項(xiàng)肇宏

（上海機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心，上海 201805）

0 引 言

汽車在人們的生活中是一種不可缺少的交通工具，而汽車及零部件的質(zhì)量對(duì)行車安全至關(guān)重要，因此對(duì)汽車零部件的各種性能試驗(yàn)必不可少。

由于汽車零部件的種類非常繁多，而且各種零部件工作狀況不一樣，因此各種零部件的試驗(yàn)要求和控制方式也不同。為了方便地對(duì)不同控制對(duì)象進(jìn)行特殊的連接和試驗(yàn)參數(shù)顯示，我們自行研制了這臺(tái)可編程多功能試驗(yàn)控制器。

1 PLC的工作原理及特點(diǎn)

可編程序邏輯控制器是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，通過將開關(guān)信號(hào)輸入到PLC輸入點(diǎn)， PLC通過人們事先由電腦寫入 PLC內(nèi)的程序（梯形圖），由輸出點(diǎn)根據(jù)程序要求輸出相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)，開關(guān)信號(hào)就象繼電器開關(guān)信號(hào)一樣控制帶動(dòng)電器動(dòng)作。具有順序、周期性工作的特性，從應(yīng)用角度看，PLC具有以下特點(diǎn)：

（1）可靠性高。輸入輸出均采用繼電器或光電耦合器件。

（2）體積小。大規(guī)模的集成電路，軟件編程代替硬連線。

（3）通用性好。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，有CPU模塊、通訊模塊、模擬量輸入/輸出模塊等，可以根據(jù)不同的控制系統(tǒng)靈活地選擇不同的模塊。

（4）使用方便。PLC內(nèi)部有許多模擬的中間繼電器、執(zhí)行繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器及其它特殊繼電器，通過編程可以實(shí)現(xiàn)以前繁瑣電路接線，減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量，使用靈活方便。

目前 PLC已被廣泛用于工業(yè)自動(dòng)控制和產(chǎn)品試驗(yàn)的自動(dòng)控制中，特別是PLC控制器配合專用的觸摸顯示屏，可方便進(jìn)行“人機(jī)對(duì)話”，輸入并顯示控制(試驗(yàn))狀態(tài)和參數(shù)。

雖然PLC控制器不同于繼電器控制電路，避免根據(jù)控制電路設(shè)計(jì)要求，專門配置各種繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，進(jìn)行繁瑣電路接線制作，但總免不了對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行特殊的連接等。為了方便對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行特殊的連接和試驗(yàn)參數(shù)顯示，利用PLC技術(shù)制作了可編程多功能試驗(yàn)控制器。

2 可編程多功能試驗(yàn)控制器

可編程多功能試驗(yàn)控制器如圖 1所示，主要元件為三菱FX-1N系列PLC，該型號(hào)產(chǎn)品有14個(gè)輸入點(diǎn)(X0～X15)，10個(gè)輸出點(diǎn)(Y0～Y11)，為了使控制器更有利于試驗(yàn)操作及與試件的連接，對(duì)可編程多功能試驗(yàn)控制器作了以下的設(shè)計(jì)制作。

（1）輸出部分。三菱PLC的10個(gè)輸出點(diǎn)全部連接繼電器，由繼電器常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)引到可編程多功能試驗(yàn)控制器背面的大電流接線柱上，主要是為了增加設(shè)備的抗負(fù)載能力，保護(hù)元件PLC的輸出觸點(diǎn)，另外還便于與試件連接。為了更進(jìn)一步提高繼電器的抗負(fù)載能力，每只繼電器的3組10A常開常閉觸點(diǎn)全部并接，使繼電器的抗負(fù)載能力增加1倍以上。為了增加可編程多功能試驗(yàn)控制器的220V交流控制部分，在PLC的輸出點(diǎn)Y10～Y11上再并接2個(gè)繼電器，用于交流220V輸出控制，AC220V輸出時(shí)用了2個(gè)面板式交流單相插座。

（2）輸入部分。利用音響喇叭的 14個(gè)接線扣連接到PLC的X0～X15輸入點(diǎn)上，這種接線便于與試驗(yàn)控制的輸入信號(hào)連接，如接近開關(guān)、光電開關(guān)等；另一方面用14個(gè)小開關(guān)將PLC的14個(gè)輸入點(diǎn)同時(shí)并接到可編程多功能試驗(yàn)控制器正面（操作面），用于試驗(yàn)的操作及模擬試驗(yàn)信號(hào)開關(guān)作程序調(diào)試用。

（3）計(jì)數(shù)顯示部分。雖然PLC本身帶有許多計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，但由于它們本身不能顯示，且一般計(jì)數(shù)器沒有記憶功能，若發(fā)生斷電，PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器全部復(fù)位，因此安裝計(jì)數(shù)顯示器是非常必要的。用2個(gè)可預(yù)置數(shù)值的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)信號(hào)利用與 PLC輸出點(diǎn)并接的繼電器的觸點(diǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)，試驗(yàn)時(shí)把計(jì)數(shù)信號(hào)通過Y6或Y7引入到計(jì)數(shù)顯示器，計(jì)數(shù)顯示器的常開觸點(diǎn)同樣利用音響喇叭的接線扣連接到控制器背面的輸入信號(hào)連接扣上，用作計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)值的控制用。

（4）工作狀態(tài)指示。用 10只發(fā)光二極管，并接在輸出繼電器上，并串接限流電阻，繼電器線圈兩端一定要接續(xù)流二極管，通過二極管的發(fā)光情況可知整個(gè)控制器的輸出工作狀況。

（5）其它?？删幊潭喙δ茉囼?yàn)控制器內(nèi)應(yīng)該安裝1個(gè)5A以上的12V直流開關(guān)電源，此電源一方面可作為 10只發(fā)光二極管供電電源用，以減輕三菱PLC自身帶有的DC24V負(fù)荷壓力；另一方面此12V電壓通過接線柱安裝在可編程多功能試驗(yàn)控制器背面，可作為小功率試驗(yàn)電源用。

3 可編程多功能試驗(yàn)控制器在電動(dòng)搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)中的應(yīng)用

3.1 電動(dòng)搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行模式

電動(dòng)搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)運(yùn)行模式如圖2所示，在上限位置堵1s，1/3位置停1s，下限位置堵1s，每次循環(huán)的最后 1次上限位置停12s，此電動(dòng)搖窗機(jī)裝有PTC熱保護(hù)裝置，當(dāng)電機(jī)受熱保護(hù)時(shí)一定要切斷電機(jī)電源，使電機(jī)冷卻后再恢復(fù)通電，電機(jī)才能恢復(fù)正常工作，電動(dòng)搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)時(shí)的循環(huán)次數(shù)可方便設(shè)置。

搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)時(shí)接近開關(guān)的放置，如圖 3所示。

當(dāng)轎車風(fēng)窗玻璃處于上極限位置時(shí)，鋁箔與上限位置接近開關(guān)接近，X0通；

當(dāng)轎車風(fēng)窗玻璃下降1/3位置時(shí)，鋁箔與1/3位置接近開關(guān)接近，X1通；

當(dāng)轎車風(fēng)窗玻璃處于下極限位置時(shí)，鋁箔與下限位置接近開關(guān)接近，X2通。

3.2 電動(dòng)搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)工作原理

搖窗機(jī)的接線如圖4所示，當(dāng)Y0通時(shí)，電源正極經(jīng)Y0常開觸點(diǎn)到電機(jī)a端，電源負(fù)極經(jīng)Y0常閉觸點(diǎn)到電機(jī)b端，假設(shè)此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)；反過來當(dāng)Y1通時(shí)，電源正極經(jīng)Y0常開觸點(diǎn)到電機(jī)b端，電源負(fù)極經(jīng)Y0常閉觸點(diǎn)到電機(jī)a端，此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，風(fēng)窗玻璃就能上下運(yùn)動(dòng)了。

根據(jù)電動(dòng)搖窗機(jī)壽命試驗(yàn)的要求編制出相應(yīng)的PLC梯形圖，程序流程如圖5所示。X15為搖窗機(jī)試驗(yàn)的啟動(dòng)和停止開關(guān)，X10為搖窗機(jī)手動(dòng)下降開關(guān)，X11為搖窗機(jī)手動(dòng)上升開關(guān)，均為方便搖窗機(jī)安裝調(diào)試用。

搖窗電機(jī)裝有熱保護(hù)器，以保護(hù)搖窗電機(jī)電流過大或其它原因使搖窗電機(jī)過熱時(shí)，熱保護(hù)器能自動(dòng)切斷試驗(yàn)電源，保護(hù)電機(jī)不至于過熱而燒毀。當(dāng)電機(jī)停止運(yùn)行30s時(shí)，PLC電路就判別熱保護(hù)器的保護(hù)作用使電機(jī)斷電停止運(yùn)行，切斷整個(gè)供電電源持續(xù)30s后再恢復(fù)供電，使試驗(yàn)?zāi)芾^續(xù)正常運(yùn)行。軟件編制的過程中，采用了T3和T52個(gè)定時(shí)器進(jìn)行搖窗機(jī)熱保護(hù)器斷開判別。因?yàn)閾u窗機(jī)的熱保護(hù)器斷開存在兩種情況：一是搖窗機(jī)在任意位置發(fā)生斷開，上限位置的接近開關(guān)X0一直沒有信號(hào)，上限位置信息繼電器M0觸點(diǎn)一直處于常閉位置，使定時(shí)器T3通電計(jì)時(shí)判別熱保護(hù)器斷開；二是搖窗機(jī)故障發(fā)生在上限位置的接近開關(guān)X0位置上，上限位置的接近開關(guān)X0一直導(dǎo)通，上限位置信息繼電器M0常開觸點(diǎn)一直處于閉合狀態(tài)，使定時(shí)器T5通電計(jì)時(shí)判別熱保護(hù)器斷開。

4 結(jié) 論

采用 PLC技術(shù)研制的可編程多功能試驗(yàn)控制器能方便地應(yīng)用于汽車零部件的試驗(yàn)中，同時(shí)能很好地適用于不同零部件的試驗(yàn)需求，跟市場(chǎng)上帶觸摸屏的PLC相比，節(jié)約成本的同時(shí)也滿足控制的可靠性和精度要求，在汽車零部件的試驗(yàn)中取得很好的效果。