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洗衣机电气参数的微机测试系统 |
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作者：安徽大学 郑常宝 方斌 李仁 来源：机电工程 |
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摘要：用微机测试洗衣机电气参数，可提高洗衣机生产的自动化水平。该文给出了由微机及PLC构成的洗衣机电气参数测试系统的硬件与软件，以及为提高系统可靠性而采取的措施。系统的实际运行收到了很好的效果。
关键词：洗衣机；测试；微机；PLC；可靠性
洗衣机散件在装配线上装配成整机后，要进行电气安全参数测试，只有各项技术指标满足要求才合格。本测试系统主要用于洗衣机的参数测试，微机测试系统各项测试性能符合国标的有关要求；系统能自动完成各检测项目，自动完成数据采集、质量判断（合格、不合格），结果显示，打印商检卡，打印检测报表和质量统计报表；可处理停机恢复，能自动识别空车。微机用于洗衣机电气安全参数测试，可提高洗衣机生产的自动化程度，提高生产率，减轻工人的劳动强度；避免人工测试的随机性，提高测试参数的准确性。
1硬件设计
测试系统结构框图，如图1示，测试线上装有循环链，线上等间隔的排列8个工位，循环链上按工位长度等间隔地固定有三芯插座，一个工位长度为1.2m，洗衣机从装配线由机械手搬运到循环链上放在两个插座之间。洗衣机随循环链运动，每次运动距离为一个工位长，然后停下进行参数测试，测试完再运动，洗衣机运动到最后一个工位由机械手搬运到加水试验线。
图1系统结构框图
测试系统硬件包括参数测试仪、可编程控制器及微机系统，硬件框图如图2示。
图2系统硬件框图
1.1微机系统
采用586微机，微机配2台打印机，1台放在机房打印统计报表，1台放在出线口打印商检卡，两个打印机通过共享器使用同一并行口，通过切换选择一台打印机与计算机相连。条码扫描器通过RS－232C串行口连微机。市电经过稳压器及不间断电源（UPS）给系统供电，一方面提高供电质量，另一方面当市电异常时用UPS供电，把数据保存起来，不致于因掉电而丢失有用数据。
1.2参数测试仪
参数测试仪包括接地电阻测试仪、绝缘电阻测试仪、耐压试验仪、电流及功率测试仪、噪音测试仪，各测试仪把测试信号加到洗衣机进行参数测试，测试信号及测试结果在测试仪前面板数字显示，并通过接口单元送给微机。接地电阻的测量方法是10A恒定交流供电，测交流电压得接地电阻，为了提高测量精度，测量方法使用四端子原理，如图3所示。绝缘电阻测量方法是把500V直流电压加到洗衣机相线和零线与地线，由采样得到的电压，经双积分处理，与基准电压比较得出与其对应的数值。泄漏电流测量是测洗衣机火线或零线与地线之间的漏电流。
图3接地电阻测量原理
耐压试验是将高压加到相线和零线与地线，在规定的高压下，若电流值超过规定值，就会在取样电阻上产生过流信号，通过比较放大，使继电器动作，自动切断高压，同时报警。功率测量是由电压互感器测加到洗衣机的电压值，由电流互感器测流过洗衣机的电流值，电压值、电流值经功率变换器转换为功率值。
为了减少环境噪音的影响，噪音测量在噪音室内进行，噪音室内安装噪音探头，噪音室有很好的隔音效果,洗衣机进口与出口用毛毡很好密封，噪音计把噪音转换为直流电压，噪音仪原理框图，如图4示。
图4噪音仪原理框图
1.3可编程序控制器
选用三菱公司F1系列可编程序控制器，该控制器有24点输入、36点输出，输入、输出点可进行扩展。可编程序控制器接受光电开关、行程开关及按钮信号，判断链体是否停下、工位上有无洗衣机，控制测量时间，控制测试仪的起、停，发到位信号给微机，微机接到到位信号后读取测试结果。所有参数测试结束，微机判断洗衣机是否合格，若不合格是那项参数不合格，判断结果送给可编程序控制器，可编程序控制器把判断结果在出线口显示出来。
1.4模数转换及数字显示
每个测试仪的测试信号及测试结果经模数转换后数字显示，送给微机。用的模数转换器是ICL7135，7135输出的BCD码译码后驱动5个七段码显示器，形成4位半显示，7135每次输出一位BCD码，微机连续读5次得一次转换结果。
1.5接口及总线
通过40芯扁平电缆把各测试仪、可编程序控制器与微机连接起来、40扁平电缆连接到插入微机扩展槽的接口板，各测试仪通过接口单元挂接到扁平电缆，可编程序控制器通过通讯接口连接到扁平电缆。接口板为16位数字量输入、16位数字量输出板，数字量输出具有锁存能力。通讯接口用于微机与可编程控制器的双向数据传输，两个方向都进行光电隔离，通讯双方互不影响，能可靠地通讯。接口单元具有光电隔离及三态输出能力，接口板输出的16位数字量有四位作为地址信号，地址在接口单元译码，被选中的接口单元与扁平电缆接通，没有被选中的接口单元呈高阻态。
2软件设计
软件用C语言以模块形式编制，软件具有交互应答功能，屏幕用汉字提示，汉字显示方法是读取字库里的字模，用画点函数画出汉字的点阵图形，可放大、旋转汉字。主程序流程图，如图5示，程序执行时屏幕显示主菜单，主菜单有参数设置、参数测试、停机恢复、参数查询、报表打印、退出系统六项可供选择。参数设置用来由操作员设置各被测试参数的合格范围。参数测试是软件的主要部分，当参数测试被选择，屏幕显示第二级菜单，第二级菜单用来设置编码方式，一种编码方式是扫描洗衣机的条码，另一种编码方式是自动加1编码，这种方式下把第一台被测洗衣机的编码送给微机，下一台被测洗衣机编码为前一台加1。参数测试时，屏幕模拟洗衣机在测试线上运动，与洗衣机对应的已测参数在屏幕上显示，且随着洗衣机一起运动，屏幕给出开始测试的时间，当前时间，已测试多少台，其中合格多少台，不合格多少台，在线测试多少台等统计参数。洗衣机到达出线口，根据测得的参数及其合格范围，微机判其是否合格，判断结果除了在显示器上显示，送给可编程序控制器，测试结果存入磁盘中的文件中，并送给出线口打印机，打印洗衣机的商检卡。在测试过程中，由于测试系统有可能出现异常（如断电），而不得不停止测量，这时测试线上的洗衣机有部分参数被测量，利用UPS供电把这部分参数保存起来，当系统恢复正常时能接着继续测量，这样可避免从头开始的重复测量。停机恢复能完成上述功能。参数查询把已测洗衣机的编码及各项参数显示出来供查询。
图5主程序流程图
3抗干扰措施
为提高系统的可靠性，采取以下措施：
（1）采用稳压电流及不间断电源提高系统的供电质量，测试系统单独供电，避免与其他动力设备用同一路电源，机房设独立接地线，接地电阻小于4Ω，系统一点接地；
（2）采用屏蔽电缆，信号线与电源线分开敷设，相距15cm；
（3）为了准确测试，只有当测试信号稳定后，微机才读取测试结果，如测接地电阻，只有当交流电流稳定到10A才读取接地电阻的值，读取的值经数字滤波后作为最后测试值，数字滤波的做法是读取8个值，去掉两个大数和两个小数后对四个数取算术平均；
（4）采用光电隔离技术，微机与可编程控制器、各测试仪用光电偶合器隔离。
4结论
测试系统已正式投入运行，工作情况良好。稍加修改可用于其他电器的电气安全参数测试。
作者简介：
郑常宝，1990年毕业于合肥工业大学电气工程系，获硕士学位，现工作于安徽大学自动化系，研究方向为微机应用及智能控制。
参考文献
1谭浩强等.C语言程序设计教程.北京：高等教育出版社，1993.
2Turbo C 2.0实用高级编程技巧.北京科海培训中心，1992(end)
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(1/7/2007) |
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