真空灭弧室，又名真空开关管，是中高压电力开关的核心部件，其主要作用是通过管内真空优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生，主要应用于电力的输配电控制系统，还应用于冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统，具有节能、节材、防火、防爆、体积小、寿命长、维护费用低、运行可靠和无污染等特点[1_2]。真空灭弧室从用途上又分为断路器用灭弧室和负荷开关用灭弧室，断路器灭弧室主要用于电力部门中的变电站和电网设施，负荷开关用灭弧室主要用于电网的终端用户口]。
真空灭弧室在生产制造过程中有着复杂的工艺流程，在产品生产过程中及出厂之前需要对灭弧室的参数检测，确保产品的质量。额定压力的电阻、自闭力及反力便是其中较为重要的测试参数。在实际生产过程中，这些参数需要不同的测量手段，所以测量起来对人力和物力的消耗较为明显口]。同时，人力的过多参与，导致测量的随机误差增多。为提高测试效率及测量准确性，设计制造了多功能回路电阻测试仪，实现灭弧室多种参数的准确，高效测量‘“。
1 多功能回路电阻测试仪设计思路
1．1 关键因素
本系统的测量目标共包括三个，额定压力值下的接触电阻，自闭力以及反力。影响测量结果的关键因素主要包括以下几点：
1)额定压力值施加的准确性；
真空灭弧室的动静端触头的接触电阻是指在灭弧室动端施加指定的压力，在指定的压力下，测量动端和静端之间的电阻值即为接触电阻。由于接触电阻一般为5～20肚Q，压力值的变化对接触电阻的影响很大，本系统要求施加的压力范围为o～10000N，施加压力的误差≤±10 N，因此，如何快速精准的施加压力便成为本系统的关键因素之一。
2)电阻值测量的准确性；
由于接触电阻阻值很小，*小分辨率需要达到o．01址Q常规的测量设备精度很难满足使用要求，因此如何准确测量接触电阻便成为本系统另一个关键因素。
3)力值测量的准确性；
在测量接触电阻过程中，系统施加范围为o～10000 N的压力，在自闭力与反力的测量过程中，系统需要测量o～300 N的拉力，测量误差≤±10 N，现在可获得的拉压力传感器都为对称设计，即拉压力测量范围为相同的，本系统中为满足10000 N压力的测量要求，必须选用拉力测量范围也为10000 N的传感器，这将导致在o～300 N的范围内拉力信号为一个较小的信号，较小的信号意味着更容易受到干扰，因此，如何快速准确采集力值成为本系统第三个关键因素。
1．2 解决方案
针对1．1中所提及的影响测量结果各项关键因素，本设备做出了如下解决方案：
(1)准确施加压力
本系统中压力精度要求为±10 N，同时，为满足生产线的节拍要求，压力施加过程的时间也有相应的要求。因此，如何快速准确的进行压力施加便成了本系统成功与否的关键。
在现存的仪器中，PID控制得到了广泛的应用，PID是比例、积分、微分的缩写。比例调节作用是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调
节立即产生调节作用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分调节作
用是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强，Ti越大，则积分作用弱。加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组
成PI调节器或PID调节器。微分调节作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势。因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。
由上述描述可知，在PID的使用过程中，参数整定过程是复杂的，但是PID的思想却可以进行借鉴。
在本系统中，使用了“分段式运动控制”，在该过程中，上压头中的设置线型探针，该探针有一定的伸缩性能。在样品下端施加24 V电压，当上端跟探针没有接触时，伺服电机以较高速度运动；当样品上端接触到探针时，与探针相连的控制器输入点探测到24 V高电平，伺服电机开始减速，以较低速度运动，
慢慢施加压力，当压力达到目标值的90％时，伺服电机转入“点动”(单脉冲运动)过程，直至达到目标压力。运动过程如图1所示。
(2)准确测量电阻值
本系统中，使用四端子法测量灭弧室接触电阻。测量系统由电压测试仪、电流测试仪和拉压力测试装置构成，首先在A+和A一端施加100 A电流，同时测量V+和V一的电压，通过欧姆定律自动计算获得*终的回路电阻值。
(3)准确测量力值
本系统从软件和硬件两个方面进行了处理。硬件方面，在电机的动力线上使用二次屏蔽网，屏蔽网可靠接地，将压力变送器至于铁盒中，铁盒可靠接地。同时，控制系统的供电使用隔离变压器及滤波模块。软件方面，首先，在控制器采集端进行数据预处理，选择合适的采样数及“死区”，如图3所示；其
次，在进行数据存储时，使用中值滤波，减小随机误差。拉压力传感器采用s型称重传感器，该传感器采用合金钢材质，胶密封防护处理，广泛应用于固体
间拉力和压力的测量。本系统中使用的传感器为量程±1 T，重复精度o．5％F．S。由于在数据传输过程中电压信号容易干扰，所以本系统中使用了压力变送器，将传感器的电压信号转化为4～20 mA的电流信号，减少传输过程中的干扰。
为提高系统的响应速度，使用PLC作为压力控制过程的控制器，PI。C控制系统，又称可编程逻辑控制器，是专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于存储内部程序，执行逻辑运算，定时，计数等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的生产过程，是工业控制的核心部分。本系统中使用的数据采集模块为西门子EM235模拟量采集模块，可以跟西门子s7—200进行通信，实现压力值的闭环控制。EM235的量程为o～20 mA，精度为12位。PLC对应的*小分辨电压5肚A，由此可以得出系统*小分辨力值为6．25 N。
2 多功能回路电阻测试仪制造实现
2．1 多功能回路电阻测试仪结构
根据上述解决方案，设计制造出的多功能回路电阻测试仪结构如图4所示，多功能回路电阻测试仪主要由两部分组成：一部分是自动化测量辅助装置；另一部分包括测量系统、控制系统与通讯系统等。前一部分集中于检测操作台，后一部分安装于标准机柜中。
自动化测量辅助装置是灭弧室多功能回路电阻测试的基础，它主要包括以下装置及机构：T作台、上下压头、伺服电机及传动机构、力传感器、恒流源电极、测试电极移动装置等部分，如图4所示。
2．2 多功能回路电阻测试仪控制过程
控制系统作为检测系统的**，控制各部分的逻辑与时序，在系统中占有重要地位。在本系统中，控制系统需完成以下工作。
(1)根据管型信息预设相应的测试电流、施压压力和额定开距等信息。
(2)检测各传感器的输入信息并对信息进行判断。
(3)驱动相应的电机，完成上下动板及测试电极的位置调节。
(4)向电阻测试仪、压力测试仪发出测控信号，进行相应的测量。
(5)测试参数手动设置、测试结果对比，测试结果统计计算。
综合以上要求，本项目控制系统采用了T控机结合PLC的控制模式，相关的测试硬件包括：位置传感器、光电传感器、电机驱动器等，具体结构如图5所示。
工控机作为控制中心，主要完成以下T作：接收用户的输入信息、向PI。C控制器发出相关的控制指令、读取PI。C控制器中的信息、控制恒流源和电压
测试仪的逻辑与时序、与系统主控或其他部分进行通讯、进行相关测试数据的统计与分析T作。PI。C控制器检测各传感器的输入信息，与工控机传输信
息进行对比，进而控制电机驱动器驱动相应的机构，实现所需动作，完成相应参数的调节。
本设备所有测试过程均采用程控自动化，用户在上位机软件中调取相应的控制参数，如图6所示，设备将按照给定的参数及流程全自动完成整套测试流程。程控程序流程如图7所示。
2．3 多功能回路电阻测试仪实现指标
设计制造完成的多功能回路电阻测试仪在接触电阻、自闭力、反力等方面均实现了很好的测试效果，经实践测试本设备达到了表1所列出的各项技术指标。
3 多功能回路电阻测试仪使用效果
多功能回路电阻测试仪验收初期，选择两种型号的真空灭弧室作为测试样品，每个型号测试100只，每只测试10次，具体实验结果如表2所示。
经客户反馈，多功能回路电阻测试仪投入正常生产后，测试效率较传统方式提高50％，一致性提高80％。
4 结论
多功能回路电阻测试仪就真空灭弧室测试过程中压力施加、接触电阻测量、自闭力测量以及反力测量等关键因素进行了针对性攻关设计，解决了传统测试方法存在的瓶颈问题，实现了高质量、高效率的测试工艺。
通过测试多功能回路电阻测试仪达到各项设计指标，经用户反映，设备性能稳定，运行效果良好。衷心感谢参与该设备设计制造的相关人员。
