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【摘要】对于电机定子匝间线包少砸、线间绝缘、凿孔折线损伤、漆皮的破顺、接线错误等问题，提出了基于可编程逻辑控制器PLC真空匝间检测完备的技术方案，包括系统的硬件构成，软件设计流程图。
【关键词】PLC;真空度;控制系统
1.引言
电机定子线圈出厂前需要经过初装性能、正常工作性能、模拟工作情况下的性能的检测。其中模拟在正常工作条件下压缩机检测就是对压缩机定子进行放电性能检测，真空到达一定程度后，对定子线圈加压2000V～5000V，定子的绕组匝间若出现故障，则局部过热和匝间短路会互相激发，如果对定子匝间短路故障未能及时发现，那么这类故障就会造成很大危害。
2.控制原理
真空匝间检测控制系统有连续自动和手动两种工作方式，控制过程可分为真空罩降、抽真空、通高压、匝间置位、泄真空和真空罩升5个工位如图1所示。
图1 控制对象工位
图2 硬件系统框图
自动控制的要求按下双启动按钮接通接触器KM，电机带动真空泵开始工作，气动阀YV1打开真空罩下降到位，液压缸底部电磁开关感应到真空罩平稳下降到极限位置，继电器吸合，抽气阀YV3接通则开始在密闭的真空罩内进行抽真空，等到真空值到达真空表设定的下限值时，抽气阀断开，耐压仪接通高压（2000V～5000V）进行放电检测，大约15秒观察定子是否会被击穿，检测电流大小，人为观察是否会在真空条件下是否会有电弧放电，之后匝间仪接通检测定子匝间漆的皮破损、线包少砸等。在检测期间，如果由于密封不严或是其他原因造成的漏气，为了维持一定的真空度，真空度值若超过上了真空表上限值时，抽气阀YV3接通继续抽气从而稳定真空度。15秒检测完毕后，泄气阀YV4接通，2～3秒后泄真空，罩内外气压相同，电磁阀YV2接通，气泵通气真空罩升起，取出被测定子线圈。至此一个循环结束，回到初始状态，若要继续检测，则在按下双启动按钮进入下一个循环。
手动状态是人为自行操作状态，依次按下单启动按钮接通接触器KM，真空泵运转;真空罩降按钮气动阀YV1打开真空罩降到位;抽气按钮，抽气阀YV3接通，开始抽气;高压通按钮、匝间按钮分别对应耐压仪和匝间仪，接通后开始进行检测，15秒后结束检测;泄真空按钮，泄气阀YV4接通，内外大气压平衡;真空罩升按钮气动阀YV2打开，真空罩升到位，至此结束。无论是自动还是手动，整个过程中如若出现意外情况可按下急停按钮停止正在运行的过程。
3.硬件設计
整个系统是以OMRON公司CPM2AH可编程逻辑控制器PLC为核心，可编程逻辑控制器（PLC）作为以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制和通信技术的一种新型工业控制装置，具有控制逻辑强、简单直观、电气性能良好、功能组合便捷、可靠性高、维护方便等优点，可以直接对数字量和模拟量进行控制和驱动，同时随着电子技术，其在工业控制领域得到了广泛的应用。根据PLC的控制系统的逻辑控制和判断、所有中间继电器及时间继电器的逻辑功能由PLC内部程序指令来实现，而所有真空开关、控制按钮、指示灯、电磁阀、现场报警、接触器控制继电器、计数器利用PLC模块实现。耐压检测设备和匝间检测设备模拟量的输出信号全部接入到PLC，通过不同的模拟量的输入，PLC分别进行置位。硬件系统框图如图2所示。
同时为了实现整个PLC系统的可靠性，本控制系统采用方案主要为PLC内部软继电器的自锁和互锁，同时PLC外部电路的也应当自锁。
PLC内部软继电器的互锁与自锁采用开关操作面板，面板按钮开关对系统输入的锁定依靠PLC的输入软件的自锁功能来实现。互锁功能包括：“手动”与“自动”互锁、“抽真空”与“泄真空”互锁、真空罩“上升”与“下降”的互锁等。
PLC外围电路的互锁为了进一步提高系统工作的可靠性，除了在PLC内部实行软元件功能互锁外，还要进行PLC外围电路的硬件互锁。在PLC外围电路硬件互锁中，主要针对控制器、继电器、PLC、匝间仪、耐压仪等进行互锁，例电动机中的正反转互锁控制，就是利用控制器KM1控制电机正转，KM2控制电机反转。
此外，为了确保整个系统能在安全状态下可靠的工作，避免由于外部电源故障、误操作等造成的事故，在PLC外部还安装了如下保护电路。
急停电路：设计外部紧急停止电路，使得系统发生故障时，能将负载电源可靠切断。
限位保护电路：由于本系统中存在机构的往复运行及升降移动，因此设置了外部限位保护电路。
同时考虑到大功率负载的通断，容易对PLC造成干扰，特别是同时多个电机启动尤为甚，不利于系统可靠性的稳定，因此除了外部加入滤波元素外，程序设计是应该避免几个电机同时运转。
4.软件设计
CPM2AH作为欧姆龙系列PLC功能强大的中型机，OMRON公司开发的编程软件工具CX-Programmer缩写CX-P，其支持梯形图、指令表、功能图编程方式，同时可为梯形图元素附加注释，增强程序的可读性，同时CX-P提供了较强的在线功能，实现上传和下传程序、比较程序、在线编程、监视各类符号等功能，方便了现场调试。CPM2AH上有输入信号24点输出信号16点，为了以后设备的扩充，预留一些I/O口，系统的输入输出信号地址分配表如表1所示。
表1 地址分配表
输入端子 功能描述 输入端子 功能描述
0000 手动按钮 1000 合格指示灯
0001 自动按钮 1001 不合格指示灯
0002 真空泵启动按钮 1002 自动运行指示灯
0003 真空泵停止按钮 1003 手动运行指示灯
0004 自动启动双按钮 1004 真空罩升到位指示灯
0005 自动停止按钮 1005 真空罩降到位指示灯 0006 真空罩升按钮 1006 抽真空指示灯
0007 真空罩降按钮 1007 高压通指示灯
0008 抽真空按钮 1008 匝间测试指示灯
0009 泄真空按钮 1009 耐压测试指示灯
0010 高压通按钮 1010 真空泵启动接触器
0011 高压断按钮 1011 抽真空继电器
0012 真空罩升到位电磁开关 1012 真空罩升降电磁阀
0013 真空罩升到位电磁开关 1013 匝间测试AC
0014 真空表上限 1014 匝间测试BC
0015 真空表下限 1015 匝间测试AB
0016 复位按钮 AD1300 匝间仪start
0017 匝间输入状态1 AD1301 匝间仪SEL1
0018 匝间输入状态2 AD1302 匝间仪SEL2
0019 匝间输入状态3 AD1303 匝间仪SEL3
AD1304 匝间仪SEL4
AD1305 匝间仪reset
PLC控制程序梯形图，部分程序梯形图如图3所示。真空匝间检测设备PLC控制程序主要由公用程序、自动程序、手动程序、过程控制、状态控制和输出控制三部分组成，同时过程控制又分成自动过程和手动过程控制如图4所示。
图3 PLC梯形图
图4 梯形图结构
公用程序主要是將一些基本参数读入，检查设备是否处于初始状态，控制真空泵的开启，确定辅助继电器的状态位置，选择自动或是手动状态和处理报警后设备所要进性的操作等。过程控制部分主要由控制每个步骤的逻辑过程，通过不同逻辑位的组合实现不同的控制策略，同时对控制过程进行软件自锁，防止由于误操作或其它原因造成设备的意外损伤，自动程序使用KEEP和TIM定时器配合控制每个实验的流程，当出现意外时按下复位按钮退出自动程序，程序从开始时从新运作。
图5 控制流程
手动程序主要作为自动控制前使系统回到初始状态，另外自动控制是出现故障时做为备用，手动程序中使用自身自锁和对立自锁来控制每个试验流程，例如：罩上升和罩下降是相互自锁的，这两个动作不可能同时运作，自动程序和手动程序段前分别都有自锁标志IL，段程序结束后都有清自锁ILC，这样在手动状态下按自动状态下的按钮，均不起任何作用。状态控制和输出控制主要是将过程控制的各个逻辑状态和各种元器件进行相应的结合，将对应的接触器和相应的控制电路启动动力元件，继电器和电磁阀，按钮和相应的指示灯相互连接，从而完成整个系统的的电气和气动功能。
自动程序是整个软件中最为重要的部分，当匝间仪检测检测情况正常时，按下双启动按钮，设备按照控制要求所述工艺过程，正常退出，或是报警退出，根据控制原理绘出流程图如图5所示。
5.结束语
PLC真空匝间检测技术使得控制系统结构小且紧凑，功能完善，工作节奏快，监控功能强，可用于工厂生产中成批量快速的检测，工作稳定可靠稳定，安全性强。同时电路程序严格意义上的自锁，加强了对设备意外情况的保护，简单易懂的操作为生产实践提供较大的方便，符合当时设计者的要求。
参考文献
[1]武智慧，郁超，温鹿.王亮禽蛋品质检测与分级中PLC控制系统的研究[J].内蒙古农业大学学报，2013.
[2]张德林，张国荣.膨胀机运行故障PLC检测系统[J].科学技术与工程，2004.
【关键词】PLC;真空度;控制系统
1.引言
电机定子线圈出厂前需要经过初装性能、正常工作性能、模拟工作情况下的性能的检测。其中模拟在正常工作条件下压缩机检测就是对压缩机定子进行放电性能检测，真空到达一定程度后，对定子线圈加压2000V～5000V，定子的绕组匝间若出现故障，则局部过热和匝间短路会互相激发，如果对定子匝间短路故障未能及时发现，那么这类故障就会造成很大危害。
2.控制原理
真空匝间检测控制系统有连续自动和手动两种工作方式，控制过程可分为真空罩降、抽真空、通高压、匝间置位、泄真空和真空罩升5个工位如图1所示。
图1 控制对象工位
图2 硬件系统框图
自动控制的要求按下双启动按钮接通接触器KM，电机带动真空泵开始工作，气动阀YV1打开真空罩下降到位，液压缸底部电磁开关感应到真空罩平稳下降到极限位置，继电器吸合，抽气阀YV3接通则开始在密闭的真空罩内进行抽真空，等到真空值到达真空表设定的下限值时，抽气阀断开，耐压仪接通高压（2000V～5000V）进行放电检测，大约15秒观察定子是否会被击穿，检测电流大小，人为观察是否会在真空条件下是否会有电弧放电，之后匝间仪接通检测定子匝间漆的皮破损、线包少砸等。在检测期间，如果由于密封不严或是其他原因造成的漏气，为了维持一定的真空度，真空度值若超过上了真空表上限值时，抽气阀YV3接通继续抽气从而稳定真空度。15秒检测完毕后，泄气阀YV4接通，2～3秒后泄真空，罩内外气压相同，电磁阀YV2接通，气泵通气真空罩升起，取出被测定子线圈。至此一个循环结束，回到初始状态，若要继续检测，则在按下双启动按钮进入下一个循环。
手动状态是人为自行操作状态，依次按下单启动按钮接通接触器KM，真空泵运转;真空罩降按钮气动阀YV1打开真空罩降到位;抽气按钮，抽气阀YV3接通，开始抽气;高压通按钮、匝间按钮分别对应耐压仪和匝间仪，接通后开始进行检测，15秒后结束检测;泄真空按钮，泄气阀YV4接通，内外大气压平衡;真空罩升按钮气动阀YV2打开，真空罩升到位，至此结束。无论是自动还是手动，整个过程中如若出现意外情况可按下急停按钮停止正在运行的过程。
3.硬件設计
整个系统是以OMRON公司CPM2AH可编程逻辑控制器PLC为核心，可编程逻辑控制器（PLC）作为以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制和通信技术的一种新型工业控制装置，具有控制逻辑强、简单直观、电气性能良好、功能组合便捷、可靠性高、维护方便等优点，可以直接对数字量和模拟量进行控制和驱动，同时随着电子技术，其在工业控制领域得到了广泛的应用。根据PLC的控制系统的逻辑控制和判断、所有中间继电器及时间继电器的逻辑功能由PLC内部程序指令来实现，而所有真空开关、控制按钮、指示灯、电磁阀、现场报警、接触器控制继电器、计数器利用PLC模块实现。耐压检测设备和匝间检测设备模拟量的输出信号全部接入到PLC，通过不同的模拟量的输入，PLC分别进行置位。硬件系统框图如图2所示。
同时为了实现整个PLC系统的可靠性，本控制系统采用方案主要为PLC内部软继电器的自锁和互锁，同时PLC外部电路的也应当自锁。
PLC内部软继电器的互锁与自锁采用开关操作面板，面板按钮开关对系统输入的锁定依靠PLC的输入软件的自锁功能来实现。互锁功能包括：“手动”与“自动”互锁、“抽真空”与“泄真空”互锁、真空罩“上升”与“下降”的互锁等。
PLC外围电路的互锁为了进一步提高系统工作的可靠性，除了在PLC内部实行软元件功能互锁外，还要进行PLC外围电路的硬件互锁。在PLC外围电路硬件互锁中，主要针对控制器、继电器、PLC、匝间仪、耐压仪等进行互锁，例电动机中的正反转互锁控制，就是利用控制器KM1控制电机正转，KM2控制电机反转。
此外，为了确保整个系统能在安全状态下可靠的工作，避免由于外部电源故障、误操作等造成的事故，在PLC外部还安装了如下保护电路。
急停电路：设计外部紧急停止电路，使得系统发生故障时，能将负载电源可靠切断。
限位保护电路：由于本系统中存在机构的往复运行及升降移动，因此设置了外部限位保护电路。
同时考虑到大功率负载的通断，容易对PLC造成干扰，特别是同时多个电机启动尤为甚，不利于系统可靠性的稳定，因此除了外部加入滤波元素外，程序设计是应该避免几个电机同时运转。
4.软件设计
CPM2AH作为欧姆龙系列PLC功能强大的中型机，OMRON公司开发的编程软件工具CX-Programmer缩写CX-P，其支持梯形图、指令表、功能图编程方式，同时可为梯形图元素附加注释，增强程序的可读性，同时CX-P提供了较强的在线功能，实现上传和下传程序、比较程序、在线编程、监视各类符号等功能，方便了现场调试。CPM2AH上有输入信号24点输出信号16点，为了以后设备的扩充，预留一些I/O口，系统的输入输出信号地址分配表如表1所示。
表1 地址分配表
输入端子 功能描述 输入端子 功能描述
0000 手动按钮 1000 合格指示灯
0001 自动按钮 1001 不合格指示灯
0002 真空泵启动按钮 1002 自动运行指示灯
0003 真空泵停止按钮 1003 手动运行指示灯
0004 自动启动双按钮 1004 真空罩升到位指示灯
0005 自动停止按钮 1005 真空罩降到位指示灯 0006 真空罩升按钮 1006 抽真空指示灯
0007 真空罩降按钮 1007 高压通指示灯
0008 抽真空按钮 1008 匝间测试指示灯
0009 泄真空按钮 1009 耐压测试指示灯
0010 高压通按钮 1010 真空泵启动接触器
0011 高压断按钮 1011 抽真空继电器
0012 真空罩升到位电磁开关 1012 真空罩升降电磁阀
0013 真空罩升到位电磁开关 1013 匝间测试AC
0014 真空表上限 1014 匝间测试BC
0015 真空表下限 1015 匝间测试AB
0016 复位按钮 AD1300 匝间仪start
0017 匝间输入状态1 AD1301 匝间仪SEL1
0018 匝间输入状态2 AD1302 匝间仪SEL2
0019 匝间输入状态3 AD1303 匝间仪SEL3
AD1304 匝间仪SEL4
AD1305 匝间仪reset
PLC控制程序梯形图，部分程序梯形图如图3所示。真空匝间检测设备PLC控制程序主要由公用程序、自动程序、手动程序、过程控制、状态控制和输出控制三部分组成，同时过程控制又分成自动过程和手动过程控制如图4所示。
图3 PLC梯形图
图4 梯形图结构
公用程序主要是將一些基本参数读入，检查设备是否处于初始状态，控制真空泵的开启，确定辅助继电器的状态位置，选择自动或是手动状态和处理报警后设备所要进性的操作等。过程控制部分主要由控制每个步骤的逻辑过程，通过不同逻辑位的组合实现不同的控制策略，同时对控制过程进行软件自锁，防止由于误操作或其它原因造成设备的意外损伤，自动程序使用KEEP和TIM定时器配合控制每个实验的流程，当出现意外时按下复位按钮退出自动程序，程序从开始时从新运作。
图5 控制流程
手动程序主要作为自动控制前使系统回到初始状态，另外自动控制是出现故障时做为备用，手动程序中使用自身自锁和对立自锁来控制每个试验流程，例如：罩上升和罩下降是相互自锁的，这两个动作不可能同时运作，自动程序和手动程序段前分别都有自锁标志IL，段程序结束后都有清自锁ILC，这样在手动状态下按自动状态下的按钮，均不起任何作用。状态控制和输出控制主要是将过程控制的各个逻辑状态和各种元器件进行相应的结合，将对应的接触器和相应的控制电路启动动力元件，继电器和电磁阀，按钮和相应的指示灯相互连接，从而完成整个系统的的电气和气动功能。
自动程序是整个软件中最为重要的部分，当匝间仪检测检测情况正常时，按下双启动按钮，设备按照控制要求所述工艺过程，正常退出，或是报警退出，根据控制原理绘出流程图如图5所示。
5.结束语
PLC真空匝间检测技术使得控制系统结构小且紧凑，功能完善，工作节奏快，监控功能强，可用于工厂生产中成批量快速的检测，工作稳定可靠稳定，安全性强。同时电路程序严格意义上的自锁，加强了对设备意外情况的保护，简单易懂的操作为生产实践提供较大的方便，符合当时设计者的要求。
参考文献
[1]武智慧，郁超，温鹿.王亮禽蛋品质检测与分级中PLC控制系统的研究[J].内蒙古农业大学学报，2013.
[2]张德林，张国荣.膨胀机运行故障PLC检测系统[J].科学技术与工程，2004.