低压电器（２０１０Ｎｏ１２） ・测试技术・ 新型接触器在线检测自动化系统 傅尚清 （三信国际电器上海有限公司，上海２０１２０９） 摘要：分析了新型接触器在线检测系统的功能，描述了该系统的硬件结构，并结 合新型接触器在线检测，介绍了系统的工作过程及工作原理。最后，对接触器在线检测 的发展进行了初步探索。 关键词：在线检测；接触器；控制系统；执行机构 中图分类号：ＴＭ ５７２文献标志码：Ａ文章编号：１００１－５５３１（２０１０）１２－００２８－０３ 傅尚清（１９６９一）， 女，工程师，研究方 向为低压电器的检 Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｎｅｗ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ 测和质量保证。 Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＡＣ Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ＦＵ Ｓｈａｎｇｑｉｎｇ （Ｓａｓｓｉｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２０９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＡＣ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．ｉｔｓ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａ ｔｙｐｅ ＡＣ ｅｏｎｔａｃｔｏｒ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｏｒｉｇｉｎａｌ ０－ ｐｉｎｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＡＣ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｎｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ；ＡＣ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ０ 引 言 （４）能耗更低，１８．５ ｋＷ的接触器吸持功率 为３０．２ Ｗ，能效等级２级，为节能型接触器； 接触器是一种生产量大、应用面广的电磁控 （５）装配更方便，整个接触器大量采用塑料 制器件，是配电及控制中普遍采用的电器产品。 件，几乎不用工具就可以把接触器装起来，大幅度 我国接触器的生产发展，已经从简单装配、模仿制 提高装配效率。 造的手工作坊式的生产模式向机械化、自动化生 生产效率的大幅度提高，迫切要求相应的工 产模式迈进。 厂检测技术和设备与之配套。本文主要介绍了一 随着世界能源需求的不断增长，同时传统能 种新一代接触器在线检测自动化系统，它使当前 源的不可再生性又决定了能源供应会越来越紧 接触器生产过程需要检测的项目尽可能地集成到 张。人们在不断寻找新能源的同时，也在大力推 此系统中，大幅度提高了生产过程的效率和产品 广节能产品的使用。接触器产品的节能标准ＧＢ 的稳定性。 ２１５１８－－２００８（交流接触器能效限定值及能效等 级》也适时推出。结合此标准及接触器的发展趋 １ 接触器在线检测系统的功能分析 势，三信国际公司与国际著名公司合作开发了新 接触器的工厂检测技术是由继电・接触等单 型接触器。新的接触器与老一代接触器相比具有 机手动操作发展到半自动离线设备为主导，现在 以下优点： 逐步向采用在线检测技术的自动化装备系统转 （１）体积更小，１８．５ ｋＷ的接触器宽度只有 化。而生产过程的在线检测设备是我国低压电器 ４５ ｍｍ； 制造水平与国外相比存在的主要差距，是影响电 （２）使用范围更广，设计工作范围一４０－７０ ｏＣ； 器质量稳定性、一致性的主要原因之一，也是未来 （３）设计寿命更长，ＡＣ３寿命最高达到１００ 技术发展的方向。 万次； 接触器在线检测自动化系统涉及到计算机软 一２８一 ・测试技术・ 低压电器（２０１０１￣ｏ１２） 件工程、工控机控制技术、可调频率高精度大功率 数字化电源、激光技术、气动系统控制、伺服电机 品下料机构等。 接触器在线检测系统还包括测试电源、它们 与电器控制系统、气动控制系统、激光控制系统和 相关的传送系统共同组成整个检测系统。控制系 统硬件结构如图１所示。 控制、网络信息技术等多个方面。在线检测系统 的优点是保证测试精度一致性和稳定性、提高检 测质量、流程的防错性、提高生产效率和数据追述 性，改善生产管理。 接触器在线检测系统的功能主要包括以下内 容： （１）机械特性参数。机械特性包括触头开 距、超程、初压力、终压力和三相主触头同步差等。 上述参数对接触器性能有着极其重要的影响，因 此，对机械特性参数进行检测十分必要。 （２）吸合／释放电压测试。通过对被测产品 线圈上加载电压，检测接触器吸合和释放时的临 界电压。 （３）耗用电流与功率测试。确定接触器耗用 电流、吸合功率和保持功率。 （４）耐压测试。通过对被测产品各测试部位 加载指定的高压，检测产品的耐压性能。一～ ．同 同 Ｕ 冈 网 ＝＿＝＿蒯刮●●一Ｈ ｕⅥ＝ｕ＿］ ＝：＿＝＿＝＿Ｕ Ｕ删 ］～ ； （５）噪声测试。通过对接触器吸合保持阶段 噪声分贝的测量，检测接触器的噪声性能。 （６）通信功能。所有检测数据通过总线传输 到数据库存储，并备有网络数据库读取接口，能 够方便的读取。 一田 Ｕ～ 该在线检测系统，综合考虑了接触器检测的 一 刮驯 一全一妻 需求，使产品在流经在线检测系统时，经历几乎所 有需要的检测项目，全部合格则安全流出，直接进 入激光打标和包装出货。 ２ 接触器在线检测系统的硬件组成 接触器在线检测系统是基于工控机控制的自 动化系统，根据在线检测系统完成功能的不同，工 控机可以同时与最多６４种负责不同的测试和试 验功能的ＰＬＣ双向通信，同时测试结果按照产品 的条形码分别保存。这样就免去了以前多套ＰＬＣ 系统协调工作共同完成测试和试验时可能出现的 干涉故障。当接触器产品测试完成后，就形成了 完整的数据记录，可供接触器生产企业对售出的 产品进行跟踪。 接触器在线检测系统的单元机械机构包括阅 读条形码装置、隔料挡料装置、定位举升装置、线 圈接线端子加电装置、主电路加电机构及不合格 Ｊ二控机 计算机 数据 采集 存储 查询 参数 设置‘ 等 图１控制系统硬件结构 ３ 接触器在线检测系统的工作原理 和工作过程 该测试系统采用产品由装配流水线自动流 人，在传送带上从首道工位开始到最后工位自动 出料流出的方式运行；合格产品自动流人下一工 位，不合格产品由不合格挡料棒挡住，并由气缸送 入不合格品料道缓冲存放区。工艺参数可根据要 求输人、修改、增加并显示。 ３．１机械特性测试 根据浴盆曲线理论，大多数接触器的故障率 为时间的函数，典型故障曲线称之为浴盆曲线，曲 线的形状呈两头高、中间低，早期和寿命末期失效 率都比较高，中间阶段是偶然故障期，失效率较 低。由此可见，为了减少早期失效率，就必须在产 品出厂前进行筛选，以便及早发现、修正和排除故 障。对接触器机械特性的检测是发现早期失效产 品的关键步骤之一。该在线检测系统在第一阶段 就进行了机械特性参数的测量，对接触器进行首 次筛选。 测试产品由传送带传送到该工位进行自动定 位加紧，线圈Ａ１、Ａ２施加指定吸合电压１００％ ， 测试单元由工控机，激光传感器、电压源和压力传 感器组成。激光传感器首先测量产品的初始状 态，工控机控制电压源在接触器两端加电，工控机 同时采样得到触头的通断状态和通断时间，计算 出开距和超程值，同时压力传感器测量出初压力 和终压力和三相同步差，并判断数据是否正确。 一２９一 低压电器（２０１０１￣１２） ・测试技术・ 合格产品自动流入下一工位，不合格产品由不合 格挡料棒挡住，并由气缸送人不合格品料道缓冲 随传送带自动流人下一工位，不合格产品由不合 格挡料棒挡住，由气缸送入不合格品料道缓冲存 放区，并报警。 ３．５噪声测试单元 存放区，不合格品可存放５件，满４件时报警，并 在屏幕进行显示，同时使用光报警。 ３．２释放电压及耗用电流与功率测试 如上一道工位产品检测合格，测试产品则由 如上一道工位产品合格，测试产品就被释放， 随传送带传送到此测试工位，同时进行自动定位 加紧，电源首先自动选定５０ Ｈｚ档位，线圈Ａ１、 传送带传送到该噪音测试工位并进行自动定位。 噪音测试的原理为：通过激光对接触器吸合和保 持阶段铁心的震动进行测量，利用加速规及相关 Ａ２施１００％Ｕ 下进行线圈功耗测试，通过高精度 数字万用表测量线圈耗用电流，并与标准值比较， 判断是否合格，耗用电流乘以１００％Ｕ 即为产品 的功耗显示在界面上。ＰＬＣ调节电压到释放电压 时，接触器应该保持吸合，当电压缓慢下降到直到 检测触头断开时，判断检测产品是否释放（释放 为合格）。在输出电压时，延时２００ ｍｓ通人２４ Ｖ 的信号电压，判断触头是否完全断开。重复吸合、 释放动作二次。并判断是否合格，并在屏幕进行 显示，如合格，电源自动转换到６０ Ｈｚ档位，重复 以上测试，如合格，则释放产品让其进入下一个工 位。 ３．３吸合电压测试 测试产品被传送带传送到该工位并进行自动 定位加紧，电源首先自动选定５０ Ｈｚ档位，线圈 Ａ１、Ａ２施加吸合电压（３０％～１００％）Ｕ ，然后电 压缓慢上升（电压上升的速率和电压间隔时间可 调）直到接触器稳定吸合，ＰＬＣ延时２００ ｍｓ；动作 ６次（次数可调）。检测触头接触可靠性。并判断 是否合格。如合格，电源自动转换到６０ Ｈｚ档位， 重复以上测试。全部合格，产品自动流入下一工 位，不合格产品由不合格挡料棒挡住，并由气缸送 入不合格品料道缓冲存放区。 ３．４耐压检测 测试产品由传送带传送到该工位并进行自动 定位加紧，触头闭合由机械装置顶紧。耐压仪功 率５００ Ｗ。Ｕ＝３ ５００ Ｖ（１ ０００～５ ０００ Ｖ），时问１ ｓ （０～６０ ｓ），剩余电流５０ ｍＡ（０—１００ ｍＡ）。耐受 电压、剩余电流及动作时间可人工设置。其耐压 施加部位为： （１）触头断开时。同极进线与出线之间。 （２）触头闭合时。相邻触头之间、触头对线 圈、线圈对地、触头对地等。 施加电压为１ ５００ Ｖ／ｓ，合格产品自动释放， 一３０一 仪器，转换为接触器的噪声，输出产品的噪声分贝 并判断是否超出设定的范围。 噪声测试台由激光测试发射器、数据采集系 统、电压调试系统、数据处理系统等组成；其工作 过程是：测试产品定为后，线圈触头加电。激光测 试发射器发射一股激光到触头支持座上，通过采 集接触器在吸合时和吸合保持时触头支持座的震 动数据，由数据处理系统将其转换为接触器的噪 音数据，工控机直接读取噪音测试台的数据，判断 数据是否低于设定值。合格产品自动流入下一工 位（通过传送带流出），不合格产品由不合格挡料 棒挡住，并由气缸送入不合格品料道缓冲存放区， 并在屏幕进行显示，同时发出光报警。这就是整 个在线检测自动化系统的工作过程，如果测试产 品全部合格，就由传送带传送出在线测试系统，则 该产品自动进入下一个工位，进行激光打标，合格 后经检验，进入包装工位，包装出厂。接触器在线 检测自动化系统如图２所示。 图２接触器在线检测自动化系统 ４ 结 语 新型接触器在线检测自动化系统是高度自动 化的机电设备。它对提升产品的稳定性和可靠 性，提高企业的市场竞争力有很大的帮助。不失 （下转第３９页） ・测试技术・ 低压电器（２０１０Ｉ￣＿１２） 重要数据进行存储。在软件中对系统重要参数设 定上下限保护，对不正确的操作过程进行智能化 的报警和提示，防止参数调整不当对系统造成破 坏。人机界面主要由以下几种功能。 （１）实时显示。实时显示测试过程中性能参 数的测量值、操作流程。 （２）参数设置。用于电磁吸力和气隙测试过 程中步进电机频率信号的设定。 （３）实时ＸＹ曲线。实时显示被测电磁阀的 图３补偿后吸力特性关系曲线 电磁吸力和气隙的关系。 （４）气隙补偿。消除力传感器本身形变对气 隙长度的影响。力传感器的形变是线性的，最大 量程时，形变可以达到几百 ｍ。这对于只有几 ４ 结 语 系统采用ＰＬＣ、ＩＰＣ和ＰＣＡｕｔｏ的方案，设计 开发出了一种廉价的电磁机构吸力特性测试系 统。通过ＰＬＣ的高速计数功能成功解决了只有 几百 ｍ到几千 ｍ的气隙的测量，上位机软件 平台强大的脚本功能完成了气隙由于力传感器形 变带来的影响。试验曲线平滑流畅，很好地显示 出了电磁机构电磁吸力与气隙的关系。整个系统 百到几千 ｍ的电磁机构气隙来说，影响是非常 严重的。因此，对气隙的补偿是上位机软件处理 系统的关键。系统通过计算和数据处理对气隙长 度进行了修正补偿。 （５）历史查询。完成数据的保存并管理这些 数据。 （６）其他保护报警提示画面。 ３．４测试分析 稳定可靠，测试精度高，操作方便。 【参考文献】 ［１］ 王永华．现代电气控制及ＰＬＣ应用技术［Ｍ］．２版． 北京：北京航空航天出版社，２００８． 实验室环境下，对一直流电磁阀在线圈电压 Ｕ＝２４ ＶＤＣ，，＝６６１ ｍＡ条件下进行测试，并且已 知该电磁阀的最大吸力Ｆ＝２５．３ ｋｇ，气隙长度 ｏ－＝４ ０５０ Ｉｘｍ（见图３）。 ［２］廖常初．ＰＬＣ编程及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００２． 由图３可以看出，测试曲线与实际结果完全 ［３］ 海心，马银忠，刘树青．西门子ＰＬＣ开发入门与典型 相符，测试精度为 （４ ０５０—４ ０１０）／４ ０５０＝０．００９ ８８ 实例［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００９． 收稿日期：２０１０－０３—３０ 系统测试的综合平均精度可以达到１％，静 态吸力测试曲线符合精度要求。 （上接第３０页） 为突破当前激烈的市场竞争的一条可供探索之 路。 【参考文献】 ［１］陆俭国．电器试验技术与试验方法［Ｍ］．北京：机械 工业出版社，１９９５． 随着国民经济的发展，对电器产品生产的自 动化要求也越来越高，新型接触器在线检测自动 化系统的使用，能大幅度提高企业的生产效率，使 出厂产品的稳定性和可靠性大幅度提升。随着技 术的进步和理念的更新，接触器在线检测系统，目 前正在向全自动、智能化、信息化、数字化和安全 环保方向发展。 ［２］ ＧＢ １４０４８．４—１９９３低压开关设备和控制设备 低压机电式接触器和电动机起动器［Ｓ］．１９９３． ［３］ 苏保河．设备可靠性和故障诊断的综合研究［Ｊ］．电 力系统自动化，２００２，２６（６）：２８—３３． ［４］ ＧＢ ２１５１８－－２００８交流接触器能效限定值及能效 等级［Ｓ］．２００８． 收稿日期：２００９—１０—２８ —３９—
