摘要： 本文提出运用PLC实现电机的自动测试，即把被测数据采集到PLC中，应用电机学的基本原理所编制好的程序进行参数和性能分析，再把需要的结果打印或通过屏幕显示出来。大大减轻技术人员的工作压力和工作强度。
Abstract： This paper realizes the automatic test of motor using PLC， namely the measured data acquired to PLC， and the programmed procedure based on the basic principle of electrical machinery is used to make parameters and performance analysis， and then the needed results is printed and showed on the screen. The results show that it reduces the technical personnel"s work stress and work intensity.
关键词： PLC；电动机；电机测试
Key words： PLC；motor；motor test
中图分类号：U664.7+4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）32-0042-02
0 引言
目前，电机自动测试技术已获得广泛应用，但是在一些场合技术人员对电机故障的监视及判断的方法，仍然只能依靠经验监听电机运转的声音、人工读表、人工数据处理以及目视检查外观进行分析和判断。[1]这种传统的人工测试方法不仅工作效率低、劳动强度大，而且要求技术人员工作时精力高度集中并具有丰富的工作经验，即使这样，测试精度也往往难以保证，很多故障情况不能及时被发现。本文提出PLC实现电机的自动测试，即把被测数据采集到PLC中，应用电机学的基本原理所编制好的程序进行参数和性能分析，再把需要的结果打印或通过屏幕显示出来。大大减轻技术人员的工作压力和工作强度。[2]
1 电机测试中常用的微机可编程控制器
微型可编程控制器的种类繁多，但基本工作原理和选择依据相差无几。下面以流行的西门子S7-200系列的微型PLC为例在电机测试技术中的应用加以介绍。[2]
西门子S7-200系列PLC可提供四种不同的基本单元和四大类扩展单元。
S7-200系列PLC的基本配置如表1所示。
本系统采用的是西门子S7-200CPU224型PLC。
S7-200系列PLC的扩展模块分为四大类：数字量扩展模块、模拟量扩展模块、热电偶或热电阻扩展模块、组网或通讯类扩展模块。
本系统中采用的数字量扩展模块是EM223型，模拟量扩展模块是EM235型，热电阻、热电阻扩展模块是EM231型。
2 测试系统硬件
下图1演示出了一个三相感应电动机PLC综合测试系统的原理。
图中Q为空气开关；KM为电机主电路接触器；用电流变送器检测线电流，电流变送器可以为单相，也可以是两相或三相，相应的，模拟量扩展模块的A/D输入口也需要相同的数量；用功率变送器检测三相有功功率；用电压变送器检测线电压，电压变送器可以是单相的，也可以是三相的。[2]KA是被试电机的热过载保护继电器，其常闭触点接在CPU224的I0.4上。被试三相感应电动机采用热电偶分别对电机的绕组（J1）、铁芯（J2）、电机表面（J3）和电机的输出端轴承（J4）进行测温，相应的点接在S7-200系列PLC的热电偶专用扩展模块EM231的输入端。被试电机的负载采用磁粉制动器，如图2所示。其激励电源采用线性开关电源，即对于从模拟量模块EM235输出的电流调节信号，开关电源的输出成线性变化，而磁粉制动器的力矩与激励电流成线性关系。电机的转换检测采用数字式光电编码器，直接利用PLC提供的24V DC电源供电，用CPU224的I0.5高速计数输入口（可以在程序中定义）直接采集光电编码器输出的脉冲信号。[2]
此种电机测试系统具有简捷、实用的特点。由于使用了PLC，使系统硬件大为减少，系统可靠性明显提高。由于作为负载的磁粉制动器的制动转矩与励磁电流之间有着良好的线性关系，使负载的调节与控制可以全部由软件实现。如果再配以频率恒定的调压电源，就可以完成感应电动机的空载试验、堵转试验、负载试验以及温升试验等各项试验。
3 测试系统软件
从图1所示“三相感应电动机PLC综合测试系统原理图”可见，采用PLC来进行电机测试时可以不用任何电工仪表。PLC可以根据采集到的数据，进行分析、计算得到的参数和性能。参数和性能的输入或显示，可以采用S7-200系列PLC的专用软件版本。[2]
图1所示“三相感应电动机PLC综合测试系统原理图”的软件流程框图如图3所示。
图3中，初始化是对程序内部所使用的存储器和累加器进行清零以及PLC的上电自动初始化；电机的热过载保护来自KA，是用来监视被试电机是否过载；电机停止运行的命令来自按钮S1，从I0.0输出，在PLC内部使用的是其“非”状态，所以“停止”按钮也是常开；电机起动来自按钮S2，从I0.2输入；电机的力矩给定是来自给定电位器，从模拟量输入模块EM235的模拟量输出口D输入，力矩给定的数值可以通过TD200文本显示器看到，根据给定值从模拟器输出口（I0，M0）输出4-20mA的信号，控制磁粉制动器，以达到控制被试电机负载的目的；电机的线电流、三相功率及线电压量分别从模拟量输出口A、B、C输入，并利用计算公式分别转换有效值和实际值；电机的定子绕组、铁心、机壳表面以及轴承的温度，分别通过J1、J2、J3、J4四个热电偶，从专用热电偶模块的A、B、C、D端口输入，并计算出温度的实际值；电机的转速通过与被试电机同轴联结的数字光电编辑器，将数字脉冲直接由高速计数口I1.5输入，并计算出电机的实际转速和转差率；根据前面的采样和计算结果，利用相应的计算公式，就可以计算出所需的电机性能；测试结果可以直接通过打印机打印，或在相应的文本显示器上输出。
4 结束语
电机自动测试可以大大减轻测试人员的劳动强度，大幅度提高工作效率，这些优点和传统的电机测试方法相比都是有了质的提升。
电机测试技术可获得广泛应用。它不仅可以用在电机运行的监视上，还可以用在比如发电机、侧推电机、舵机等机电设备上，它即可以减轻值班执勤人员的工作压力又可以大大提高工作效率。
参考文献：
[1]王益全，张炳义等.电机测试技术.科学出版社，2004.
[2]张宏林.PLC应用开发技术与工程实践.人民邮电出版社，2008.
[3]赵士铭.PLC的功能及其在电动机中的控制分析[J].科技创业月刊，2010（09）.
