1 引 言 可編程控制器（PLC）是集計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。在電力工業(yè)中，應(yīng)用可編程控制器的場合比比皆是。例如電廠輸煤系統(tǒng)、鍋爐燃燒系統(tǒng)、汽輪機(jī)和鍋爐的起動及停車系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和變壓器監(jiān)控系統(tǒng)、整個電力網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)通訊、調(diào)度及控制、利用可編程控制器進(jìn)行軟動控制等等。作為電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，在教學(xué)中讓學(xué)生掌握現(xiàn)代自動化控制最先進(jìn)的技術(shù)以適應(yīng)電力系統(tǒng)以及社會各企業(yè)對高技能人才的需要是非常必要的。 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力工程系供用電技術(shù)教研室本著“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位”的職業(yè)教育辦學(xué)理念，與湖北華茂機(jī)電技術(shù)工程公司聯(lián)合開發(fā)、研制的PLC工業(yè)控制實訓(xùn)系統(tǒng)（如圖1所示），注重實用性，兼顧超前性、通用性，努力營造工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，創(chuàng)造工業(yè)現(xiàn)場氣氛，所組成的工控系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場所使用的設(shè)備完全一樣，在國內(nèi)尚屬首例。 已經(jīng)引起相關(guān)部門的關(guān)注。該裝置已被歐姆龍自動化（中國）統(tǒng)轄集團(tuán)作為CP1H應(yīng)用范例登載在中國電工技術(shù)學(xué)會“培訓(xùn)部”的宣傳圖冊上。 2 系統(tǒng)簡介 　　該實訓(xùn)系統(tǒng)最大的特點就是對學(xué)員的訓(xùn)練可做到由淺入深，由易到難，設(shè)計巧妙的控制對象，在學(xué)生實驗（訓(xùn)）中起到了非常好的效果。實訓(xùn)系統(tǒng)采用日本歐姆龍公司目前最新、最具優(yōu)勢的PLC——CP1H-40CDR-A作為控制中心主體，同時配有觸摸屏、變頻器、溫度控制器等具備通訊功能的控制設(shè)備以及工業(yè)現(xiàn)場常用的傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、接近開關(guān)等等，系統(tǒng)的最下層還配有一臺三相異步電動機(jī)、一臺直流電機(jī)及一個加熱器等控制對象。實訓(xùn)項目從最基本的PLC編程、變頻器、溫控器及觸摸屏單獨的實際訓(xùn)練（包括控制對象）開始，逐步深入通過RS232口和485口進(jìn)行各設(shè)備間的相互通信，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)?？删幊炭刂破髦鳈C(jī)可準(zhǔn)確地處理來自傳感器、計時器、溫度調(diào)節(jié)器、開關(guān)等控制部件的信息，有效控制機(jī)器與設(shè)備的運轉(zhuǎn)。以可編程控制器為中心，配合觸摸式畫面的可編程終端便于對生產(chǎn)對象的控制與參數(shù)的變更，作為操作者與機(jī)器設(shè)備人機(jī)交互的界面，在提高生產(chǎn)效率方面可發(fā)揮重要的作用。 　　在工業(yè)控制領(lǐng)域，各種生產(chǎn)設(shè)備、控制器以及智能儀器儀表等往往分散在工廠、車間的不同地方，如何將這些控制設(shè)備連接起來，完成對現(xiàn)場信息的實時采集、通信以及對設(shè)備的實時控制、監(jiān)視和遠(yuǎn)程維護(hù)；如何把廠房處于不同地理位置上的PLC與PLC、PLC與計算機(jī)或PLC與智能裝置間通過傳輸介質(zhì)連接起來，實現(xiàn)通訊，以構(gòu)成功能更強(qiáng)、性能更好的控制系統(tǒng)等等，這些都是工廠自動化網(wǎng)絡(luò)解決的問題。 根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的實際情況，該實訓(xùn)系統(tǒng)還具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊配置供學(xué)生實訓(xùn)用：最上層采用以太網(wǎng)（Ethernet）來實現(xiàn)高層數(shù)據(jù)傳送，以太網(wǎng)模塊使得PLC可以作為工廠局域網(wǎng)的一個節(jié)點，在網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺計算機(jī)都可以實現(xiàn)對它的控制。通過以太網(wǎng)通訊模塊與上位機(jī)通訊，實現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控等操作，同時通過現(xiàn)場總線模塊DRM21實現(xiàn)PLC與PLC間的數(shù)據(jù)共享。SCU串行通信模塊實現(xiàn)與第三方設(shè)備如DCS、鍋爐等通訊，創(chuàng)造一個遠(yuǎn)程監(jiān)控環(huán)境；中間控制層網(wǎng)絡(luò)（Controller Link），是OMRON推出的FA（工廠自動化）領(lǐng)域用于在PLC間、計算機(jī)和PLC間進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)，而計算機(jī)也可作為一個節(jié)點對PLC進(jìn)行監(jiān)控，編程運行組態(tài)軟件；最后通過設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)（Device Net）實現(xiàn)對底層控制設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。 　　學(xué)生們通過PLC工業(yè)控制實訓(xùn)系統(tǒng)的訓(xùn)練，加強(qiáng)了綜合實踐能力的培養(yǎng)，對于提高學(xué)生動手能力，提供了有利的條件。對增強(qiáng)學(xué)生崗位適應(yīng)性，縮短上崗前的培訓(xùn)時間（“零距離”技能型人才），使學(xué)生真正成為對企業(yè)有用的高技能型人才具有獨特的作用。 3 控制實例 　　電力生產(chǎn)設(shè)備大多是由電動機(jī)作為原動機(jī)進(jìn)行拖動的，通過對電動機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制從而達(dá)到對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行啟動、停止的控制，改變生產(chǎn)設(shè)備的工作速度、運動方向等等?！癙LC工業(yè)控制實訓(xùn)系統(tǒng)”具備了這些方面的功能。該系統(tǒng)通過變頻調(diào)速器可對電動機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，達(dá)到對生產(chǎn)設(shè)備的運動速度的調(diào)節(jié)；也可通過變頻調(diào)速器配合接近開關(guān)，將電動機(jī)的運行信息輸入到可編程控制器，可編程控制器根據(jù)這些信息對電動機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制（啟動、停止、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)等），形成一個真實的工業(yè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過觸摸屏可以對電動機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行控制和監(jiān)視，同時還可以對變頻調(diào)速器、PLC中的計數(shù)器和定時器的參數(shù)進(jìn)行在線修改。下面對這個閉環(huán)控制系統(tǒng)作一簡單介紹。 　　（1）控制要求 　?、佼?dāng)按下啟動按鈕SB1時，電動機(jī)以5Hz頻率對應(yīng)的速度正向啟動； 　　②當(dāng)轉(zhuǎn)過200圈時，電動機(jī)以30Hz頻率對應(yīng)的速度加速運轉(zhuǎn)； 　?、圻\轉(zhuǎn)200圈，電動機(jī)還是以30Hz頻率對應(yīng)的速度由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)； 　?、芊崔D(zhuǎn)100圈，電動機(jī)停轉(zhuǎn)（也可以通過手動停止按鈕SB2控制電動機(jī)停轉(zhuǎn)）。 　?。?）控制系統(tǒng)的組成 　　該控制系統(tǒng)由PLC、變頻調(diào)速器、三相異步電動機(jī)、接近開關(guān)、觸摸屏等組成。其框圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 控制系統(tǒng)框圖[/align] 該控制系統(tǒng)的接線如圖3所示。 系統(tǒng)中，PLC與變頻器之間通過RS485通信口采用Modbus—RTU簡易主站功能進(jìn)行串行通信；PLC與觸摸屏之間通過RS232通信口進(jìn)行通信。 [align=center] 圖3 電動機(jī)控制系統(tǒng)接線圖[/align] 4 程序的實現(xiàn) 首先要對變頻器本體的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定：選擇RS485通信口進(jìn)行通信；波特率選9600bps等等。然后對PLC進(jìn)行設(shè)定：設(shè)定通信波特率9600bps、8位二進(jìn)制/偶數(shù)校驗/停止位1（8.1.E.9600）、串行網(wǎng)關(guān)等等，如圖4所示。 [align=center] 圖4 PLC設(shè)定[/align] 實現(xiàn)該控制的部分梯形圖程序如圖5所示。 [align=center] 圖5 梯形圖程序[/align] 程序說明：通過安裝在CP1H上的串行端口1向地址為1的變頻器發(fā)送指令，以改變變頻調(diào)速器的參數(shù)，達(dá)到對電動機(jī)狀態(tài)的控制。 當(dāng)按下和輸入端0.00相連接的啟動按鈕SB1時，變頻器開始驅(qū)動所帶的電動機(jī)以5Hz頻率對應(yīng)的速度開始低速正向啟動；電動機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，檢測元件接近開關(guān)會產(chǎn)生一個脈沖，這時在PLC的0.03輸入端（與接近開關(guān)相連）就會有一個信號輸入，計數(shù)器CNT0000的當(dāng)前值會自動減1，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)過200圈時，通過程序的執(zhí)行，變頻調(diào)速器的頻率參數(shù)由5Hz改寫為30Hz，電動機(jī)將以30Hz頻率對應(yīng)的速度加速運轉(zhuǎn)；當(dāng)電動機(jī)提速運行轉(zhuǎn)過200圈時，執(zhí)行程序?qū)⒆冾l調(diào)速器的參數(shù)由正轉(zhuǎn)改寫為反轉(zhuǎn)（頻率參數(shù)仍然保持為30Hz），這時電動機(jī)就會由正轉(zhuǎn)運行變?yōu)榉崔D(zhuǎn)運行；當(dāng)反轉(zhuǎn)運行100圈時，電動機(jī)會自動停轉(zhuǎn)。 　　除此之外，還可以由觸摸屏對參數(shù)進(jìn)行修改和適時干預(yù)程序的執(zhí)行。 作者簡介 　　屈虹（1956-） 女 副教授 /工學(xué)學(xué)士 研究方向：工控。