电气控制PLC实训平台的设计和实现

2018-06-03姜银秀

机电工程技术 2018年5期

关键词：组态王接触器电气控制

姜银秀

（河源理工学校，广东河源 517000）

随着我国工业生产由半自动化向自动化快速发展，急需电气智能技术应用型人才，中等职业学校为企业培养大批自动化控制技术人才，所以加强中等职业学校实训基地的建设越来越紧迫[1]。

可编程控制器（PLC）是基于计算机技术的通用工业控制设备。PLC集三电（电控、电仪、电传）为一体，结构容易扩展，性价比高，可靠性高，已成为自动化工程的核心设备。因此，对于理工科类的院校来说，PLC课程的实训和教学就尤为重要。

组态软件是一种人机界面，其操作简单，并且功能强大、稳定性高，非常适合用于工业生产和居民生活。若PLC与组态软件结合起来，就可以实现人机对话，直接在计算机中显示出模拟运行的结果[1]。

其设计理念为：首先编制PLC程序，再利用组态软件构建相应的人机界面，最后将两者进行通信连接。这样就可以通过对组态软件仿真界面中的控制对象的相应动作来观察教学实验系统的控制结果，检验PLC程序的正确与否，并做出相应的修改、调试，得到理想的虚拟仿真教学实验系统。

本课题的意义是在节省实训室资金投入的同时，提高学生学习PLC的兴趣，充分发挥学生的创造性思维，锻炼学生的实践能力，使学生掌握PLC、计算机通讯及组态软件等先进技术。

1 PLC实训平台的结构

PLC实训平台的设计的包括两个方面：硬件部分和虚拟设备部分如图1所示。

图1 PLC实训平台设计的流程图

此实训装置包含了硬件和软件两部分，如图2所示，硬件有：PLC、计算机；软件支持有：GX Developer和组态王软件。

图2 结构图

根据教学实践，并结合学生的学习兴趣和可实施性，设计了以下7个实训项目如图3所示。

图3 基于组态软件和PLC的实训平台的结构简图

现在用三相异步电动机正反转控制为例进行说明。

图4所示是按钮接触器双重联锁控制三相异步电动机正反转控制电路[3]。

图4 双重联锁控制三相异步电动机正反转控制电路

（1）控制原理

启动时，合上总电源开关QS，再按下正转启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，其辅助常开触头闭合形成自锁线路，辅助常闭触头断开形成互锁线路，主触头闭合，电动机正转运行[4]。

当需要反转时，只需按下反转启动按钮SB3，接触器KM1线圈断电，KM1触头复位断开正向电源，接触器KM2线圈得电，其辅助常开触头闭合自锁，辅助常闭触头断开互锁，主触头闭合，电动机反转运行。

SB1为总停止按钮。根据要求，首先列出正转运行和反转运行的控制时序图，如图5所示。

图5 控制时序图

根据图4所示的三相异步电动机正反转控制线路的电气原理图所示，应该要满足以下几点：

（1）能够用按钮控制三相交流异步电动机的正、反转启动和停止；

（2）具有短路保护和过载保护等必要的保护措施；

（3）利用PLC基本指令来实现上述控制。

I/O通道地址分配表见表1。

根据三相异步电动机正反转运行的控制要求，可确定PLC需要3个输入点，2个输出点，其I/O通道地址分配表见表1。

表1 三相异步电动机正反转运行的I/O通道地址分配表

PLC接线图如图6所示。

图6 PLC接线图

根据I/O通道地址分配表及图5所示的控制时序图绘制梯形图程序如图7所示。

图7 三相异步电动机正反转运行的梯形图程序

2 人机操作界面的实现

通过组态组态界面的设计、系统数据变量的设置和系统动画连接的设计这三个方面完成人机操作界面的实现[5]，完成后的效果如图8所示。该控制系统的工作原理是：当按下“电源开关”按钮后，并按下“电机正转”时，组态王的功能组态王不仅显示系统的运行状态，而且可以在组态王运行界面上控制外部设备的运行状态。

3 总结

基于组态软件的电气控制实训平台和传统的实训方法相比较，具有许多的优点，例如：实训设备简单、实训条件容易满足，就一个计算机和一台PLC；维护保养经费少，需要维护的设备只有计算机和PLC，按照要求操作的话，一般是不需要更换配件的；安全系数高，PLC没有外接设备不涉及运行机构连接电源；实训现象直观、提高学生学习兴趣，直接可以在计算机上演示出结果；实训内容更新速度快，直接在组态软件中添加实训模块即可等。