摘 要：本文介紹了臺灣巨控PLC在位移傳感器耐久性測試中的應用，通過巨控PLC與位移傳感器的系統連接，并配合步進電機與文本顯示器使用，可以在測試過程中實現實時顯示誤差數據、誤差范圍內位移傳感器測試的次數、報警并自動停止測試等功能。
關鍵詞：巨控PLC 位移傳感器 步進電機 文本顯示器
Abstract:This article describes the application of Taiwan’s Yottacontrol PLC in durability testing of displacement sensor. Connected by Yottacontrol PLC with a displacement sensor, and with the stepping motor and text display,. It can real-time display error data in the testing process, within the error range frequency displacement sensor test, alarm and automatically stop the test and other functions.
Keywords:Yottacontrol PLC Displacement Sensor Stepping motor Text Display
1 引言
隨著科技的發展，人工成本的提高，各類傳感器需求越來越大。位移傳感器從生產過程到最后產品測試都是非常重要的，在最后的產品測試環節，需要構建一個完善的測試系統才能方便可靠的進行測試。在一個全方位的檢測系統中，需要實現實時顯示誤差數據、誤差范圍內位移傳感器測試的次數、報警并自動停止測試等功能。
臺灣巨控PLC是一款體積小巧，功能強大的可編程控制器。它不僅具有數字量、模擬量輸入，四軸脈沖控制，內置液晶文本顯示器，并且是目前業界首款可直驅步進電機的控制器（直驅最大電流1.75A）、4個通訊端口可提供強大的編程及通信功能，自主開發編程語言（FBD）具有豐富的數據運算和邏輯處理功能，簡單易用。臺灣巨控PLC在集中控制系統、分散式控制系統、遠程數據采集系統中都有廣泛的應用。
2 項目分析
2.1 客戶需求
根據客戶測試產品的規格要求，總阻抗變化在±5%內為合格。在進行位移傳感器壽命測試過程中，一旦檢測到總阻抗值超過±5%停止測試，并記錄使用壽命次數。
2.2 解決方案
此測試系統所測試的傳感器類型有兩種：直線式位移傳感器、角位移傳感器。傳感器測試電路圖1、2所示。
圖1 直線位移傳感器電路 圖2 角傳感器電路
在進行直線位移傳感器測試時，根據傳感器測試電路，可以在外部串聯一個1KΩ電阻，那么正常電流為12V/6KΩ=2mA,則AI0滿行程的電壓為12V、AI1電壓為2V。當在測試過程中滑變電阻器不斷磨損，電阻會慢慢增大、總電流會隨之減小，5KΩ×5%=250Ω，此時電流為12V/(1K+5K+250)Ω=1.92mA.此時滑變電阻器電壓為10.08V，AI1為1.92V。巨控PLC模擬量輸入為0-10V，對應內部數值為0-1000，一個刻度值對應10mV，同時可以接4路模擬量輸入。AI1的電壓從2V→1.92V，程序內部數值變化為200→192，則可以測量出何時電阻值達到5%的偏差，并且可以記錄使用壽命次數是多少。測試過程中需要用到步進電機作為轉動機構，達到某一范圍時需要反轉，從而達到反復測試效果。測試過程流程圖如圖3所示。
圖3 測試過程流程圖
3 硬件設計
3.1 硬件配置
（1）巨控PLC A-5189-T（主站）
（2）巨控I/O擴展模塊A-1055
（3）巨控文本顯示器ATP2
（4）步進電機
（5）位移傳感器
硬件配置連接示意圖如4所示。
圖4 PLC與擴展I/O、ATP2文本顯示器連接圖
步進電機與PLC連接如圖5所示。
圖5 步進電機接線圖
巨控PLC A-5189-T模擬量輸入點、通信端口、電源如圖6所示。 擴展I/O模塊A-1055輸出點接線圖如圖7所示。
圖6 A-5189-T模擬量輸入點、通信端口、電源
圖7 擴展I/O模塊A-1055輸出點接線圖
3.2 巨控PLC
測試系統中所用到的型號是A-5189-T，此型號PLC有4路模擬量輸入、4路數字量輸入、4路晶體管輸出（每路可發脈沖100KHz）可直接驅動步進電機。支持ModBus RTU協議，有兩組RS-485、一組RS-232一個USB數據端口以滿足用戶通信需求。
3.3 文本顯示器
在此測試系統設計中，使用了巨控ATP2文本顯示器，它自帶4個按鍵輸入功能，可以在程序中根據用戶需求自定義功能，也可以直接監控修改程序參數，而且免開發，直接與巨控PLC連接即可使用。
4 軟件設計
程序設計：如圖8所示為位移傳感器測試程序。程序中當啟動步進電機進行測試時，運行信號M2通過ModBus 傳送到I/O模塊Q1，輸出信號Q1作為啟動運行指示燈信號。F0功能塊是巨控文本顯示器ATP2所特有的按鍵功能，F0為測試次數清零，F1功能塊是啟動步進電機運行，AI0模擬量輸入是位移傳感器的模擬信號輸入，當AI0的輸入值為0V時步進電機正轉，隨著電機的轉動位移傳感器輸出電壓模擬量隨之增加，當增加到9V時步進電機反轉且測試增加一次，Text功能塊為實時顯示當前模擬量輸入情況、誤差、測試次數；AI1模擬量輸入是外接電阻1KΩ的模擬信號，根據AI1模擬量電壓輸入低于1.92V時，輸出報警信號M1通過ModBus 傳送到I/O模塊Q0，此時測試次數停止計數，保持合格時的次數。且步進電機帶動傳感器返回到0V位置時停止運動。程序中還設計了步進電機的加減速度調整如圖4所示，F2為減速功能，F3為加速功能。步進電機接線圖如圖9所示。
圖8位移傳感器測試程序
圖9 步進電機速度調整程序
5 總結
此位移傳感器測試系統的應用同樣適用于溫度、濕度、壓力、流量、等模擬量輸入類型的系統應用。它具有使用方便、接線簡單、程序易開發、高性價比等特點。巨控PLC還具有實時數據保存功能，可以完整記錄整個測試過程中的全部數據，以便用戶了解測試樣品在整個耗損周期內的數據變化。
目前在模擬量采集精度上存在一定的不足，巨控的PLC精度是10位，最小分辨率的10mV，在后期巨控PLC將提高精度到16位以滿足更高的采集數據要求，并且將補充電流型的模擬量輸入采集控制器。
6 參考文獻
略
7 附錄
以下圖8、9為此控制系統中的部分實物連接圖。
圖8 A-5189測試圖1 圖9 A-5189測試圖2
本案例所用到的位移傳感器是由深圳市米諾電子有限公司提供，深圳市米諾電子有限公司從事線性位移傳感器（線性電位器）和角度傳感器的研發和生產。公司主導產品：線性位移傳感器，角度傳感器，信號處理器，智能儀表，位于中國深圳的專業隊伍制造的高性能產品適應于精密位移和角度測量，主要服務于汽車，機械工程，塑料，醫療設備，液壓，氣動，醫療產品和控制產業等領域。公司不僅能提供完善的產品鏈滿足您不同的需求，而且可以針對客戶要求進行開發定制。
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