姜銀秀

（河源理工學(xué)校，廣東河源 517000）

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)由半自動化向自動化快速發(fā)展，急需電氣智能技術(shù)應(yīng)用型人才，中等職業(yè)學(xué)校為企業(yè)培養(yǎng)大批自動化控制技術(shù)人才，所以加強(qiáng)中等職業(yè)學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)越來越緊迫[1]。

可編程控制器（PLC）是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)控制設(shè)備。PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體，結(jié)構(gòu)容易擴(kuò)展，性價(jià)比高，可靠性高，已成為自動化工程的核心設(shè)備。因此，對于理工科類的院校來說，PLC課程的實(shí)訓(xùn)和教學(xué)就尤為重要。

組態(tài)軟件是一種人機(jī)界面，其操作簡單，并且功能強(qiáng)大、穩(wěn)定性高，非常適合用于工業(yè)生產(chǎn)和居民生活。若PLC與組態(tài)軟件結(jié)合起來，就可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，直接在計(jì)算機(jī)中顯示出模擬運(yùn)行的結(jié)果[1]。

其設(shè)計(jì)理念為：首先編制PLC程序，再利用組態(tài)軟件構(gòu)建相應(yīng)的人機(jī)界面，最后將兩者進(jìn)行通信連接。這樣就可以通過對組態(tài)軟件仿真界面中的控制對象的相應(yīng)動作來觀察教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制結(jié)果，檢驗(yàn)PLC程序的正確與否，并做出相應(yīng)的修改、調(diào)試，得到理想的虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

本課題的意義是在節(jié)省實(shí)訓(xùn)室資金投入的同時(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的興趣，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，使學(xué)生掌握PLC、計(jì)算機(jī)通訊及組態(tài)軟件等先進(jìn)技術(shù)。

1 PLC實(shí)訓(xùn)平臺的結(jié)構(gòu)

PLC實(shí)訓(xùn)平臺的設(shè)計(jì)的包括兩個(gè)方面：硬件部分和虛擬設(shè)備部分如圖1所示。

圖1 PLC實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)的流程圖

此實(shí)訓(xùn)裝置包含了硬件和軟件兩部分，如圖2所示，硬件有：PLC、計(jì)算機(jī)；軟件支持有：GX Developer和組態(tài)王軟件。

圖2 結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和可實(shí)施性，設(shè)計(jì)了以下7個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目如圖3所示。

圖3 基于組態(tài)軟件和PLC的實(shí)訓(xùn)平臺的結(jié)構(gòu)簡圖

現(xiàn)在用三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制為例進(jìn)行說明。

圖4所示是按鈕接觸器雙重聯(lián)鎖控制三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路[3]。

圖4 雙重聯(lián)鎖控制三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路

（1）控制原理

啟動時(shí)，合上總電源開關(guān)QS，再按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，其輔助常開觸頭閉合形成自鎖線路，輔助常閉觸頭斷開形成互鎖線路，主觸頭閉合，電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行[4]。

當(dāng)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，只需按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，接觸器KM1線圈斷電，KM1觸頭復(fù)位斷開正向電源，接觸器KM2線圈得電，其輔助常開觸頭閉合自鎖，輔助常閉觸頭斷開互鎖，主觸頭閉合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

SB1為總停止按鈕。根據(jù)要求，首先列出正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行的控制時(shí)序圖，如圖5所示。

圖5 控制時(shí)序圖

根據(jù)圖4所示的三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖所示，應(yīng)該要滿足以下幾點(diǎn)：

（1）能夠用按鈕控制三相交流異步電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)啟動和停止；

（2）具有短路保護(hù)和過載保護(hù)等必要的保護(hù)措施；

（3）利用PLC基本指令來實(shí)現(xiàn)上述控制。

I/O通道地址分配表見表1。

根據(jù)三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的控制要求，可確定PLC需要3個(gè)輸入點(diǎn)，2個(gè)輸出點(diǎn)，其I/O通道地址分配表見表1。

表1 三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的I/O通道地址分配表

PLC接線圖如圖6所示。

圖6 PLC接線圖

根據(jù)I/O通道地址分配表及圖5所示的控制時(shí)序圖繪制梯形圖程序如圖7所示。

圖7 三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的梯形圖程序

2 人機(jī)操作界面的實(shí)現(xiàn)

通過組態(tài)組態(tài)界面的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)變量的設(shè)置和系統(tǒng)動畫連接的設(shè)計(jì)這三個(gè)方面完成人機(jī)操作界面的實(shí)現(xiàn)[5]，完成后的效果如圖8所示。該控制系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)按下“電源開關(guān)”按鈕后，并按下“電機(jī)正轉(zhuǎn)”時(shí)，組態(tài)王的功能組態(tài)王不僅顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而且可以在組態(tài)王運(yùn)行界面上控制外部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3 總結(jié)

基于組態(tài)軟件的電氣控制實(shí)訓(xùn)平臺和傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)方法相比較，具有許多的優(yōu)點(diǎn)，例如：實(shí)訓(xùn)設(shè)備簡單、實(shí)訓(xùn)條件容易滿足，就一個(gè)計(jì)算機(jī)和一臺PLC；維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)費(fèi)少，需要維護(hù)的設(shè)備只有計(jì)算機(jī)和PLC，按照要求操作的話，一般是不需要更換配件的；安全系數(shù)高，PLC沒有外接設(shè)備不涉及運(yùn)行機(jī)構(gòu)連接電源；實(shí)訓(xùn)現(xiàn)象直觀、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，直接可以在計(jì)算機(jī)上演示出結(jié)果；實(shí)訓(xùn)內(nèi)容更新速度快，直接在組態(tài)軟件中添加實(shí)訓(xùn)模塊即可等。

圖8 三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制演示主畫面

綜上所述，基于組態(tài)軟件的電氣控制實(shí)訓(xùn)平臺為PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)提供了一條新的途徑。

［1］周美蘭，周封，王岳宇.PLC電氣控制與組態(tài)技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

［2］楊廣才，張丹.組態(tài)軟件在PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.蘇鹽科技，2006（4）：19-21.

［3］丁宗燕，盧明林.PLC教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的探討［J］.現(xiàn)代企業(yè)文化，2008（12）：183-185.

［4］顧繩谷.電機(jī)及拖動技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［5］李凱.基于組態(tài)技術(shù)的PLC創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.大眾科技，2009（1）：165-167.