PLC在某產品測試設備中的應用

吳金偉

可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller，縮寫PLC），是隨著技術的進步與現代社會生產方式的轉變，為適應多品種、小批量生產的需要，產生、發展起來的一種新型的工業控制裝置。本文著重討論如何運用PLC可編程控制技術與觸摸屏應用技術，研制一臺可靠性高、易維護，重量輕的便攜式測試設備。

PLC簡介

PLC是傳統的繼電器技術和計算機技術相結合的產物，所以在工業控制方面，它具有繼電器控制或通用計算機所無法比擬的特點。具體表現在它具有可靠性高抗干擾能力強，硬件配套齊全、功能完善，適用性強，易于安裝、調試、維修，體積小、重量輕，面向控制過程的編程語言，清晰直觀，容易掌握等特點。其次，傳統的繼電器控制只能進行開關量的控制，而PLC既可進行開關量控制，又可進行模擬量控制，還能與計算機聯成網絡，實現分級控制。PLC與繼電器控制系統相比主要有以下幾點區別：

組成的器件不同

繼電器控制線路是由許多硬件繼電器組成的，而PC則是由許多“軟繼電器”組成。傳統的繼電器控制系統本來有很強的抗干擾能力，但其用了大量的機械觸點，因物理性能疲勞，塵埃的隔離性及電弧的影響，系統可靠性大大降低。PLC采用無機械觸點的邏輯運算微電子技術，復雜的控制由PLC內部運算器完成，故壽命長、可靠性高。

觸點的數量不同

繼電器的觸點數較少，一般只有48對，而“軟繼電器”可供編程的觸點數有無限對。

控制方法不同

繼電器控制系統是通過元件之間的硬接線來實現的，控制功能就固定在線路中。PLC 控制功能是通過軟件編程來實現的，只要改變程序，功能即可改變，控制非常靈活。

工作方式不同

在繼電器控制線路中，當電源接通時，線路中各繼電器都處于受制約狀態，在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環掃描接通中，每個“軟繼電器”都受制約接通的時間是短暫的。

系統設計

根據需求，我們需選用至少有21路輸入控制口、30路輸出控制口且輸出回路為繼電器輸出的PLC作為主控單元，以實現對機載告警系統告警信號的單路測試自檢測試及自動測試，為此我們選用了日本三菱公司FX2N-64MR-001型PLC，它具有32路輸入32路輸出口。由于FX2N系列PLC的輸入電流是DC24V7mA，使其0N時需要4.5mA以上，使其OFF時，需要1.5mA以下，所以需將控制盒輸出的正信號轉換為負信號后方可接入PLC輸入口進行回采頻率參數中警告級的音頻為調制信號，需要采用解包絡技術將低頻信號與1200Hz的高頻信號分離。故硬件電路可分為PLC主控硬件電路、輸入接口的調理電路及解包絡電路。

電源

我們選用了航天長峰朝陽電源有限公司4NIC-QQ經濟型輕系列開關電源，該電源具有低噪音、高效率、性價比高、體積小、重量輕等特點;該電源在測試設備中的主要作用：為被測產品提供電源和信號電壓。

PLC

我們選擇了FX2N-64MR-001型PLC。FX2N-64MR-001型PLC的參數：市電輸入，24V輸出;I/O總數為64路;內置式24V直流電源，24V、400mA直流電源可用于外圍設備，如傳感器、觸摸屏或其它元件。

觸摸屏

觸摸屏采用臺灣威綸通MT6070iH，主要參數：電源輸入為（24±20%）V，400 MHZ CPU.64MB內存：顯示尺寸為7寸;2個C0M端口，1個USB2.0接口，1個USB下載線接口

其主要作用如下：1.可實時顯示設備和系統的運行狀態;2.通過觸摸向PLC發出指令和數據，再通過PLC完成對系統或設備的控制。

輸入接口的調理電路

產品的輸出信號的電壓在不工作時有兩種，一種為27V正電壓、一種為0V低電壓，FX2N系列PLC的輸入電流是由可編程控制器內部的DC24V電源供給的。因此，用外部電源驅動光電開關等傳感器時，該外部電源的電壓應為24V±4V，傳感器的輸出晶體管應為NPN開集電極。

解包絡電路

解包絡電路主要由光耦隔離電路、與非施密特觸發器、可再觸發單穩態觸發器等組成。

觸摸屏的軟件設計

在計算機上通過EB8000專用軟件，建立工程文件進行畫面設計，可通過離線模擬或在線模擬進行調試，合格后通過專用USB下載線到觸摸屏中。

PLC程序設計

該測試設備的PLC程序由GX- Developer專用編程軟件進行設計，然后通過編程電腦下載到PLC進行聯機調試，合格后即可使用。

本測試系統的觸摸屏中各傳感器信號測試開關按鈕按下后，PLC中的中間繼電器通過與觸摸屏的關聯，就可以控制PC的輸出繼電器從而給產品加載模擬信號，達到測試要求。

系統的結構設計

我們采用了一個便攜式、帶提手的儀表機箱。觸摸屏和電壓、電流表安裝在前面板上便于觸摸屏的使用：測試接口被安裝在后面板上，通過測試電纜和待測成件相連，機箱內部只有一體化電源、PLC以及內部電纜，結構簡單，便于維護。

在產品測試設備中采用PLC與觸摸屏，提高了整個系統的自動化程度和硬件檔次，由于整個測試設備的硬件簡單，所以維護起來很方便，該測試設備還具有性能可靠、界面友好和系統可擴展的特點，只需要對軟件進行適當的更改就可以滿足其他型號產品的測試，通過PLC在產品測試設備中應用的研究，也使我們對觸摸屏與PLC控制系統更加了解。

（作者單位：航空工業洪都制造工程部）

【參考文獻】

[1]求是科技著.plc應用開發技術與工程實踐[M].人民郵電出版社，2005.

[2]張運剛等著.從入門到精通——三菱FX2N ?PLC技術與應用[M].人民郵電出版社，2007.