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                   1 引 言 
    可編程控制器（PLC）是集計算機技術、自動控制技術、通信技術為一體的新型自動控制裝置。其性能優越，已被廣泛地應用于工業控制的各個領域。在電力工業中，應用可編程控制器的場合比比皆是。例如電廠輸煤系統、鍋爐燃燒系統、汽輪機和鍋爐的起動及停車系統、廢水處理系統、發電機和變壓器監控系統、整個電力網的聯網通訊、調度及控制、利用可編程控制器進行軟動控制等等。作為電力職業技術學院，在教學中讓學生掌握現代自動化控制最先進的技術以適應電力系統以及社會各企業對高技能人才的需要是非常必要的。
    武漢電力職業技術學院電力工程系供用電技術教研室本著“以服務為宗旨，以就業為導向，以能力為本位”的職業教育辦學理念，與湖北華茂機電技術工程公司聯合開發、研制的PLC工業控制實訓系統（如圖1所示），注重實用性，兼顧超前性、通用性，努力營造工業現場環境，創造工業現場氣氛，所組成的工控系統與生產現場所使用的設備完全一樣，在國內尚屬首例。

    已經引起相關部門的關注。該裝置已被歐姆龍自動化（中國）統轄集團作為CP1H應用范例登載在中國電工技術學會“培訓部”的宣傳圖冊上。
2 系統簡介
　　該實訓系統最大的特點就是對學員的訓練可做到由淺入深，由易到難，設計巧妙的控制對象，在學生實驗（訓）中起到了非常好的效果。實訓系統采用日本歐姆龍公司目前最新、最具優勢的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備以及工業現場常用的傳感器、旋轉編碼器、接近開關等等，系統的最下層還配有一臺三相異步電動機、一臺直流電機及一個加熱器等控制對象。實訓項目從最基本的PLC編程、變頻器、溫控器及觸摸屏單獨的實際訓練（包括控制對象）開始，逐步深入通過RS232口和485口進行各設備間的相互通信，形成閉環控制系統。可編程控制器主機可準確地處理來自傳感器、計時器、溫度調節器、開關等控制部件的信息，有效控制機器與設備的運轉。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對象的控制與參數的變更，作為操作者與機器設備人機交互的界面，在提高生產效率方面可發揮重要的作用。
　　在工業控制領域，各種生產設備、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，如何將這些控制設備連接起來，完成對現場信息的實時采集、通信以及對設備的實時控制、監視和遠程維護；如何把廠房處于不同地理位置上的PLC與PLC、PLC與計算機或PLC與智能裝置間通過傳輸介質連接起來，實現通訊，以構成功能更強、性能更好的控制系統等等，這些都是工廠自動化網絡解決的問題。
    根據工業現場的實際情況，該實訓系統還具備強大的網絡通訊配置供學生實訓用：最上層采用以太網（Ethernet）來實現高層數據傳送，以太網模塊使得PLC可以作為工廠局域網的一個節點，在網絡上的任何一臺計算機都可以實現對它的控制。通過以太網通訊模塊與上位機通訊，實現上位機的監控等操作，同時通過現場總線模塊DRM21實現PLC與PLC間的數據共享。SCU串行通信模塊實現與第三方設備如DCS、鍋爐等通訊，創造一個遠程監控環境；中間控制層網絡（Controller link），是OMRON推出的FA（工廠自動化）領域用于在PLC間、計算機和PLC間進行大容量數據交換的網絡，而計算機也可作為一個節點對PLC進行監控，編程運行組態軟件；最后通過設備層網絡（Device Net）實現對底層控制設備的遠程控制。 
　　學生們通過PLC工業控制實訓系統的訓練，加強了綜合實踐能力的培養，對于提高學生動手能力，提供了有利的條件。對增強學生崗位適應性，縮短上崗前的培訓時間（“零距離”技能型人才），使學生真正成為對企業有用的高技能型人才具有獨特的作用。
3 控制實例
　　電力生產設備大多是由電動機作為原動機進行拖動的，通過對電動機的狀態進行控制從而達到對生產設備進行啟動、停止的控制，改變生產設備的工作速度、運動方向等等?！癙LC工業控制實訓系統”具備了這些方面的功能。該系統通過變頻調速器可對電動機進行速度調節，達到對生產設備的運動速度的調節；也可通過變頻調速器配合接近開關，將電動機的運行信息輸入到可編程控制器，可編程控制器根據這些信息對電動機的狀態進行控制（啟動、停止、調速、正反轉等），形成一個真實的工業閉環控制系統。通過觸摸屏可以對電動機的狀態進行控制和監視，同時還可以對變頻調速器、PLC中的計數器和定時器的參數進行在線修改。下面對這個閉環控制系統作一簡單介紹。
　?。?）控制要求
　　①當按下啟動按鈕SB1時，電動機以5Hz頻率對應的速度正向啟動；
　　②當轉過200圈時，電動機以30Hz頻率對應的速度加速運轉；
　　③運轉200圈，電動機還是以30Hz頻率對應的速度由正轉變為反轉；
　?、芊崔D100圈，電動機停轉（也可以通過手動停止按鈕SB2控制電動機停轉）。
　?。?）控制系統的組成
　　該控制系統由PLC、變頻調速器、三相異步電動機、接近開關、觸摸屏等組成。其框圖如圖2所示。

圖2   控制系統框圖
    該控制系統的接線如圖3所示。
    系統中，PLC與變頻器之間通過RS485通信口采用Modbus—RTU簡易主站功能進行串行通信；PLC與觸摸屏之間通過RS232通信口進行通信。 

圖3  電動機控制系統接線圖
4 程序的實現
    首先要對變頻器本體的參數進行設定：選擇RS485通信口進行通信；波特率選9600bps等等。然后對PLC進行設定：設定通信波特率9600bps、8位二進制/偶數校驗/停止位1（8.1.E.9600）、串行網關等等，如圖4所示。

圖4   PLC設定
    實現該控制的部分梯形圖程序如圖5所示。

圖5  梯形圖程序
    程序說明：通過安裝在CP1H上的串行端口1向地址為1的變頻器發送指令，以改變變頻調速器的參數，達到對電動機狀態的控制。
    當按下和輸入端0.00相連接的啟動按鈕SB1時，變頻器開始驅動所帶的電動機以5Hz頻率對應的速度開始低速正向啟動；電動機每轉一圈，檢測元件接近開關會產生一個脈沖，這時在PLC的0.03輸入端（與接近開關相連）就會有一個信號輸入，計數器CNT0000的當前值會自動減1，當電動機轉過200圈時，通過程序的執行，變頻調速器的頻率參數由5Hz改寫為30Hz，電動機將以30Hz頻率對應的速度加速運轉；當電動機提速運行轉過200圈時，執行程序將變頻調速器的參數由正轉改寫為反轉（頻率參數仍然保持為30Hz），這時電動機就會由正轉運行變為反轉運行；當反轉運行100圈時，電動機會自動停轉。 
　　除此之外，還可以由觸摸屏對參數進行修改和適時干預程序的執行。
作者簡介
　　屈虹（1956-） 女  副教授 /工學學士  研究方向：工控。