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新型接触器在线检测自动化系统

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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— 

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