PLC在微电机测试中的运用范文

《电气时代》2014年第五期

一、PLC在测试系统中的应用

1.机电时间常数的测试电动机的机电时间常数是指电动机起动达到稳定转速的63.2%所经过的时间。现以某型电动机机电时间常数测试为例，其机电时间常数要求小于15ms。原始测试时间常数的方法是将使能信号线与地线靠点触的方式连接，同时使用示波器50ms采样周期进行波形采集，再用标尺找到稳定转速63.2%的位置，查看对应时间，如图3所示。可以发现，靠点触的方式测试电动机起动电压的方法既不安全也不规范，信号采集需要检验员在捕捉到波形的瞬间按下暂停键，整个操作过程复杂，精度不高。使用PLC则免去了这些顾虑，将使能信号接到I/O的输出口，在触摸屏设置使能信号开关，通过单击自锁开关，将使能信号和地信号连接到一起，电动机起动。波形的采集使用到PLC的超高速定时器。欧姆龙PLC具有16个精度达到1ms的超高速定时器，从电动机起动开始，每经过1ms采集1个速度反馈信号，共采集16ms。2s后，电动机运行稳定，记录下此时的速度反馈信号U1，将之前保存的转速值逐一与U2(=U1×63.2%)比较，会发现U2介于1ms内2个相邻记录值之间。应用数据采集信号理论，2个记录值之间的波形弧度较小，且系统对此精度要求不高，可以将2点间视为直线，按照对应比例关系，算出被测电动机的机电时间常数。

2.死区电压的调控本测试系统采用触摸屏指轮开关进行死区电压的调控。死区电压是调速电动机在加载状态下，介于正反转之间怎样调速均不转动的供电区间，每台电动机的死区电压均有区别。即使在低转速下靠一个数一个数试验，过程仍较为烦琐。所以本系统应用指轮开关功能，分3个电压等级（1V、0.1V、0.01V）进行微调，以方便实现死区电压的调控。调速信号微调按钮如图4所示。不过指轮开关每一个等级无法进位和退位，于是设计加载和减载按钮覆盖在指轮开关上，完善了其功能。

3.PLC对于加载的微控本测试系统可以采用触摸屏指轮开关进行加载的微控，方法与死区电压的调控相同。也可以选择PLC自动加载的方式。出于对磁滞制动器、传感器和被测电动机使用寿命的考虑，加载过程需要缓慢稳定完成，以免瞬间转矩值过大造成仪器设备的损伤。经过测试，磁滞制动器达到额定转矩40N•mm时，需要PLC提供6V左右的电压，可按照图5流程图编程微控加载过程。

4.数据采集的算法改进由于固定被测电动机、传感器和磁滞制动器的夹具无法精确地保证三者的同轴度，电动机在加载运行状态下，传感器输出的部分数据会有些超差。所以数据采集后的处理是电性能参数在触摸屏上显示前必不可少的一步。首先采用的是累加求平均值的方法。在这种方式下，转速和转矩的显示1s更新1次即可。所以利用高速计数器，在1s内采集100个信号求平均值，显示精度达到0.5%左右，但与便携式转速表的0.1%相比，精度还是不够。应用了去除最大值和最小值的改进算法，由于采集数据量较大，而且要去除多个极值点才能体现效果，算法涉及到多次排序，编程量较大。PLC程序里有区间过滤指令，设定过滤区间和基准点，凡是超出区间的采样点均舍去，累加100个点求平均值，过滤区间范围越窄，显示精度越高，反之则稍低。但应用此指令有一个弊端，就是当电动机转速突然大幅改变时，实时显示值也需要逐个区间地改变，反应速度较慢。为解决以上情况，设定多个过滤区间。当新处理的数据与前1s显示的数据相差不大时，应用窄范围区间；当新处理的数据与前1s显示的数据相差较大时，应用较大范围区间；当新处理的数据与前1s显示的数据相差很大时，应用宽范围区间。此种方法解决了数据显示过慢的问题。

二、结束语

采用模块化、智能化和自由组合化的测试系统正是电动机生产企业和测试单位所希望和渴求的，也是未来测试仪器的必然发展趋势。按照本文原理及技术解决方案研制的微电动机测试系统，经过实际检测，大幅改进了微电动机的测试工作，能够保证测试精度，可以达到预期目标。

作者：刘景超徐良孙德龙张彦修范正鑫单位：沈阳兴华航空电器有限责任公司