飞 机 起 动 附 件 综 合 检 测 仪 的 硬 件 结 构 图 如 l所 示 电源及谴波模块 液晶触摸屏 竺 皇 堡 皇 墅 ．， 。 丽 横 块 带 继电器触点 可 编 程 控 制 器 PLC 嚣 }{ 电 器 线 图 1 飞机起动附件综合检测仪结构 图 本 系统可 分为两 个测试单元 ， 分 别完成继 电器 参数 和触点接触 电阻的检测 ， 参 数的检测 显示 在液 晶触摸 屏 ，高精度可 嘣电源 0 3 6 V 由电源 的旋钮调节 。 3 ． 1 继 电器／ 接触器检测单元 {要 功能 1 吸合电压 的测量 PI c控制高精度可调 电源给继电器线圈加电I I ， 继 电器触点通过 I ／ O模 块接 入 P I C， 动升高可调 电源 电 压， P LC检测触点吸合动作 上升沿 并记录吸合时可调 电源 的 电压值 ． 注 意吸合 电压 的检测 不检 测吸合 时间 ， 因为吸合时间的起点无法准确检测。 检测 时继 电器触 点会发 q t 次 吸合 ， 记录第 次 吸合 时 一 } 升滑 的 呵峒 电源的 电压值 。吸合 电压测量接 线 图如 图 2所示 。 图 2 吸合电压测量接线图 2 断开 电 的测毓 断开 电压接线 力 ’ 式和吸合 电 l卡 }{ 同 ， l ， I C控制高精 度可 凋电源 给继 电 线圈加 电 ， 继 电器 触点接 触后 ， 手 动降低 可凋 电源 电 ， I ’ I C检测触 点断7 1 动作 F降沿 并记 录 吸合 时可调 电源 的 电 值 。 3 吸合动作时 间的测量 测量 动 lf 乍 时间时 ， 酋先 P LC控制高精度可调 电源断 开继 电 线 圈的供 电 ， 人 1 调 i J I , ,3 ‘ 精 度 叮凋 电源在某个 吸合 电 ， 一 般需要 定的几 个 电 伉 足 2 0 V、2 5 V、 2 7 V、2 8 V等 ， 按下触摸 屏j 二 的 “ 吸合动 作时间测试”按 键 ， P I C记录 此时的设 定 电压值 。 井控制高精 度可调 电 源给继 电器线 圈供 电 ， 同时启动 l I I I S 一 时器 ， P I C的 I ／ O模 块检测继 电器触点 的吸合动 作f 升沿 ， 一 日 ． 继 电 器触 点接通 ， 记录‘ 次吸 合l 时的吸合时 问 ， 滤波掉 第 ■ 次吸 合 ， 这就是 继 电器 的 吸合动 作时I 1 _J J 。 4 触点接 触 电阻的测量 触点接触 电阻 的测量垌毫 欧表 完成 ， 毫欧 衷的量程 1 u￡ 2 0 0 。毫 欧表带 2 3 2 数字接 f ， P LC可 以直接 读 出接触 电阻的测量 值 。 3 ． 2 开关／ 按钮和自动保护开关测试单元 主 要 功 能 测 试开 关 ／ 按 钮和 自动 保护 开 关触 点 接 触 电阻。接 线方 式和 继 电器触 点 电阻测量 的接 线方 式 lf 目 。 4 系统软 件设计 4 。 1 P L C 软件设计E s ] [ 6 3 在软 件程序 设计 【 } l ， 采用 P I C梯 形图语言设计 。基 本思路是 分模块处理吸合电 检测、断开电压检测、 吸合动 作 时间检 测和 接 触 电阻检 测 。其 中测试 继 电器 T e c h n iq u e s o f A u t o ma t io n＆A p p lic a t io n s I 6 5 竺 一 一 睡 一 毫 欧 表 自 动 化 技 术与 应用 2 0 l 1 年 第3 0 卷 第6 期 仪 器 仪 表 与 检 测 技 术 I ns t r u men t a t i o n an d Mea s ur men l 吸合动作时间和断开电压软件流程 图如图 3所示。 图3 测试继 电器吸合 时 间和断开 电压软件流程 图 4 ． 2 触摸屏人机交互界面设计 检测仪的各项参数的显示记录用触摸屏完成 ， 触摸 屏选 用的是 NS 8 - T V 0 0 B E C V2 彩色触摸屏。N S 系列 是 O MR ON的多功能、高性能的触摸屏 ， 具有兼容性强、 简单绘 图等特点 。在 NS触摸屏 中， 白带打 印模块 ， 可 以 方便 的实 现数据 的 打 印功能 。 5 测试 结果 选取 电气 附件 中常见 的 HG4 XXX 型继 电器 ， 用 电 气附件综合检测仪测试结果如表 1所示 表 1 H G 4 X X X型继 电器的测试结果 、、 、 砌 参数 设置的吸台电压 v 吸台时间 m s 断开电压 V 接触电阻 O 绻 疃嚣、 ＼ H G 4 X X X 2 8 5 V 5 5 7 8 3 2 8 H G 4 X X X 2 7 5 V 7 3 8 5 2 5 4 H G 4 X X X 2 5 5 V 6 8 7 9 2 2 9 通 过实验 可 以看 出 ， 本课题设 计 的电气 附件 测试 系 统完全可 以满足设 计需 求 ， 不仅 能够很好 地实现 多参数 集中式测试 ， 而且选用工业上应用成熟的设备 ， 使检测 仪稳定 可靠 。在 测试结 果精度方 面 ， 能够保证 部 队所 要 求 的 5 ％ 精度 要求 。 6 结束语 以P L C为核心设计的飞机 电气附件综合检测仪 ， 解 决 了传统电子电路设计在部队使用中故障率高 ， 维护困 难 的 问题 ， 实 现 了电气 附件 的集 成化 测试 ， 在满 足要 求 的前提 下大大缩短 了开 发周期 。此 外 ， 基于 P L C的飞机 电气附件综合检测仪还具有 以下优点 1 可扩展性高 ， 可 以根据 部队维护工作 的需 求 ， 在 不 改变 硬件 电路 的基 础 上扩展 系统 的功 能 。 2 把传统的数码管显示模式升级为彩色触摸屏显 示 ， 各项 参数 和操纵 要求 更加直 观 清晰 ， 受 到部 队维 护 人 员 的欢迎 。 该检测仪经使用证 明， 各项指标均满足要求， 具有 很 好 的军 事 经济价 值 。 参考文献 【 1 ]李孝 臣， 李冰 ， 翟国富等 ． 航天 电磁继 电器稳定时间测试 方法⋯ ． 低压 电器 ， 2 0 1 0 ， 6 l l l 3 ． 【 2 】冯晓． 基于ARM的智能继电器测试系统的设计与研究 l D ] ． 硕士学位论文 ， 2 0 0 9 ， 东华大学 ． [ 3 ] 赵桂平 ， 邵武 ． 继 电器 时 间参 数的测试[ J 】 ． 机 电元件 ， 2 0 0 5 ， 1 3 8 4 2 ． [ 4 】刘天羽， 胡晓光， 李险峰等． 基于AVR单片机 S F 6密度 继电器校验仪的设计【 J J ． 仪器仪表装置， 2 0 1 0 ， 1 1 1 0 l 3 ． 【 5 】晏 良俊 ， 朱琥 ． 智能型低压 电动机综合保护器 的研究与 开发【 J J ． 自动化技术与应用， 2 0 1 0 ， 9 l 1 1 1 1 3 ． 【 6 】杜太 行， 齐玲 ， 李雪等 ． 基于 单片机 的电磁继 电器参数检 测 系统 的研 究 ． 低压 电器 ， 2 0 0 9 ， 1 7 1 6 l 8 ． 作 者 简介 郝世 勇 1 9 6 9一 ， 讲 师 ， 硕士 ， 从 事航 空电气技 术 及 电气 维 修 工程 的教 学 与 研 究 工作 。