PLC工業(yè)控制實訓(xùn)系統(tǒng)實例重點解析

　　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、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)（ControllerLink），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)（DeviceNet）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

    ①當(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；