PLC在小容量控制电器电寿命试验中的应用

杨　武　荣命哲　　西安交通大学(710049)

　　摘　要　介绍了一种将PLC 应用于小容量控制电器电寿命试验的方法,基于电接触材料的特殊性,充分考虑可能出现的失效形式,实现了完备的保护功能。

叙　词:可编程序控制器　小容量控制电器　电寿命试验

Application of PLC in Electrical E ndurance T est

of Small C apacity Controlling Electrical Apparatus

Y ang W u 　Rong M i ngz he

Xi ’an Jiaotong University

　　Abstract :A method of applying PLC to electrical endurance test of small capacity controlling electrical appara 2

tus was given ,which was based on the special aspects of electrical contact material.The possible invalid forms were considered throughly.The complete protective functions were achieved.

K ey w ords :PLC 　sm all capacity controlling electrical apparatus 　electrical endurance test

第一作者杨　武,男,1975年生,西安交通大学博士研究生。

　　一、引言

PLC 将传统的继电器控制技术、计算机技术

和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具

有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、质量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。对于16A 及以下小容量控制电器,由于无专门的磁吹灭弧装置,故其抗熔焊性能显得尤为重要。作者在研制小容量控制电器用新型AgNi 基触头材料的过程中,为了考核所研制的新型触头材料的抗熔焊性能,将PLC 应用于控制电器的电寿命试验中,结合所研制触头材料的特殊性,充分考虑了可能出现的失效形式,巧妙利用PLC 的定时控制、计数控制及监控功能,取得了良好的试验效果。

　　二、控制要求及试验方案本试验要求对4台装有新型触头材料的3TB 交流接触器进行AC 24类电寿命试验,该接触器的额定电流为16A ,额定电压为660V ,试验操作频率为300次/h ,通电时间为60ms ,考虑到试验设备的安全,要求实现短路保护和熔焊保护。试

验主电路如图1所示

。

图1　试验主电路

　　通常情况下,接触器触头发生熔焊时,其辅助

常开触头闭合,通过PLC 对其闭合时间的在线监测,可判断触头是否已发生熔焊。但考虑到所研制的触头材料的特殊性,有可能在触头开断过程中,由于触头材料的润湿性不够,液态银在触头表面铺展不足而形成微观尖峰,使得发生熔焊时触头间距离不够紧密,从而使接触器的辅助常开触头不能闭合,而辅助常闭触头也未能闭合。这一事实表明,靠监测辅助常开触头的闭合时间来判断是否发生熔焊是不可靠的,应该监测其辅助常闭触头的状态,即只要常闭触头分断时间超过一定数值,就认为熔焊发生。显然,以此为判据要比靠监测常开触头的状态为判据准确可靠。

—

04—低压电器(1999№4)PLC 在小容量控制电器电寿命试验中的应用

本试验采用日本三菱公司的F1220MR 型PLC ,它配有F1220P 型简易编程器。由于试验要

求用PLC 控制待试接触器线圈的通电时间,故在

PLC 的输出端外接交流接触器以增强驱动能力。

PLC 外部连接图如图2所示。其中:　　X401～X404分别为4台待测接触器的辅助常闭触头,作为发生熔焊的判据;

X407为计数器复位脉冲;

Y431～Y434分别为4台待测接触器的线圈回路开关,控制接触器的闭合与开断;

Y437为发生熔焊后的输出信号,控制主电路通断;

COM 为公共端

。

图2　PLC 外部连接图

　　三、程序框图、时序图和梯形图1.程序框图(见图3

)

图3　程序框图

　　2.时序图(见图4)

　　3.梯形图

(1)主控部分。实现对4台样品通电时间的顺序控制以及在必要时输出熔焊信号。主控部分梯形图如图5所示,其中T550和T650～T657实现如图4所示的有关时间段,M300～M302用来实现计时信号的保持和清除,Y431～Y434

分别

图4　时序图

用来控制4台样品的通断,M305和Y437实现熔

焊信号的输出

。

图5　主控部分梯形图

　　(2)熔焊保护部分。通过对4台样品辅助常

闭触头X401～X404的在线监测,产生的熔焊信号分别输出到M311～M314,并将这4个信号取或后输出到M304。为了在样品发生熔焊并将其剔除出试验后,重新投入运行,将该信号转换后输出到M305,并将其作为最终的熔焊信号。这部分的梯形图如图6所示,其中的T451～T454对触头闭合时间计时,定时时间设为200ms ,留有充分的裕度。M321～M324起中间继电器的作用

。

图6　熔焊保护部分梯形图

—

1

4—PLC 在小容量控制电器电寿命试验中的应用低压电器(1999№4)

　　(3)计数部分。为了避免重复,仅对第一台样品的接通信号Y431进行计数,采用两个自清零计数器C460和C461构成计数值达40000的计数器,X407为计数器复位脉冲。计数部分的梯形图如图7所示

。

图7　计数部分梯形图

　　四、结束语

在试验过程中,其中一台样品在试验次数达

到约3000次时发生熔焊,PLC 立即动作,发出信号断开主电路,有效保护了试验设备;另一台样品在试验次数达到17次时,发生相间短路,电流

继电器准确动作,输出短路信号断开主电路。另有一台样品在试验次数达到5475次时发生熔焊,主电路迅速断开,观察该样品的触头,发现正如试验初预计的那样,触头虽熔焊,但辅助常开触头及常闭触头均未闭合,这表明本试验的设计是比较完备的。

在结合所研制电接触材料特殊性的基础上,充分考虑试验过程中可能出现的失效类型,采用这套以PLC 为核心的控制系统后,大大提高了小容量控制电器电寿命试验的可靠性和安全性。

参

考

文

献

1　荣命哲,刘朝阳,陈德桂.小容量控制电器用新型AgNi

基触头材料的开发研究.中国电机工程学报,待发表

2　杨长能,张兴毅.可编程序控制器(PC )基础及应用.重

庆:重庆大学出版社,1992.

收稿日期:1998211212

(上接第19页)

级产品,迅速满足成套装置配套及用户需要”。

表5　对比表

型　　号中国DW15HH 22000中国DW1521600

引进原西德

ME 21600

日本三菱

AE16002S

日本峙崎

AH 216B

德国西门子

3WE538

额定电流/A

1000、1600

1000、16001000、1600

1000　16001000　16001000　1600

额定极限短路分断能力I cu /kA 　400V 5040(50)5050　　6550　　6550额定运行短路分断能力I cs /kA 　400V 403305042　　5040　　5050额定短时耐受电流　　I cw /kA 　400V

40305042　　5030　　3030飞弧距离/mm

200350250150150150　　180

操作性能总次数(寿命)/万次

1

0.5

1111宽×高×深/mm

3极,1600A 固定式抽屉式369(309)

33

×442.5×422.5

381×530×472.5

441×531×414510×606×669306×585

×558

330×8×639

363.5×426

×499

430×466×598

333×487

×440

350×505×560

3×529

×425

478×622×506

体积/m 33极,1600A 固定式

抽屉式0.0690.0950.0970.2070.0990.1370.0770.1200.0710.0990.0820.150质量/kg

固定式抽屉式

4773

61105

45.566.5

6080

4878

60.581

3:DW15HH 22000按IEC94722(1997)要求,I cs 在O 2CO 2CO 操作程序后增加5%通电操作循环次数试验,再进行温升试验。33:()内数据为本体数据。

收稿日期:1999206228

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