CN104281144B - 基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台及方法，平台包括具有多功能组合电气回路和PLC监控系统的电气柜，以及具有典型负荷配置的动力设备平台，该电气柜与该动力设备平台通过电缆连接；该方法包括：在未上电的状态下，检查好电气柜以及动力设备平台的外观、电气元件和设备以及接线的状况；将PLC监控系统PLC与PLC程序系统PLC通过工控网建立数据通讯通道；对具有无扰动转换功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行测试；对有扰动转换方式功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行电气测试。本发明可作为自动化系统单体设备控制程序模块开发和实验的实训平台，有利于PLC程序测试过程及时发现问题和解决问题，提高了单体设备控制程序测试的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于流程工业自动化技术领域，特别涉及一种基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台及方法。
背景技术
在选矿过程自动化系统中，基本控制内容包括设备控制和回路控制两个方面。设备控制就是要按照工艺、生产要求，控制生产流程中所有的工艺设备起停并监视其运行状态、发出报警、自动停机等。总体设备控制程序主要是由各个单体设备控制程序组成的，编制好与单体被控设备类型相对应的控制模块即基础设备控制模块十分重要。如果某一“基础设备控制模块”存在着某种哪怕是细微的缺陷，都将会使工业现场中一批受此控制的设备存在着运行安全隐患。所以，对于编制完成的基础设备控制模块，一般都需先进行规范的实验室测试，测试通过后，再进行复制与转化，进而建立起包括所有被控设备的总体设备控制程序。
因为设备控制是通过PLC逻辑控制程序控制与被控设备对应的电气回路来实现的，所以在编制设备控制程序时，必须了解与被控设备对应的电气回路；在实验室进行设备控制程序测试时，十分必要引入与被控设备对应的电气回路，即为程序测试搭建起真实有效的电气环境，从而保证程序测试的质量。
在选矿过程自动化系统中，尽管被控设备数量成百上千，但被控设备种类并不是很多，这就使得与被控设备种类对应的电气回路的类型也不会很多，一般在一、二十种左右。然而，如果将与被控设备种类对应的各个类型电气回路简单地一一集成在电气柜中并配全相应的用电负荷，作为单体设备控制程序测试的被控对象平台，也将是一个庞大的实验装置系统。将这套实验装置系统引入到实验室，尽管从技术角度看没有障碍，但从实用角度考虑却存在如下问题：1)占用空间大，设备费用高2)重复配置点多，电气元件及设备利用率不高3)非专向设计，适用性不强。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，用于对选矿过程自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序进行实验室电气测试，该平台包括具有多功能组合电气回路和PLC监控系统的电气柜，以及具有典型负荷配置的动力设备平台，该电气柜与该动力设备平台之间通过电缆连接；
所述的多功能组合电气回路，包括：由供电断路器、快速熔断器、送电接触器组、特征电器组和特征负载组串联组成的多功能组合电气主回路；由控制电源、运行控制分支回路、故障监视分支回路、行程限位分支回路、基本状态显示分支回路并联组成的多功能组合电气控制回路；
所述送电接触器组包括正向接触器和反向接触器，两接触器反相序并联构成送电接触器组；
所述特征电器组包括：智能电机控制器、变频器、软起动器、热继电器、三相直通动力线路，智能电机控制器所在动力线路、变频器动力线路、软起动器动力线路、热继电器动力线路、三相直通动力线路并联组成特征电器组，并且智能电机控制器所在动力线路上、热继电器动力线路上、三相直通动力线路上分别只串联有一个隔离接触器，变频器动力线路两端、软起动器动力线路两端均分别只串联有一个上隔离接触器和一个下隔离接触器；
特征电器组中的变频器、软起动器、智能电机控制器为智能电器；
所述特征负载组包括：一台附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机、一台附带低压三相笼型异步电动机驱动机构的电动开关阀即低压三相电动开关阀、一台低压三相电磁阀，附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机的三相动力引出线、低压三相电动开关阀的低压三相笼型异步电动机的三相动力引出线和低压三相电磁阀的三相动力引出线分别只串联一个隔离接触器后再并接起来，构成特征负载组；
送电接触器组和各隔离接触器由PLC监控系统控制，不同组合的隔离接触器吸合生成不同类型的电气主回路；
PLC监控系统包括PLC监控系统PLC和触摸屏；PLC监控系统PLC与触摸屏通讯连接，PLC监控系统PLC还与变频器、软启动器、电机智能保护器进行通讯连接；
PLC监控系统PLC包括CPU模块、DI模块、DO模块、模拟量I/O模块、高速计数模块以及通讯模块；PLC监控系统的PLC留有与装有单体设备PLC逻辑控制程序的PLC系统即PLC程序系统进行通讯的通讯接口；
所述多功能组合电气主回路和多功能组合电气控制回路，组合形成选矿过程自动化系统所控单体设备常用类型的电气回路；
具有典型负荷配置的动力设备平台放置有多功能组合电气回路中的特征负载组；
特征负载组中的低压三相电磁阀的吸合信号接点接到PLC监控系统PLC的DI模块上，编码器的信号接点接到PLC的高速计数模块上，低压三相电动开关阀的开到位信号节点、关到位信号节点接到多功能组合电气控制回路中。
所述运行控制分支回路包括：设备控制方式有扰动转换开关即有扰动转换开关、设备控制方式无扰动转换开关即无扰动转换开关、单双点转换开关、正向接触器线圈及辅助触点、反向接触器线圈及辅助触点、对送电接触器进行手动控制的按钮、智能电机控制器隔离接触器常闭辅助触点、热继隔离接触器常闭辅助触点、三相直通隔离接触器常闭辅助触点、智能电器触发继电器线圈以及对其进行手动控制的按钮、智能电器反向继电器线圈以及对其进行手动控制的按钮、短接继电器线圈及其常开触点、PLC控制的中间继电器常开触点即PLC控制继电器常开触点、智能电机控制器控制的使送电接触器吸合的继电器常开触点即智控继电器常开触点、热继动作监视继电器常闭触点、智能电器故障监视继电器常闭触点、正行程限位继电器常闭触点、反行程限位继电器常闭触点；
有扰动转换开关手柄有三个操作位置，分别为“有扰动集中控制”、“有扰动机旁控制”、“无扰动置位”；
无扰动转换开关手柄有三个操作位置，分别为“无扰动集中控制”、“无扰动机旁控制”、“有扰动置位”；
当无扰动转换开关手柄位于“有扰动置位”时，设备控制方式转换方式为有扰动转换方式，在有扰动转换方式下，当有扰动转换开关位于“有扰动机旁控制”时，送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的得电与失电均由对送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的进行手动控制的按钮直接控制；当有扰动转换开关位于“有扰动集中控制”时，送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的得电由PLC控制继电器常开触点控制、失电由PLC控制继电器常开触点控制或由对送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的进行手动失电控制的按钮直接控制；当有扰动转换开关操作位置改变时，会引起已经得电的送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的失电，称之为设备控制方式有扰动转换；
当有扰动转换开关手柄位于“无扰动置位”，设备控制方式转换方式为无扰动转换方式；在无扰动转换方式下，当无扰动转换开关位于“无扰动机旁控制”时，送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的得电与失电均由对送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器进行手动控制的按钮直接控制；当无扰动转换开关位于“无扰动集中控制”时，送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的得电由PLC控制继电器常开触点控制，并且利用接入PLC的预转换按钮实现设备控制方式的无扰动转换，即无扰动转换开关操作位置在“无扰动机旁控制”与“无扰动集中控制”之间的转换不会引起送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的得电状态的改变；当无扰动转换开关位于“无扰动集中控制”时，送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器的失电由PLC控制继电器常开触点控制或由对送电接触器线圈/智能电器触发继电器/智能电器反向继电器进行失电手动失电控制的按钮直接控制；
对于含有变频器或软启动器的电气回路，除了要控制送电接触器吸合使变频器、软启动器上电外，还要控制智能电器触发继电器得电，使智能电器触发继电器常开触点闭合去触发变频器或软启动器工作，使被控设备投入运行；
对于含有智能电机控制器的电气回路，送电接触器要受智控继电器常开触点控制：通过控制智能电器触发继电器得电，使智能电器触发继电器常开触点闭合去触发智能电机控制器工作，进而通过智控继电器常开触点控制送电接触器的线圈得电，使被控设备投入运行；
对于含有变频器的电气回路，通过控制智能电器反向继电器得电，使其常开触点闭合来控制变频器的相应控制端，实现变频器反向触发，从而使被控设备反向运行；
对于含有智能电机控制器的电气回路，通过控制智能电器反向继电器线圈得电，使其常开触点闭合来控制智能电机控制器的相应控制端，使得通过智控继电器常开触点控制反向接触器的线圈得电，从而使得被控设备反向运行；
单双点转换开关有断开和闭合两个状态；当单双点转换开关断开时，相关送电接触器的线圈得电或失电均由一个PLC控制继电器常开触点完成控制，称之为单点控制；当单双点转换开关闭合时，相关送电接触器线圈得电或失电由两个PLC控制继电器的各一常开触点各自完成控制，称之为两点控制。
所述故障监视分支回路包括：热继动作信号接点、智能电机控制器故障信号接点、变频器故障信号接点、软启动器故障信号接点、热继动作监视继电器线圈、智能电器故障监视继电器线圈、热继动作信号模拟按钮、智能电器故障信号模拟按钮；
热继动作信号接点、热继动作信号模拟按钮均控制热继动作监视继电器的得电或失电，热继动作监视继电器常闭触点串联至运行控制分支回路的送电接触器线圈分支中，在故障发生时立即控制送电接触器的线圈失电；
智能电机控制器故障信号接点、变频器故障信号接点、软启动器故障信号接点、智能电器故障信号模拟按钮均控制智能电器故障监视继电器线圈的得电或失电，智能电器故障监视继电器常闭触点分别串联至运行控制分支回路的智能电器触发继电器、智能电器反向继电器的线圈分支中，在故障发生时立即控制智能电器触发继电器、智能电器反向继电器失电。
所述行程限位分支回路包括：低压三相电动开关阀开到位信号接点、低压三相电动开关阀关到位信号接点、正行程限位信号模拟按钮、反行程限位信号模拟按钮、正行程限位继电器线圈、反行程限位继电器线圈；
低压三相电动开关阀开到位信号、正行程限位模拟按钮信号均控制正行程限位继电器的得电或失电，低压三相电动开关阀关到位信号、反行程限位模拟按钮信号均控制反行程限位继电器的得电或失电；正行程限位继电器常闭触点、反行程限位继电器常闭触点均串联至运行控制分支回路的送电接触器线圈分支中，在低压三相电动开关阀开到位、低压三相电动开关阀关到位、行车正行程到位或行车反行程到位时，分别控制正向接触器线圈失电或反向接触器线圈失电。
所述状态显示分支回路包括：多功能组合电气主回路供电断路器常开辅助触点、PLC控制继电器常开触点、多功能组合电气主回路上电指示继电器、电源指示灯、设备运行指示灯、故障指示灯，多功能组合电气主回路供电断路器常开辅助触点控制多功能组合电气主回路上电指示继电器的得电或失电，多功能组合电气主回路上电指示继电器常开触点控制电源指示灯，两个PLC控制继电器的各一常开触点分别控制设备运行指示灯、故障指示灯。
所述触摸屏用于选择多功能组合电气回路的类型，通过PLC控制相应的隔离接触器吸合实现所选类型的多功能组合电气回路的主回路；触摸屏还用于动态地显示各个类型的多功能组合电气回路。
所述多功能组合电气回路中电气元件及电气设备的状态信号接点均与DI模块相连；DO模块与中间继电器的线圈相连，中间继电器的常开触点即PLC控制继电器的常开触点控制送电接触器、智能电器触发继电器、智能电器反向继电器的得电与失电，PLC控制继电器的常开触点还控制设备运行指示灯、故障指示灯；DO模块还与隔离接触器的线圈相连；变频器的模拟量输出信号均与模拟量I/O模块的AI通道相接，变频器的模拟量输入信号与模拟量I/O模块AO通道相连。
所述低压三相电动开关阀的开到位信号节点、关到位信号节点接到多功能组合电气控制回路的行程限位分支回路中。
采用所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台进行单体设备控制程序测试的方法，包括以下步骤：
步骤1：在未上电的状态下，检查好电气柜以及动力设备平台的外观、电气元件和设备以及接线的状况；
步骤2：在未上电的状态下，将PLC监控系统PLC与PLC程序系统PLC通过工控网建立数据通讯通道；
步骤3：合上电气柜内的总进线断路器，再合上多功能组合电气主回路供电断路器，再合上多功能组合电气控制回路控制电源断路器，从电气柜门上的电源指示灯确认状况正常；给PLC监控系统送电，观察PLC监控系统PLC、触摸屏的状态是否正常，在触摸屏分页显示可供选择的各个类型电气主回路，最后将PLC程序系统送电；
步骤4：根据选矿过程自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序类型，在触摸屏上选择多功能组合电气回路方案，通过PLC监控系统PLC控制相应的隔离接触器吸合，自动实现所选类型电气回路的主回路；在触摸屏上动态地显示被选定类型的多功能组合电气回路；
步骤5：对具有无扰动转换功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行测试，具体步骤如下：
步骤5.1：将有扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动置位”位；
步骤5.2：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动机旁控制”位，进行“无扰动机旁控制”模式下的测试：通过电气柜门上的按钮，对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；
步骤5.3：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于无扰动集中控制位，进行“无扰动集中控制”模式下的测试：通过PLC程序系统上位机对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；如果要测试单体设备两点控制PLC逻辑控制程序，需先闭合单双点转换开关；
步骤5.4：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动机旁控制”位，通过电气柜门上的按钮对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，在信息反馈情况正常且被控电机运行的情况下，按下用于配合实现无扰动转换功能的预转换按钮，并在被测试的单体设备PLC逻辑控制程序中设定的时间段内将设备控制方式无扰动转换开关的手柄档位从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位，如已经运行的设备继续运行，则被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制正确，如果已经运行的设备停止运行，则被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制有缺陷，对其进行修改后再测试直至被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制正确；
对于具有两点控制功能的电气回路实现设备控制方式无扰动转换功能，在操作上不用按预转换按钮，只需将无扰动转换开关的手柄档位从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位即实现，即已经运行的设备继续运行不停机；
步骤6：对有扰动转换方式功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行电气测试，具体步骤如下：
步骤6.1：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动置位”位；
步骤6.2：将有扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动机旁控制”位，进行“有扰动机旁控制”模式下的测试：通过电气柜门上的按钮对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被控设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；
步骤6.3：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动集中控制”位，进行“有扰动集中控制”模式下的测试：通过PLC程序系统上位机对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；如果要测试单体设备两点控制PLC逻辑控制程序，需先闭合单双点转换开关；
步骤7：单体设备PLC逻辑控制程序测试完成后，将测试平台断电。
步骤7.1：将PLC监控系统断电；
步骤7.2：断开多功能组合电气控制回路控制电源断路器；
步骤7.3：断开多功能组合电气主回路供电断路器；
步骤7.4：将PLC程序系统断电；
步骤7.5：断开电气柜内的总进线断路器。
有益效果：
1.本发明的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，用于对选矿自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序进行实验室电气测试，功能强大、使用方便、体积小、造价低。
2.本发明的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，包含的工控设备类型齐全、控制内涵丰富，也可作为自动化系统单体设备控制程序模块开发和实验的实训平台。
3.本发明的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，能够在其触摸屏上动态地显示各个电气回路，使得程序测试过程更加透明化，有利于PLC程序测试过程及时发现问题和解决问题，提高了单体设备控制程序测试的工作效率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的多功能组合电气主回路电气原理图；
图2是本发明具体实施方式的多功能组合电气控制回路电气原理图；
图3是本发明具体实施方式的具有典型负荷配置的动力设备平台示意图；
图4是本发明具体实施方式的电气柜外观图；
图5是本发明具体实施方式的PLC监控系统、智能电器、PLC程序系统以及相互通讯结构示意图；
图中，1-智能电机控制器，2-变频器，3-软起动器，4-附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机，5-附带低压三相笼型异步电动机驱动机构的电动开关阀，6-低压三相电磁阀，7-智能电机控制器操作面板，8-变频器操作面板，9-软起动器操作面板，10-控制箱，11-动力设备平台基架，12-触摸屏，13-指示灯，14-检修开关，15-单双点转换开关，16-按钮，17-预转换按钮，18-PLC监控系统，19-PLC程序系统，20-PLC监控系统PLC，21-通讯线(RS-485)，22-现场总线(PROFIBUS-DP)，23-PLC程序系统PLC，24-PLC程序系统上位机，25-工控网(PROFIBUS-DP)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
一种基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，用于对选矿过程自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序进行实验室电气测试，该平台包括具有多功能组合电气回路和PLC监控系统的电气柜，以及具有典型负荷配置的动力设备平台，该电气柜与该动力设备平台之间通过电缆连接。
图4所示的是本实施方式的电气柜外观，电气柜的柜体采用RITTAL控制柜结构，高1800mm、宽600mm、深600mm，前面开门，后面为可拆卸大板，机柜顶部板上开孔并安装散热风扇。电气柜的柜内安装有多功能组合电气回路中的电气设备及元件，PLC监控系统PLC20、变频器2、软启动器3、智能电机控制器1、断路器、接触器、继电器、开关电源、接线端子均安装在机柜内的高1700mm宽500mm厚2.5mm安装板上，触摸屏12、有扰动转换开关SA1、无扰动转换开关SA2、指示灯13、检修开关14、单双点转换开关15、按钮16、预转换按钮17均安装在电气柜门上。
本实施方式的电气柜设计要点是：按照电气原理作好电气设备及元件的安装布置设计，要留有一定的空间，以备以后可能的适度修改。
多功能组合电气回路，包括：由供电断路器、快速熔断器、送电接触器组、特征电器组和特征负载组串联组成的多功能组合电气主回路；由控制电源、运行控制分支回路、故障监视分支回路、行程限位分支回路、基本状态显示分支回路并联组成的多功能组合电气控制回路。
由供电断路器QF、快速熔断器FU、送电接触器组、特征电器组和特征负载组串联组成的多功能组合电气主回路如图1所示；
送电接触器组包括正向接触器KM11和反向接触器KM12，两接触器反相序并联构成送电接触器组；
特征电器组包括：智能电机控制器1、变频器2、软起动器3、热继电器FR、三相直通动力线路，智能电机控制器1所在动力线路、变频器2动力线路、软起动器3动力线路、热继电器FR动力线路、三相直通动力线路并联组成特征电器组，并且智能电机控制器1所在动力线路上串联有一个隔离接触器KM22，热继电器FR动力线路上串联有一个隔离接触器KM21，三相直通动力线路上串联有一个隔离接触器KM25，变频器2动力线路两端分别串联有一个上隔离接触器KM231和一个下隔离接触器KM232，软起动器3动力线路两端分别串联有一个上隔离接触器KM241和一个下隔离接触器KM242；
特征电器组中的智能电机控制器1、变频器2、软起动器3为智能电器；
特征负载组包括：一台附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机4、一台附带低压三相笼型异步电动机驱动机构的电动开关阀5即低压三相电动开关阀、一台低压三相电磁阀6，附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机4的三相动力引出线、附带低压三相笼型异步电动机驱动机构的电动开关阀5的低压三相笼型异步电动机的三相动力引出线和低压三相电磁阀6的三相动力引出线分别只串联一个隔离接触器KM31、KM32、KM33后再并接起来，构成特征负载组；
正向接触器KM11、反向接触器KM12、隔离接触器KM21、隔离接触器KM22、上隔离接触器KM231、下隔离接触器KM232、上隔离接触器KM241、下隔离接触器KM242、隔离接触器KM25、隔离接触器KM31、隔离接触器KM32、隔离接触器KM33均由PLC监控系统18控制，不同组合的隔离接触器吸合生成不同类型的电气主回路。
由控制电源断路器QFC、运行控制分支回路、故障监视分支回路、行程限位分支回路、基本状态显示分支回路并联组成的多功能组合电气控制回路如图2所示；
运行控制分支回路包括：设备控制方式有扰动转换开关即有扰动转换开关SA1，设备控制方式无扰动转换开关即无扰动转换开关SA2，检修开关14，单双点转换开关15，正向接触器KM11线圈及辅助触点，反向接触器KM12线圈及辅助触点，对送电接触器KM11和KM12进行手动控制的按钮SB11、SB12、SB02，智能电机控制器隔离接触器KM22常闭辅助触点，热继隔离接触器KM21常闭辅助触点，三相直通隔离接触器KM25常闭辅助触点，智能电器触发继电器KA2线圈以及对其进行手动控制的按钮SB31、SB32，智能电器反向继电器KA3线圈以及对其进行手动控制的按钮SB41、SB42、短接继电器KA1线圈及其常开触点、PLC控制的中间继电器常开触点即PLC控制继电器KAC1、KAC2、KAC3、KAC4、KAC5的常开触点、智能电机控制器控制的使送电接触器吸合的继电器常开触点即智控继电器KA14、KA15的常开触点、热继动作监视继电器KA4常闭触点、智能电器故障监视继电器KA5常闭触点、正行程限位继电器KA6常闭触点、反行程限位继电器KA7常闭触点。
有扰动转换开关SA1手柄有三个操作位置，分别为“有扰动集中控制”、“有扰动机旁控制”、“无扰动置位”。
无扰动转换开关SA2手柄有三个操作位置，分别为“无扰动集中控制”、“无扰动机旁控制”、“有扰动置位”。
当无扰动转换开关SA2手柄位于“有扰动置位”时，设备控制方式转换方式为有扰动转换方式，在有扰动转换方式下，当有扰动转换开关SA1位于“有扰动机旁控制”时，送电接触器KM11或KM12线圈的得电与失电均由对送电接触器线圈进行手动控制的按钮SB11、SB12、SB02直接控制；当有扰动转换开关位于“有扰动集中控制”时，送电接触器KM11或KM12线圈的得电由PLC控制继电器KAC1、KAC2常开触点控制、失电由PLC控制继电器KAC1、KAC2常开触点控制或由对送电接触器线圈进行手动失电控制的按钮SB02直接控制；当有扰动转换开关SA1操作位置改变时，会引起已经得电的送电接触器KM11或KM12线圈失电，称之为设备控制方式有扰动转换。
当有扰动转换开关SA1手柄位于“无扰动置位”，设备控制方式转换方式为无扰动转换方式；在无扰动转换方式下，当无扰动转换开关SA2位于“无扰动机旁控制”时，送电接触器KM11或KM12线圈得电与失电均由对送电接触器线圈进行手动控制的按钮SB11、SB12、SB02直接控制；当无扰动转换开关SA2位于“无扰动集中控制”时，送电接触器KM11或KM12线圈得电由PLC控制继电器KAC1、KAC2常开触点控制，并且利用接入PLC监控系统PLC的预转换按钮17实现设备控制方式的无扰动转换，即无扰动转换开关操作位置在“无扰动机旁控制”与“无扰动集中控制”之间的转换不会引起送电接触器KM11、KM12线圈得电状态的改变；当无扰动转换开关SA2位于“无扰动集中控制”时，送电接触器KM11、KM12线圈失电由PLC控制继电器KAC1、KAC2常开触点控制或由对送电接触器线圈进行失电手动失电控制的按钮SB02直接控制。
智能电器触发继电器KA2、智能电器反向继电器KA3均受有扰动转换开关SA1、无扰动转换开关SA2、PLC控制继电器KAC4、KAC5常开触点、按钮SB31、SB32、SB41、SB42的控制，其控制原理及方式与上述一致，不再复述。图中接触器KM21常开触点、接触器KM25常开触点用于对智能电器触发继电器KA2、智能电器反向继电器KA3的线圈得电进行条件限定，只有当电气回路中选有智能电器时，智能电器触发继电器KA2、智能电器反向继电器KA3的线圈才能够得电。
对于含有变频器或软启动器的电气回路，除了要控制送电接触器KM11吸合使变频器、软启动器上电外，还要控制智能电器触发继电器KA2得电，使智能电器触发继电器常开触点闭合去触发变频器或软启动器工作，使被控设备投入运行。
对于含有智能电机控制器的电气回路，接触器KM22常闭触点断开，送电接触器KM11、KM12要受智控继电器KM14、KM15常开触点控制：通过控制智能电器触发继电器KA2得电，使智能电器触发继电器KA2常开触点闭合去触发智能电机控制器工作，进而通过智控继电器KA14常开触点控制送电接触器KM11的线圈得电，使被控设备投入运行；通过控制智能电器反向继电器KA3得电，使其常开触点闭合来控制智能电机控制器的相应控制端，使得通过智控继电器KA15常开触点控制反向接触器KM12的线圈得电，从而使得被控设备反向运行。
对于含有变频器的电气回路，通过控制智能电器反向继电器KA3得电，使其常开触点闭合来控制变频器的相应控制端，实现变频器反向触发，从而使被控设备反向运行。
单双点转换开关有断开和闭合两个状态；当单双点转换开关断开时，相关送电接触器线圈的得电或失电均由一个PLC控制继电器常开触点完成控制，称之为单点控制；当单双点转换开关闭合时，相关送电接触器线圈得电或失电由两个PLC控制继电器的各一常开触点各自完成控制，称之为两点控制。
在送电接触器KM21的线圈回路中加入了PLC控制继电器KAC3常闭触点以及单双点控制开关15的目的是解决电机不可逆两点控制的问题。单双点控制开关15断开时，相关送电接触器KM12的得电或失电均可由一个PLC控制继电器KAC2常开触点控制，单双点控制开关15闭合时，相关送电接触器KM12的得电或失电不能由一个PLC控制继电器KAC2常开触点单独控制完成，可由PLC控制继电器KAC2常开触点、PLC控制继电器KAC3常闭触点各自控制完成。
当有扰动转换开关SA1位于“无扰动置位”位时，短接继电器KA1得电，其常开接点将有扰动转换开关SA1从线路上短接掉，整个电气控制回路等效为设备控制方式无扰动转换电气控制回路。
故障监视分支回路包括：热继动作信号接点FR、智能电机控制器故障信号接点KA11、变频器故障信号接点KA12、软启动器故障信号接点KA13、热继动作监视继电器KA4线圈、智能电器故障监视继电器KA5线圈、热继动作信号模拟按钮SB5、智能电器故障信号模拟按钮SB6；
热继动作信号接点FR、热继动作信号模拟按钮SB5均控制热继动作监视继电器KA4的得电或失电，热继动作监视继电器KA4常闭触点串联至运行控制分支回路的送电接触器线圈分支中，在故障发生时立即控制送电接触器KM11、KM12的线圈失电；
智能电机控制器故障信号接点KA11、变频器故障信号接点KA12、软启动器故障信号接点KA13、智能电器故障信号模拟按钮SB6均控制智能电器故障监视继电器KA5线圈的得电或失电，智能电器故障监视继电器KA5常闭触点分别串联至运行控制分支回路的智能电器触发继电器KA2、智能电器反向继电器KA3的线圈分支中，在故障发生时立即控制智能电器触发继电器KA2、智能电器反向继电器KA3失电；
行程限位分支回路包括：低压三相电动开关阀开到位信号接点SL1、低压三相电动开关阀关到位信号接点SL2、正行程限位信号模拟按钮SB7、反行程限位信号模拟按钮SB8、正行程限位继电器线圈KA6、反行程限位继电器线圈KA7；
SL1信号、SB7信号均控制正行程限位继电器KA6的得电或失电，SL2信号、SB8信号均控制反行程限位继电器KA7的得电或失电；正行程限位继电器KA6常闭触点、反行程限位继电器KA7常闭触点均串联至运行控制分支回路的送电接触器线圈分支中，在低压三相电动开关阀开到位或低压三相电动开关阀关到位、行车正行程到位或行车反行程到位时，分别控制正向接触器线圈KM11失电或反向接触器线圈KM12失电；行车正行程到位信号或行车反行程到位信号可以由正行程限位信号模拟按钮SB7、反行程限位信号模拟按钮SB8模拟。
状态显示分支回路包括：多功能组合电气主回路供电断路器QF常开辅助触点、PLC控制继电器KAC6、KAC7常开触点、多功能组合电气主回路上电指示继电器KA8、电源指示灯HW、设备运行指示灯HR、故障指示灯HY，多功能组合电气主回路供电断路器QF常开辅助触点控制多功能组合电气主回路上电指示继电器KA8的得电或失电，多功能组合电气主回路上电指示继电器KA8常开触点控制电源指示灯HW，两个PLC控制继电器KAC6、KAC7的各一常开触点分别控制设备运行指示灯HR、故障指示灯HY。
从上述多功能组合电气主回路及多功能组合电气控制回路，共可以形成几十种类型的电气回路，结合对于选矿过程自动化系统设计与实施经验，一般选矿自动化系统所控设备常用的电气回路类型见表1，其中可选电气回路方案共有22种。方案1：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机不可逆两点控制电气回路；方案2：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机不可逆单点控制电气回路；方案3：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机可逆控制电气回路(行车类)；方案4：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机可逆控制电气回路(开关阀类)；方案5：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机智能电机控制器不可逆控制电气回路；方案6：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机智能电机控制器可逆控制电气回路(行车类)；方案7：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机智能电机控制器可逆控制电气回路(开关阀类)；方案8：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机变频不可逆控制电气回路；方案9：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机变频可逆控制电气回路(行车类)；方案10：具有设备控制方式有扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机软起不可逆控制电气回路；方案11：具有设备控制方式有扰动转换功能的电磁阀类控制电气回路；方案12：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机不可逆两点控制电气回路；方案13：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机不可逆单点控制电气回路；方案14：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机可逆控制电气回路(行车类)；方案15：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机可逆控制电气回路(开关阀类)方案16：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机智能电机控制器不可逆控制电气回路；方案17：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机智能电机控制器可逆控制电气回路(行车类)；方案18：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机智能电机控制器可逆控制电气回路(开关阀类)；方案19：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机变频不可逆控制电气回路；方案20：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机变频可逆控制电气回路(行车类)；方案21：具有设备控制方式无扰动转换功能的低压三相笼型异步电动机软起不可逆控制电气回路；方案22：具有设备控制方式无扰动转换功能的电磁阀类控制电气回路方案。
其中：在触摸屏12上进行电气回路方案选择，通过PLC监控系统PLC20控制表1中与已选电气回路方案编号对应的隔离接触器吸合，可以自动组合形成选定方案的电气主回路，通过选择与使用表1中与已选电气回路方案编号对应电气控制回路中的有扰动转换开关SA1、无扰动转换开关SA2、单双点转换开关SA3、智能电器触发继电器KA2、智能电器反向继电器KA3，即可以实现选定方案的电气控制回路。由此建立起与单体设备控制程序测试相对应的电气回路。
表1组合电气回路方案构成表
本实施方式的多功能组合电气回路设计要点：各种电气回路方案要靠一套多功能组合电气回路产生，电气回路方案要基本上含盖选矿生产自动化系统所控设备常用的电气回路类型，要设计信号模拟按钮用以模拟故障信号或限位信号，在电气柜内要留有一定的后备空间，以满足以后可能对电气回路进行适度修改的需求。通过电气柜门上按钮16进行电气回路操作，相当于机旁控制方式下的操作，通过电气柜门上的指示灯13显示设备基本状态；对于表1中每种电气主回路方案，都要编制逻辑严谨的PLC控制程序，确保PLC控制隔离接触器过程的安全、可靠，通过电气柜上信号模拟按钮SB5、SB6、SB7、SB8模拟故障信号、限位信号，以满足程序测试的需求。
本发明的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台由安装于电气柜内的PLC监控系统18来进行监控和管理，PLC监控系统18包括PLC监控系统PLC20和触摸屏12；PLC监控系统PLC20和触摸屏12通讯连接，PLC监控系统PLC20还与变频器2、软启动器3、电机智能保护器1进行通讯连接。PLC监控系统PLC20包括CPU模块、DI模块、DO模块、模拟量I/O模块、高速计数模块以及通讯模块；PLC监控系统的PLC留有与装有单体设备PLC逻辑控制程序的PLC系统即PLC程序系统进行通讯的通讯接口。所述触摸屏12用于选择多功能组合电气回路的类型，通过PLC20控制相应的隔离接触器吸合实现所选类型的电气主回路；触摸屏还用于动态地显示组合形成的各个类型电气回路。
电气回路中的断路器的状态信号接点、接触器的状态信号接点、继电器的状态信号接点、按钮的状态信号接点、设备控制方式转换开关的状态信号接点、单双点转换开关的状态信号接点、检修开关的状态信号接点、变频器的状态信号接点、软起动器的状态信号接点、智能电机控制器的状态信号接点均通过硬线接到PLC监控系统PLC20的DI模块上，用于配合实现设备控制方式无扰动转换功能的预转换按钮17的信号接点也通过硬线接到PLC监控系统PLC20的DI模块上，PLC控制继电器KAC1、KAC2、KAC3、KAC4、KAC5、KAC6、KAC7的线圈接点通过硬线接到PLC监控系统PLC20的DO模块上，隔离接触器的线圈接点通过硬线接到PLC监控系统PLC20的DO模块上。变频器2的模拟量输出信号与模拟量I/O模块的AI通道相接，变频器2的模拟量输入信号与模拟量I/O模块AO通道相连。
本实施方式的PLC监控系统的硬件设计要点：PLC监控系统PLC要全面采集多功能组合电气回路中各个电气元件和设备的状态信息，要配置有多种通讯接口，分别与PLC程序系统PLC、触摸屏以及变频器、软起动器、智能电机控制器相通讯，通讯要满足确定性和实时性的要求。通过对PLC监控系统PLC以及触摸屏进行组态编程，最终可在触摸屏上选定电气回路方案，并动态地显示选定的电气回路。
具有典型负荷配置的动力设备平台包含多功能组合电气回路中的动力装置、变频器操作面板、软起动器操作面板和智能电机控制器操作面板。
图3是本发明具体实施方式的具有典型负荷配置的动力设备平台示意图，该动力设备平台基架11高1500mm、宽600mm、深600mm，安装有多功能组合电气回路中的动力装置、变频器操作面板8、软起动器操作面板9和智能电机控制器操作面板7，变频器操作面板8、软起动器操作面板9和智能电机控制器操作面板7安置在控制箱10门上；多功能组合电气回路中的动力装置包含一台附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机4，一台附带低压三相笼型异步电动机驱动机构的电动开关阀5，一台低压三相电磁阀6。
低压三相电磁阀6的吸合信号接点均接到PLC监控系统PLC20的DI模块上，编码器的信号接点接到PLC监控系统PLC20的高速计数模块上，低压三相电动开关阀5的开到位信号节点SL1、关到位信号节点SL2接到组合电气控制回路的行程限位分支回路中。
图5是本发明具体实施方式的PLC监控系统、智能电器、PLC程序系统以及相互通讯结构示意图。PLC监控系统PLC20通过现场总线(PROFIBUS-DP)22与智能电机控制器1、变频器2、软起动器3连接，PLC监控系统PLC20通过通讯线(RS-485)21与触摸屏12相连，PLC监控系统PLC20与PLC程序系统PLC23通过工控网(PROFIBUS-DP)25进行主从通讯，PLC程序系统PLC23作为主站，PLC监控系统PLC20作为从站。PLC程序系统19下达的控制命令通过PLC程序系统PLC23以及工控网(PROFIBUS-DP)25传送给PLC监控系统PLC20，然后通过PLC监控系统PLC20的DO通道送至被控的电气回路中；被控的电气回路的状态信号通过硬接线送入PLC监控系统PLC20的DI通道，PLC程序系统PLC23再通过工控网(PROFIBUS-DP)25读回这些状态信号信息。
以表1中电气回路方案13为例，说明设备控制方式无扰动转换的工作原理如下：
当有扰动转换开关SA1处于“无扰动置位”位，无扰动转换开关SA2处于“无扰动机旁控制”位，通过手动启动按钮SB11操作电机运行后，如要将无扰动转换开关SA2从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位，且保证低压三相笼型异步电动机4继续运行不停机，即实现无扰动转换功能，要先按下预转换按钮17，该信号通过硬线被传送至PLC监控系统PLC20中，并通过工控网(PROFIBUS-DP)25传送给PLC程序系统PLC23中，PLC程序系统PLC23得到预转换信号后，通过单体设备PLC逻辑控制程序向PLC监控系统PLC20发出控制命令，控制PLC监控系统PLC20相应的DO点输出，从而使得与该DO点连接的方案13电气回路中的设备控制中间继电器KAC1的线圈得电并维持至设定时间，在该段时间内，接触器KM11的线圈由设备控制中间继电器KAC1常开触点所在的线路和无扰动转换开关SA2所在的线路同时供电；在设定时间内，将无扰动转换开关SA2从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位，即断开无扰动转换开关SA2触点，此时隔离接触器KM11不断电，被控低压三相笼型异步电动机4继续运行，从而实现设备控制方式从“无扰动机旁控制”位到“无扰动集中控制”位的无扰动转换；当有扰动转换开关SA1处于“无扰动置位”位，无扰动转换开关SA2处于“无扰动集中控制”位，通过PLC程序系统上位机24操作电机运行后，如要将无扰动转换开关SA2从“无扰动集中控制”位转到“无扰动机旁控制”位，且保证低压三相笼型异步电动机4继续运行不停机，即实现无扰动转换功能，直接进行转换开关操作即可，不需要先按下预转换按扭17，也不需要借助于单体设备PLC逻辑控制程序。
PLC程序系统PLC23只需要配置CPU模块及PROFIBUS-DP通讯模块，不需要配置IO模块。
根据本实施方式进行图纸设计、设备及元件选型设计、电气柜/设备台成套、软件编制以及调试。表2为具体实施的电气柜内主要电气设备及元件清单。
表2具体实施的电气柜内主要电气设备及元件一览表
采用所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台进行单体设备控制程序测试的方法，包括以下步骤：
步骤1：在未上电的状态下，检查好电气柜以及动力设备平台的外观、电气元件和设备以及接线的状况；
步骤2：在未上电的状态下，将PLC监控系统PLC与PLC程序系统PLC通过工控网建立数据通讯通道；
步骤3：合上电气柜内的总进线断路器，再合上多功能组合电气主回路供电断路器QF，再合上多功能组合电气控制回路控制电源断路器QFC，从电气柜门上的电源指示灯HW确认状况正常；给PLC监控系统送电，观察PLC监控系统PLC、触摸屏的状态是否正常，触摸屏分页显示可供选择的各个类型电气主回路，最后将PLC程序系统送电；
步骤4：根据选矿过程自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序类型，在触摸屏上选择多功能组合电气回路方案，通过PLC监控系统PLC控制相应的隔离接触器吸合，自动实现所选类型电气回路的主回路；在触摸屏上动态地显示被选定类型的多功能组合电气回路；
步骤5：对具有无扰动转换功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行测试，具体步骤如下：
步骤5.1：将有扰动转换开关SA1的手柄操作位置置于“无扰动置位”位；
步骤5.2：将无扰动转换开关SA2的手柄操作位置置于“无扰动机旁控制”位，进行“无扰动机旁控制”模式下的测试：通过电气柜门上的按钮，对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；
步骤5.3：将无扰动转换开关SA2的手柄操作位置置于“无扰动集中控制”位，进行“无扰动集中控制”模式下的测试：通过PLC程序系统上位机对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；如果要测试单体设备两点控制PLC逻辑控制程序，需先闭合单双点转换开关SA3；
步骤5.4：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动机旁控制”位，通过电气柜门上的按钮对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，在信息反馈情况正常且被控设备运行的情况下，按下用于配合实现无扰动转换功能的预转换按钮，并在被测试的单体设备PLC逻辑控制程序中设定的时间段内将设备控制方式无扰动转换开关的手柄档位从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位，如已经运行的设备继续运行，则被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制正确，如果已经运行的设备停止运行，则被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制有缺陷，对其进行修改后再测试直至被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制正确；
对于表1中方案12电气回路实现设备控制方式无扰动转换功能，在操作上不用按预转换按钮，只需将无扰动转换开关的手柄档位从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位即实现，即已经运行的设备继续运行不停机；
步骤6：对有扰动转换方式功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行电气测试，具体步骤如下：
步骤6.1：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动置位”位；
步骤6.2：将有扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动机旁控制”位，进行“有扰动机旁控制”模式下的测试：通过电气柜门上的按钮对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被控设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；
步骤6.3：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动集中控制”位，进行“有扰动集中控制”模式下的测试：通过PLC程序系统上位机对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；如果要测试单体设备两点控制PLC逻辑控制程序，需先闭合单双点转换开关SA3；
步骤7：单体设备PLC逻辑控制程序测试完成后，将测试平台断电。
步骤7.1：将PLC监控系统断电；
步骤7.2：断开多功能组合电气控制回路控制电源断路器QFC；
步骤7.3：断开多功能组合电气主回路供电断路器QF；
步骤7.4：将PLC程序系统断电；
步骤7.5：断开电气柜内的总进线断路器。
Claims (9)
1.一种基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，用于对选矿过程自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序进行实验室电气测试，该平台包括具有多功能组合电气回路和PLC监控系统的电气柜，以及具有典型负荷配置的动力设备平台，该电气柜与该动力设备平台之间通过电缆连接；
所述的多功能组合电气回路，包括：由供电断路器、快速熔断器、送电接触器组、特征电器组和特征负载组串联组成的多功能组合电气主回路；由控制电源、运行控制分支回路、故障监视分支回路、行程限位分支回路、基本状态显示分支回路并联组成的多功能组合电气控制回路；
所述送电接触器组包括正向接触器和反向接触器，两接触器反相序并联构成送电接触器组；
所述特征电器组包括：智能电机控制器、变频器、软起动器、热继电器、三相直通动力线路，智能电机控制器所在动力线路、变频器动力线路、软起动器动力线路、热继电器动力线路、三相直通动力线路并联组成特征电器组，并且智能电机控制器所在动力线路上、热继电器动力线路上、三相直通动力线路上分别只串联有一个隔离接触器，变频器动力线路两端、软起动器动力线路两端均分别只串联有一个上隔离接触器和一个下隔离接触器；
特征电器组中的变频器、软起动器、智能电机控制器为智能电器；
所述特征负载组包括：一台附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机、一台附带低压三相笼型异步电动机驱动机构的电动开关阀即低压三相电动开关阀、一台低压三相电磁阀，附带旋转编码器测速机构的低压三相笼型异步电动机的三相动力引出线、低压三相电动开关阀的低压三相笼型异步电动机的三相动力引出线和低压三相电磁阀的三相动力引出线分别只串联一个隔离接触器后再并接起来，构成特征负载组；
送电接触器组和各隔离接触器由PLC监控系统控制，不同组合的隔离接触器吸合生成不同类型的电气主回路；
PLC监控系统包括PLC监控系统PLC和触摸屏；PLC监控系统PLC与触摸屏通讯连接，PLC监控系统PLC还与变频器、软启动器、电机智能保护器进行通讯连接；
PLC监控系统PLC包括CPU模块、DI模块、DO模块、模拟量I/O模块、高速计数模块以及通讯模块；PLC监控系统的PLC留有与装有单体设备PLC逻辑控制程序的PLC系统即PLC程序系统进行通讯的通讯接口；
所述多功能组合电气主回路和多功能组合电气控制回路，组合形成选矿过程自动化系统所控单体设备常用类型的电气回路；
具有典型负荷配置的动力设备平台放置有多功能组合电气回路中的特征负载组；
特征负载组中的低压三相电磁阀的吸合信号接点接到PLC监控系统PLC的DI模块上，编码器的信号接点接到PLC的高速计数模块上，低压三相电动开关阀的开到位信号节点、关到位信号节点接到多功能组合电气控制回路中；
其特征在于，所述运行控制分支回路包括：设备控制方式有扰动转换开关即有扰动转换开关、设备控制方式无扰动转换开关即无扰动转换开关、单双点转换开关、正向接触器线圈及辅助触点、反向接触器线圈及辅助触点、对送电接触器进行手动控制的按钮、智能电机控制器隔离接触器常闭辅助触点、热继隔离接触器常闭辅助触点、三相直通隔离接触器常闭辅助触点、智能电器触发继电器线圈以及对其进行手动控制的按钮、智能电器反向继电器线圈以及对其进行手动控制的按钮、短接继电器线圈及其常开触点、PLC控制的中间继电器常开触点即PLC控制继电器常开触点、智能电机控制器控制的使送电接触器吸合的继电器常开触点即智控继电器常开触点、热继动作监视继电器常闭触点、智能电器故障监视继电器常闭触点、正行程限位继电器常闭触点、反行程限位继电器常闭触点；
有扰动转换开关手柄有三个操作位置，分别为“有扰动集中控制”、“有扰动机旁控制”、“无扰动置位”；
无扰动转换开关手柄有三个操作位置，分别为“无扰动集中控制”、“无扰动机旁控制”、“有扰动置位”；
当无扰动转换开关手柄位于“有扰动置位”时，设备控制方式转换方式为有扰动转换方式，在有扰动转换方式下，当有扰动转换开关位于“有扰动机旁控制”时，送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的得电与失电分别由对送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的进行手动控制的按钮直接控制；当有扰动转换开关位于“有扰动集中控制”时，送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的得电由PLC控制继电器常开触点控制、失电由PLC控制继电器常开触点控制或由对送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的进行手动失电控制的按钮直接控制；当有扰动转换开关操作位置改变时，会引起已经得电的送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的失电，称之为设备控制方式有扰动转换；
当有扰动转换开关手柄位于“无扰动置位”，设备控制方式转换方式为无扰动转换方式；在无扰动转换方式下，当无扰动转换开关位于“无扰动机旁控制”时，送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的得电与失电分别由对送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器进行手动控制的按钮直接控制；当无扰动转换开关位于“无扰动集中控制”时，送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的得电由PLC控制继电器常开触点控制，并且利用接入PLC的预转换按钮实现设备控制方式的无扰动转换，即无扰动转换开关操作位置在“无扰动机旁控制”与“无扰动集中控制”之间的转换不会引起送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的得电状态的改变；当无扰动转换开关位于“无扰动集中控制”时，送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器的失电由PLC控制继电器常开触点控制或由对送电接触器线圈或智能电器触发继电器或智能电器反向继电器进行失电手动失电控制的按钮直接控制；
对于含有变频器或软启动器的电气回路，除了要控制送电接触器吸合使变频器、软启动器上电外，还要控制智能电器触发继电器得电，使智能电器触发继电器常开触点闭合去触发变频器或软启动器工作，使被控设备投入运行；
对于含有智能电机控制器的电气回路，送电接触器要受智控继电器常开触点控制：通过控制智能电器触发继电器得电，使智能电器触发继电器常开触点闭合去触发智能电机控制器工作，进而通过智控继电器常开触点控制送电接触器的线圈得电，使被控设备投入运行；
对于含有变频器的电气回路，通过控制智能电器反向继电器得电，使其常开触点闭合来控制变频器的相应控制端，实现变频器反向触发，从而使被控设备反向运行；
对于含有智能电机控制器的电气回路，通过控制智能电器反向继电器线圈得电，使其常开触点闭合来控制智能电机控制器的相应控制端，使得通过智控继电器常开触点控制反向接触器的线圈得电，从而使得被控设备反向运行；
单双点转换开关有断开和闭合两个状态；当单双点转换开关断开时，相关送电接触器的线圈得电或失电均由一个PLC控制继电器常开触点完成控制，称之为单点控制；当单双点转换开关闭合时，相关送电接触器线圈得电或失电由两个PLC控制继电器的各一常开触点各自完成控制，称之为两点控制。
2.根据权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，其特征在于：所述故障监视分支回路包括：热继动作信号接点、智能电机控制器故障信号接点、变频器故障信号接点、软启动器故障信号接点、热继动作监视继电器线圈、智能电器故障监视继电器线圈、热继动作信号模拟按钮、智能电器故障信号模拟按钮；
热继动作信号接点、热继动作信号模拟按钮均控制热继动作监视继电器的得电或失电，热继动作监视继电器常闭触点串联至运行控制分支回路的送电接触器线圈分支中，在故障发生时立即控制送电接触器的线圈失电；
智能电机控制器故障信号接点、变频器故障信号接点、软启动器故障信号接点、智能电器故障信号模拟按钮均控制智能电器故障监视继电器线圈的得电或失电，智能电器故障监视继电器常闭触点分别串联至运行控制分支回路的智能电器触发继电器、智能电器反向继电器的线圈分支中，在故障发生时立即控制智能电器触发继电器、智能电器反向继电器失电。
3.根据权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，其特征在于：所述行程限位分支回路包括：低压三相电动开关阀开到位信号接点、低压三相电动开关阀关到位信号接点、正行程限位信号模拟按钮、反行程限位信号模拟按钮、正行程限位继电器线圈、反行程限位继电器线圈；
低压三相电动开关阀开到位信号、正行程限位模拟按钮信号均控制正行程限位继电器的得电或失电，低压三相电动开关阀关到位信号、反行程限位模拟按钮信号均控制反行程限位继电器的得电或失电；正行程限位继电器常闭触点、反行程限位继电器常闭触点均串联至运行控制分支回路的送电接触器线圈分支中，在低压三相电动开关阀开到位、低压三相电动开关阀关到位、行车正行程到位或行车反行程到位时，分别控制正向接触器线圈失电或反向接触器线圈失电。
4.根据权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，其特征在于：所述状态显示分支回路包括：多功能组合电气主回路供电断路器常开辅助触点、PLC控制继电器常开触点、多功能组合电气主回路上电指示继电器、电源指示灯、设备运行指示灯、故障指示灯，多功能组合电气主回路供电断路器常开辅助触点控制多功能组合电气主回路上电指示继电器的得电或失电，多功能组合电气主回路上电指示继电器常开触点控制电源指示灯，两个PLC控制继电器的各一常开触点分别控制设备运行指示灯、故障指示灯。
5.根据权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，其特征在于：所述触摸屏用于选择多功能组合电气回路的类型，通过PLC控制相应的隔离接触器吸合实现所选类型的多功能组合电气回路的主回路；触摸屏还用于动态地显示各个类型的多功能组合电气回路。
6.根据权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，其特征在于：所述多功能组合电气回路中电气元件及电气设备的状态信号接点均与DI模块相连；DO模块与中间继电器的线圈相连，中间继电器的常开触点即PLC控制继电器的常开触点控制送电接触器、智能电器触发继电器、智能电器反向继电器的得电与失电，PLC控制继电器的常开触点还控制设备运行指示灯、故障指示灯；DO模块还与隔离接触器的线圈相连；变频器的模拟量输出信号均与模拟量I/O模块的AI通道相接，变频器的模拟量输入信号与模拟量I/O模块AO通道相连。
7.根据权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台，其特征在于：所述低压三相电动开关阀的开到位信号节点、关到位信号节点接到多功能组合电气控制回路的行程限位分支回路中。
8.采用权利要求1所述的基于组合电气回路的单体设备控制程序测试平台进行单体设备控制程序测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在未上电的状态下，检查好电气柜以及动力设备平台的外观、电气元件和设备以及接线的状况；
步骤2：在未上电的状态下，将PLC监控系统PLC与PLC程序系统PLC通过工控网建立数据通讯通道；
步骤3：合上电气柜内的总进线断路器，再合上多功能组合电气主回路供电断路器，再合上多功能组合电气控制回路控制电源断路器，从电气柜门上的电源指示灯确认状况正常；给PLC监控系统送电，观察PLC监控系统PLC、触摸屏的状态是否正常，在触摸屏分页显示可供选择的各个类型电气主回路，最后将PLC程序系统送电；
步骤4：根据选矿过程自动化系统单体设备PLC逻辑控制程序类型，在触摸屏上选择多功能组合电气回路方案，通过PLC监控系统PLC控制相应的隔离接触器吸合，自动实现所选类型电气回路的主回路；在触摸屏上动态地显示被选定类型的多功能组合电气回路；
步骤5：对具有无扰动转换功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行测试，具体步骤如下：
步骤5.1：将有扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动置位”位；
步骤5.2：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动机旁控制”位，进行“无扰动机旁控制”模式下的测试：通过电气柜门上的按钮，对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；
步骤5.3：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于无扰动集中控制位，进行“无扰动集中控制”模式下的测试：通过PLC程序系统上位机对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；如果要测试单体设备两点控制PLC逻辑控制程序，需先闭合单双点转换开关；
步骤5.4：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“无扰动机旁控制”位，通过电气柜门上的按钮对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，在信息反馈情况正常且被控电机运行的情况下，按下用于配合实现无扰动转换功能的预转换按钮，并在被测试的单体设备PLC逻辑控制程序中设定的时间段内将设备控制方式无扰动转换开关的手柄档位从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位，如已经运行的设备继续运行，则被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制正确，如果已经运行的设备停止运行，则被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制有缺陷，对其进行修改后再测试直至被测试的单体设备PLC逻辑控制程序的无扰动转换功能编制正确；
对于具有两点控制功能的电气回路实现设备控制方式无扰动转换功能，在操作上不用按预转换按钮，只需将无扰动转换开关的手柄档位从“无扰动机旁控制”位转到“无扰动集中控制”位即实现，即已经运行的设备继续运行不停机；
步骤6：对有扰动转换方式功能类型的单体设备PLC逻辑控制程序进行电气测试，具体步骤如下：
步骤6.1：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动置位”位；
步骤6.2：将有扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动机旁控制”位，进行“有扰动机旁控制”模式下的测试：通过电气柜门上的按钮对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被控设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；
步骤6.3：将无扰动转换开关的手柄操作位置置于“有扰动集中控制”位，进行“有扰动集中控制”模式下的测试：通过PLC程序系统上位机对参与测试的电气回路进行设备起、停操作，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况，在信息反馈情况正常且被测单体设备PLC逻辑控制程序所控制的设备运行的情况下，通过电气柜门上的故障信号模拟按钮、限位信号模拟按钮发出相应的故障模拟信号、限位模拟信号，对照测试用例从触摸屏的被激活的动态电气回路图和PLC程序系统上位机的屏幕上观察信息反馈情况以完成测试；如果要测试单体设备两点控制PLC逻辑控制程序，需先闭合单双点转换开关；
步骤7：单体设备PLC逻辑控制程序测试完成后，将测试平台断电。
9.根据权利要求8所述的单体设备控制程序测试的方法，其特征在于：步骤7所述的将测试平台断电的具体步骤如下：
步骤7.1：将PLC监控系统断电；
步骤7.2：断开多功能组合电气控制回路控制电源断路器；
步骤7.3：断开多功能组合电气主回路供电断路器；
步骤7.4：将PLC程序系统断电；
步骤7.5：断开电气柜内的总进线断路器。
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