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陈小义1 杨翔2
泰州市产品质量监督检验所 江苏泰州 225309
摘要：以手动和气动为主的低压电器检测系统的效率低、可靠性不高，已经越来越不适合当今工业的发展需求。而由于可编程控制器的技术发展，利用智能检测系统实现自动控制已经成为低压电器检测系统的发展趋势。本文从低压电器智能检测系统的机械设计、电气控制设计以及下机位控制设计等方面入手，对低压电气智能检测系统进行研究。
关键词：低压电器；智能检测；自动控制；PLC
1 低压电气智能检测系统的必要性
在电器工业中，低压电器发挥着十分重要的作用，在开关、指示、控制、保护等方面都有重要应用。据统计，21世纪的第一个十年里，我国每年需要新增低压电器量达到8.4亿件，而且其需求量呈递增趋势。可以说，低压电器行业的发展是国家先进制造业和装备自动化发展的重要基础。因此，低压电器生产的评价体系、检测方式显得尤为重要。传统的手动进行低压电器检测导致检测结果的随机性大，特别是在低压电气种类不断增加的情况下，传统方法的局限性更加突出。因此，研发先进的智能检测系统，对于避免手动操作的随机性、增加检测的品种和规格，进而提高产品的检测效果，具有十分重要的意义。
2 低压电器智能检测系统的设计
2.1 机械系统设计
2.1.1 装夹机构
装夹机构是智能检测系统可以根据待测产品的特点进行自动固定，便于对待测产品进一步操作。待测产品一般包括方形和圆形两种，方形产品通过限定其三个移动方向以及转动自由度来固定，圆形产品则依据技术要求的六种固定尺寸提前在安装板上进行打孔。
2.1.2 定位机构
定位机构是通过传感器提供的位置数据，利用电机、丝杠、导轨实现移动单轴位置的调整，利用电摆缸实现转动单轴位置的调整。
2.2 电气控制系统设计
图1 电气控制系统
如图1是电气控制系统，PLC负责对整个控制过程的实现，并可以将相关信号发送给触摸屏信息处理模块，通过触摸屏可以实现操作力矩、通电时间、实现次数等参数的设置，并实时显示检测系统的工作状态，提高设备运行的可靠性。
2.2.1 PLC选型
（1）对于只需要开关控制需求的设备，可以选用具备计数、定时、逻辑处理能力的PLC，对于需要模拟量控制的设备，可以选用带有数/模转化的PLC；而对于需要复杂控制系统的如实现PID运算、闭环控制等可以选用较高档的PLC。
（2）PLC的输入/输出点需要留出部分以作备用，所以需要根据系统所需的开关、指示、执行等输入输出设备的数量确定PLC的输入/输出点数。
2.2.2 电动执行器选型
根据应用场景的不同，电动执行器可以选用电缸式或电滑台式。电缸式一般用于传送和推压，电滑台式一般用于定位和搬运。
2.2.3 交流伺服系电机的选型
交流伺服电机的选型需要根据工作环境、转速要求等进行选择，主要有位置控制模式、速度控制模式和转矩控制模式等三种。
2.3 下位机控制系统设计
图2 PLC程序设计流程
如图2是PLC程序设计流程。具体包括以下几个方面：
（1）前期准备：前期准备是对被控设备的电气特性和机械特性做充分的了解，对系统的要求进行分析。
（2）程序流程图设计：在进行程序流程图设计时，要根据系统机构的执行逻辑关系进行设计，对于复杂的控制系统，可以分模块进行设计后在进行顶层设计。
（3）程序编写：程序的编写是根据流程的先后顺序进行开发的。程序编写时，应当尽可能保证程序的可移植性，并且对于编写过程中的关键部分应当进行注释，以便阅读。
（4）模块调试：完成程序编写后，可以将各个模块下载到PLC中进行测试，对于出现的问题进行修改，直至程序完全正常为止。
（5）联机调试：将调试好的程序模块连接到一起，做整体调试，以保证设计到达最终需要的效果。
（6）文档整理：这一步是将整个系统的开发过程进行整理总结，以为之后的程序修改、扩展、移植提供方便。
3 系统测试
3.1 PLC的调试
（1）电滑台测试：对控制系统进行供电，然后通过控制面板控制电滑台的三个轴向是否能够正常工作。
（2）电机测试：在供电条件下，检测定位机构能否完成定位，在手动控制的条件下电机是否可以实现正反转。
（3）手动模拟测试：在手动模式下通过操作面板上的按钮开关，观察定位机构和执行机构能否正常工作，如果可以，则说明线路的连接是正常的，否则，需要排除线路故障。
（4）自动模式测试：自动模式是对逻辑控制进行测试，以检测程序是否达到预期效果。为了保证系统在不同状态下能够正常工作，可以模拟异
泰州市产品质量监督检验所 江苏泰州 225309
摘要：以手动和气动为主的低压电器检测系统的效率低、可靠性不高，已经越来越不适合当今工业的发展需求。而由于可编程控制器的技术发展，利用智能检测系统实现自动控制已经成为低压电器检测系统的发展趋势。本文从低压电器智能检测系统的机械设计、电气控制设计以及下机位控制设计等方面入手，对低压电气智能检测系统进行研究。
关键词：低压电器；智能检测；自动控制；PLC
1 低压电气智能检测系统的必要性
在电器工业中，低压电器发挥着十分重要的作用，在开关、指示、控制、保护等方面都有重要应用。据统计，21世纪的第一个十年里，我国每年需要新增低压电器量达到8.4亿件，而且其需求量呈递增趋势。可以说，低压电器行业的发展是国家先进制造业和装备自动化发展的重要基础。因此，低压电器生产的评价体系、检测方式显得尤为重要。传统的手动进行低压电器检测导致检测结果的随机性大，特别是在低压电气种类不断增加的情况下，传统方法的局限性更加突出。因此，研发先进的智能检测系统，对于避免手动操作的随机性、增加检测的品种和规格，进而提高产品的检测效果，具有十分重要的意义。
2 低压电器智能检测系统的设计
2.1 机械系统设计
2.1.1 装夹机构
装夹机构是智能检测系统可以根据待测产品的特点进行自动固定，便于对待测产品进一步操作。待测产品一般包括方形和圆形两种，方形产品通过限定其三个移动方向以及转动自由度来固定，圆形产品则依据技术要求的六种固定尺寸提前在安装板上进行打孔。
2.1.2 定位机构
定位机构是通过传感器提供的位置数据，利用电机、丝杠、导轨实现移动单轴位置的调整，利用电摆缸实现转动单轴位置的调整。
2.2 电气控制系统设计
图1 电气控制系统
如图1是电气控制系统，PLC负责对整个控制过程的实现，并可以将相关信号发送给触摸屏信息处理模块，通过触摸屏可以实现操作力矩、通电时间、实现次数等参数的设置，并实时显示检测系统的工作状态，提高设备运行的可靠性。
2.2.1 PLC选型
（1）对于只需要开关控制需求的设备，可以选用具备计数、定时、逻辑处理能力的PLC，对于需要模拟量控制的设备，可以选用带有数/模转化的PLC；而对于需要复杂控制系统的如实现PID运算、闭环控制等可以选用较高档的PLC。
（2）PLC的输入/输出点需要留出部分以作备用，所以需要根据系统所需的开关、指示、执行等输入输出设备的数量确定PLC的输入/输出点数。
2.2.2 电动执行器选型
根据应用场景的不同，电动执行器可以选用电缸式或电滑台式。电缸式一般用于传送和推压，电滑台式一般用于定位和搬运。
2.2.3 交流伺服系电机的选型
交流伺服电机的选型需要根据工作环境、转速要求等进行选择，主要有位置控制模式、速度控制模式和转矩控制模式等三种。
2.3 下位机控制系统设计
图2 PLC程序设计流程
如图2是PLC程序设计流程。具体包括以下几个方面：
（1）前期准备：前期准备是对被控设备的电气特性和机械特性做充分的了解，对系统的要求进行分析。
（2）程序流程图设计：在进行程序流程图设计时，要根据系统机构的执行逻辑关系进行设计，对于复杂的控制系统，可以分模块进行设计后在进行顶层设计。
（3）程序编写：程序的编写是根据流程的先后顺序进行开发的。程序编写时，应当尽可能保证程序的可移植性，并且对于编写过程中的关键部分应当进行注释，以便阅读。
（4）模块调试：完成程序编写后，可以将各个模块下载到PLC中进行测试，对于出现的问题进行修改，直至程序完全正常为止。
（5）联机调试：将调试好的程序模块连接到一起，做整体调试，以保证设计到达最终需要的效果。
（6）文档整理：这一步是将整个系统的开发过程进行整理总结，以为之后的程序修改、扩展、移植提供方便。
3 系统测试
3.1 PLC的调试
（1）电滑台测试：对控制系统进行供电，然后通过控制面板控制电滑台的三个轴向是否能够正常工作。
（2）电机测试：在供电条件下，检测定位机构能否完成定位，在手动控制的条件下电机是否可以实现正反转。
（3）手动模拟测试：在手动模式下通过操作面板上的按钮开关，观察定位机构和执行机构能否正常工作，如果可以，则说明线路的连接是正常的，否则，需要排除线路故障。
（4）自动模式测试：自动模式是对逻辑控制进行测试，以检测程序是否达到预期效果。为了保证系统在不同状态下能够正常工作，可以模拟异