PLC在漏电断路器出厂检测系统中的设计

摘要：针对目前断路器产品的质量与安全问题，通过采用PLC技术对漏电断路器出厂时的检测，主要包括对PLC检测系统的设计，PLC硬件搭建和软件编写，以保证其质量和使用安全，从而实现产品检验的自动化程度和有效防止产品在使用中存在的质量问题而引起的安全隐患。

关键词：PLC控制系统；漏电断路器；检测系统；硬件电路设计

中图分类号：TP274　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)07-0077-02

在当今的检测系统中对自动化程度要求也越来越高，特别是现在一些大的公司，为了提高产品质量，在元器件出厂前都要进行产品质量检测，传统的检测方法存在多种弊端，并且要耗费大量的人力，物力和财力，因此在现代的检测系统中引入PLC等基于电子技术、软件技术、网络技术的检测控制系统，这样的检测控制系统可靠性高，检测功能强，动作迅速快，实现完全自动化。

现代的企业或工厂当中，为了防止和减轻人身触电时的伤害程度，人们采取了许多安全措施，然而，这些措施无论如何完善仍不能从根本上杜绝触电事故的发生。为此，人们又研究出新的、更加完善的防止人身触电的保护技术一一漏电保护。在《施工现场临时用电安全技术规范》中规定，“施工现场所有用电设备，除作保护接零外，必须在设备负荷线的首端处设置漏电保护装置”。漏电断路器(漏电保护开关)是一种漏电保护装置。将漏电断路器安装在低压电路中，当发生漏电和触电时，且达到保护器所限定的动作电流值时，就立即在限定的时间内动作自动断开电源进行保护。

漏电保护装置存在误操作和拒操作。误操作是指线路或设备未发生预期的触电或漏电时漏电保护装置产生动作；拒操作是指线路或设备已发生预期的触电或漏电而漏电保护装置却不产生预期的动作。误操作和拒操作主要由本身和线路两方面的因素所引起的。由装置本身引起误操作动作的主要原因是质量问题。因此本文研究的就是利用PLC技术实现漏电断路器在出厂时的检测。

一、PLC控制系统设计的基本步骤

(一)　对控制任务作深入的调查研究

在着手设计之前，要详细了解检测过程和控制要求，例如那些信号需要输入PLC，是模拟量还是开关量，应采用什么方式，选用什么元件输入信号，那些信号需要输出到PLC外部，通过什么执行元件去驱动负载等。

(二)　确定系统总体设计方案

这是最为重要的一步，若总体方案的决策有误，会使整个设计任务不能顺利地完成，甚至失败并造成很大的浪费。要在全面深入了解控制要求的基础上确定电气控制方案。本系统的设计方案就是通过PLC来检测电流信号和控制输入输出单元模块。

(三)　根据控制要求确定输入／输出元件，选择PLC机型

在确定电气控制方案之后，可进一步研究系统的硬件构成。要选择合适的输入和输出元件；确定主回路各电器及保护器件；选择报警和显示元件等。根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入／输出点数，并参照其他要求选择合适的PLC机型。本系统中选用日本三菱公司的FX2N 32MR PLC，Fx系列PLC是三菱公司后期的产品，是目前运行速度最快的小型PLC之一。

(四)　确定PLC的输入／输出点分配

明确各输入电器与PLC输入点的对应关系，各输出点与各输出执行元件的对应关系，作出PLC的I／O分配表。

(五)　设计应用程序

在完成上述工作之后可开始控制系统的程序设计。程序设计的质量关系到系统运行的稳定性和可靠性。应根据控制要求拟定几个设计方案，经认真比较后选择出最佳编程方案。也可将其分成多个相对独立的子任务，最后将各个子任务的程序合理的连接在一起。

(六)　应用程序的调试

对编写好的程序，可以先利用模拟实验板模拟现场信号进行初步的调试。经反复调试修改后，使程序基本满足控制要求。图1是系统设计的基本步骤：

二、PLC控制系统硬件电路设计

在PLC硬件电路设计当中，我们选用了三菱公司的FX2N 32MR PLC，有16个输入点，16个输出点。图2是硬件设计框架图：

硬件设计主要分两个部分，第一部分就是首先用电流传感器检测漏电断路器中的漏电电流，将检测到的电流通过变送器转换成标准信号，然后通过A／D转换模块，将模拟信号转换成数字信号送到PLC进行计算处理，如果检测到的电流大于额定漏电动作电流，把报警灯点亮，如果检测到的电流小于额定漏电动作电流，报警灯就熄灭；或者当漏电断路器动作的时候，报警灯就亮，当不动作的时候报警灯就不亮。

第二部分就是通过PLC发出一定的电流信号(可以是额定漏电动作电流或稍微大于额定漏电动作电流或稍微小于额定漏电动作电流)检测漏电断路器的是否动作，再通过第一部分检测电流，判断漏电断路器质量的好坏。

三、PLC软件设计

(一)　控制要求

假设漏电断路器的额定漏电动作电流是30mA，要求有一批漏电断路器检测出其不合格的产品。先设计单一产品检测。批产品检测类似。

(二)　I／O地址分配

四、结语

随着计算机控制技术的发展，PLC的功能越来越强大，处理速度越来越快，用微小型的PLC系统构成的各种控制系统，具有控制简单、运行稳定、开发周期短、性价比优越等特点，是一切实可行的控制方案，此检测系统实现了工厂自动化，减轻了操作人员的劳动强度，提高了产品出厂时的质量。