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  2．3 PLC输出负载的抗干扰处理

    PLC输出模板采用继电器输出型时，所带的电感性负载的大小，会影响到模板内继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。更重要的一点，PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，若负载为直流电感性负载，则在负载两端加续流二极管保护，若负载为交流点刚性负载，则在负载两端加阻容吸收电路，见图1。一般选择D为1 A，R为100 Q，C为0．47 pF。

图1 阻容吸收电路不意图

    2．4 正确选择接地点，完善接地系统

    良好的接地是保证PLC可靠工作的一个重要条件，可避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的一般有两个：一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

    PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点之间存在地电位差，从而引起地环路电流，影响系统正常工作。比如电缆屏蔽层必须单点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，接地线、屏蔽层和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会感应出电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合．信号回路受到干扰。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等的电位分布，影响PLC内模拟电路和逻辑电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机等故障。模拟地电位的分布将使测量精度下降，会引起对信号测控的严重失真和误动作。

    1)安全地或电源接地。将电源线接地端和柜体连线接地做为安全接地。若电源漏电或柜体带电，可以从安全接地端导入地下。

    2)系统接地。系统接地即PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地。接地电阻值不得大于4 Q，通常需将PI，C设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

    3)信号与屏蔽接地。一般要求信号线必须有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应互相连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。

    2．5 对变频器干扰的抑制

    变频器干扰处理一般有以下几种方式：

    1)加隔离变压器，主要针对来自电源的传导干扰，可将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前；2)使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，可防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能；3)使用输出电抗器，在变频器和电动机之间增加交流电抗器主要是为了减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。

3 矿井提升系统干扰问题及解决办法

    我矿在2007年投产了一套1 900 kw交一交变频提升系统，针对现场出现的问题采取了以下的抗干扰措施：1)把功率部分与控制部分分别安装在两层，使得功率柜对PLC以及变频控制部分的电磁干扰减至低；2)PI，C系统及变频控制系统用的交流控制电源均通过UPS供电，使得高压电网侧的干扰信号不会通过电源直接传入控制系统；3)为了可靠接地并减少接地电阻，在保证接地极电阻小于1 Q的基础上，选用双根95 mm2电缆作为接地电缆；4)对于触发脉冲、电压检测信号、电流检测信号、测速编码器信号等关键线路，采取单独敷设电缆，屏蔽层双端单独接地的措施。

4 结论

    这套系统在调试初期，由于干扰问题给调试带来了一定的影响。使得接入PLC系统的位置检测信号、连锁信号出现差错。重新处理了接地与屏蔽之后，干扰的问题没有再出现。PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能使PLC控制系统正常工作。

0 引言

    在工业控制领域，如何利用有限的资源实现对主要生产环节准确、稳定的控制，并对工业现场实施有效的监控，使生产和监控有机的结合起来，提高生产效率，是广大企业和从事工控行业的技术人员一直普遍关心的问题。而自动化水平的高低也成为衡量企业生产力的重要因素。

    PLC作为一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置，以其可靠性高、抗干扰能力强、适用性强、功能完善等优点在工业过程中得到了广泛的应用，并以其极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。触摸屏是计算机技术和监控技术发展的产物，作为数据采集与过程控制的专用软件，它们是自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，具有灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控的功能。

    电镀系统作为涂装企业的关键生产环节，对整个生产过程的影响具有举足轻重的作用，本文提出的基于触摸屏和PLC的电镀控制系统的设计，克服了原控制系统准确度低、稳定性差、生产效率低的缺点，提高了企业的生产效率和自动化水平。

1 系统的总体设计

    龙门镀铜电镀自动生产线是电气器件等外表电镀的一种专用自动生产设备。生产环节包括三个基本阶段：镀前处理、电镀过程和镀后处理。整个镀铜电镀过程主要经过热浸除蜡、水洗、弱腐蚀、除垢、沉锌、预镀碱铜、碱铜、酸活化、焦铜、回收、水洗、防变色等。经过电镀的器件可以提高其使用寿命，具有可靠性高和抗干扰能力强等特点，在电气工业控制中得到了广泛应用。

    生产线为自动线，生产时由行车根据工艺及生产线状态自动移送工件，完成工件的电镀处理。行车主要执行挂钩的上升／下降运动，行车的前进／后退等4个动作，一辆行车分别装有2个三相异步电动机，并由变频器来控制电机运作。为了实现自动功能，主要采用三菱FX2N系列的PLC作为控制核心，同时采用三菱系列的触摸屏GOT1100作为上位机来执行动作操作，触摸屏产生人机界面和生产数据的监测及储存功能，和PLC构成实际的控制设备。

2 PLC控制系统

    控制系统的设计以GX DEVELOP 8软件为平台，开发控制系统的程序。其编程方便，不但支持通常的逻辑、算术、位等，还直接支持子程序、跳转、文件和PID等指令和大量寄存器，并且有方便的注释功能(和程序在一起)。

2.1 软件设计

    控制系统的控制对象是三台行车，对行车的运行动作进行控制，系统的被控量为电机的速度和正反转，执行机构为变频器，所以控制相对比较复杂。

    结构化程序设计是编程中常用的并且是有效的方法，其中心思想就是采用子程序，将程序之间的耦合降低。采用这样的方式，也可以解决语句机械重复的问题。在这个程7芋就可以充分利用PLC编程时允许使用子程序的便利，采用结构化的编程思想，将行车挂钩的上下运动，及行车左右行走等分别编制子程序。自动程序采用的动作序列的思想，整个循环就是一个动作的序列，只要依次执行每个动作就可以完成自动所需要的动作。具体的每个动作则靠调用相应的子程序完成，避免程序机械重复的问题。主程序主要负责所有子程序的调度，判断在不同的情况下去执行相应的程序，其中主程序框图如图1所示。

图1 主程序框图

    从图中可以看到在此项目设计了以下的子程序，见表1。

表1 子程序列表

2.2 编程中的几个细节处理

    为了适应PLC编程的特点，在编程中对相关细节主要采取了以下几点措施：

    (1)互锁处理

    对于在运行中不容许同时出现的情况在程序上通过标志位进行互锁处理，这包括如下：挂钩的上和下；行车进和退；挂钩动作和行车动作；任何错误和动作输出；手动和自动。

    (2)动作和故障的处理

    动作子程序放在每个循环的结尾，这样在所有的情况都正常的情况下才输出实际的指挥行车动作的信号，只要前面有一个环节不正常，通过设置故障标志，动作子程序不输出实际的动作，这样确保行车的安全。

    (3)手动和自动的转换

    手动和自动的转换是该程序的一个难点。自动工作时随时可以切换到手动。但是手动切换到自动需要满足下面的条件才可以：三部行车都处在循环的初始状态，包括行车的位置和挂钩的位置；或者自动到一半时转手动，然后没有如何手动的动作后才转到自动。在其他情况下强行将手动切换到自动将作为可恢复性错误处理，发出报警声提醒操作者，并等待操作者切换到手动。

3 触摸屏监控软件的开发

3.1 软件的总体设计

    该控制系统监控软件采用三菱公司开发的GOT系列的10寸触摸屏将用于现场控制的PLC控制系统和上位机监控系统连接起来。其次，从变量定义和I／O设备的管理人手，利用GOT多样化的绘图工具、强大的脚本语言处理能力和丰富的命令语言函数开发出生动、友好的主监控界面，以及含盖报警系统、行车操作，辅助控制等功能齐全的子监控界面。

    经过开发的监控系统实时现场执行机构的操作模拟与监控，历史报警的查询等功能。其中还设有权限要求，要求操作时先要输入密码，以防非操作者的错误操作，以保证安全。

3.2 行车监控界面设计

    作为整个监控软件的主要部分，行车监控界面的设计形象地反映了该行车在整个系统运行过程，并且可以通过对变量的正确调用，使主要行车的运行状态按操作人员的需要在系统运行时准确、生动地展现出来。管理人员可根据需要使行车处于手动或自动状态，甚至可以根据需求设定行车运行的目标槽位，通过行车监控界面图5报警界面上的按钮，管理人员还可以方便地进入操作，进而获取系统运行的详细信息。

3.3 辅助设备操作界面

    为了全面实现系统的自动化，一些辅助设备如风机、移动小车、废水喷淋泵等的执行通过PLC来控制，然而其辅助设备的操作信号则通过触摸屏控制在该辅助设备的操作子界面里面，充分利用GT DESIGN软件提供的内部软元件，减少了PLC的输入点，从而减少了成本，又增加了可操作性。

3.4 报警系统界面

    按照系统的设计要求，当行车行走提升、行走热继电器等过热，或者行车行走提升超出要求范围时，要求监控系统能够做出及时、有效的报警。鉴于此在开发报警系统时，该设计首先建立了系统的报警注释，将用户创建的注释作为报警信息显示。然后通过报警表跟注释链接，与此同时与PLC中的寄存器链接从而储存。操作人员可通过上移，下移，检查等操作来查找以前出现的报警历史记录。

4 结语

    该设计已经投入到企业的生产过程中，从现场的状况和产品的质量来看系统运行稳定，行车运行路线和辅助设备在理想的范围内，管理人员能够通过触摸屏及时、准确地了解生产现场的状况，并可以根据生产要求及时做出调整。该设计不仅改善了系统的稳定性和准确度，而且在很大程度上提高了企业的生产效率和自动化水平。

4 测试仿真系统在模拟电网故障测试中的应用

    对于自动化系统性能测试分为两个层次：正常运行下的性能测试、电网故障下的性能测试。用测试仿真系统模拟的电网故障下性能测试属于非常规测试，主要包括：电网故障下的遥信SOE性能测试、遥信COS性能测试、变化遥测到后台画面显示延时测试、变化遥测到远动机发送报文延时测试、变化遥信到远动机发送报文延时测试、通信网络负荷率测试等。借此对自动化系统在恶劣情况下是否可以稳定可靠运行作出客观、准确的评价，这也正是测试仿真系统的优势和价值所在。现以220 kV母线故障为例对测试仿真系统如何模拟电网故障进行阐述。

    由第3节的介绍可以得出，母线故障状态序列是用测试仿真环境的PLC控制单元中执行的，但是每次状态序列是由PLC后台程序来触发的。电网故障时电流电压的变化是通过继电保护测试仪的状态序列来实现，该状态序列是由测试仿真环境的PLC公共模块来触发的。

    如图4所示，初始状态时继电保护测试仪提供正常电压电流给自动化系统的间隔层设备(即测控装置)；由PLC后台程序开始母线故障I拊模拟，进入状态1(0 ms)：PLC控制单元程序进入定时器中断，输出两路开出量，一路触发继电保护测试仪改变状态，提供故障时的电流电压量，一路触发GPS时间校验仪记录故障开始时刻；在第30 ms时，PLC控制单元程序进入定时器中断执行状态2：模拟相关保护动作，同时输出一路开出量来触发保护报文模拟装置，上送保护动作事件报文；在第50 ms时，PLC控制单元程序进入定时器中断执行状态3：模拟一次设备动作，同时输出两路开出量，一路触发继电保护测试仪改变状态，提供故障后的电流电压量，一路触发(ZIPS时间校验仪记录故障结束时刻。通过这三个状态的执行，真实地模拟了母线故障时遥信遥测量和保护报文信息的产生，从而在此情况下，对自动化系统性能进行测试。

图4 母线故障状态序列图

5 总 结

    基于PLC模块的测试仿真系统从根本上提高了变电站自动化测试的水平：①由于仿真环境真实地模拟了变电站运行情况，所以使得自动化测试更加真实、客观；②将自动化测试提升到系统级的高度，尤其是对电网故障情况下的系统性能进行测试，这是以前所没有的。因此测试仿真系统为自动化系统入网测试，为自动化系统的稳定运行打下坚实的基础，在江苏省公司的要求下，对南京中德公司的自动化系统进入入网测试，在此基础上编制的《变电站自动化系统入网检测方案》初稿已提交省公司进行讨论。此外PLC系统提供用户开发界面，为测试仿真系统的后续开发提供了便利，具有一定的灵活性和可扩展性。

3 测试仿真环境的软件实现

    变电站仿真环境软件主要由两部分组成：PLC控制单元程序、PLC后台程序(基于WinCC编程)。

    (1)PLC控制单元程序说明

    PLC控制单元程序简称主程序，采用了面向过程的编程方式，没有人机对话界面，使用了PLC的STL程序语句。PLC仿真系统只有开关量输入／输出模块(即I／O模块)，没有模拟量输入输出模块。每个I／O模块有8个I／O端口。每个I／O端口都有对应的I／O全局量，例如Q0.0即表示第0个输出模块的第0个端口(PLC模块和端口从0开始计数)，I0.0即表示第0个输入模块的第0个端口。加端口和I／O全局变量之间通过映像缓冲区关联。

    主程序的基本流程如图3所示。

图3 PLC控制单元程序流程图

    当PLC的CPU模块上电启动时，自动进入初始化程序，对PLC的I／O模块进行初始化设置，同时将“案例选择”全局变量赋值为“系统正常运行案例”，以保证上电启动后的次程序循环进入正常系统运行程序。然后读取输入映像区，将其状态赋值给输入全局变量。输入映像区和输入端口实时关联，当输入端口为高电平，则映像区临时变量为1：输入端口为低电平，则映像区临时变量为0。主程序的案例主要分为两类：循环案例和中断案例。循环案例顾名思义就是循环执行的案例，中断案例是靠定时器进入中断执行程序，一旦定时器开启，则每过一个定时器间隔时间即进入一次中断程序，直到关闭定时器。

    系统正常运行案例属于循环执行案例，主要实现的功能有：①输入端口和输出端口的关联，即遥控量和遥信量的关联，例如当接收到开关分闸命令(遥控量)，则相应的开关位置信号要处于分闸位置(遥信量)，真实的模拟开关接到分闸命令到开关分开这个过程。②实现全站的防误闭锁逻辑。为了防止电气误操作，在技术上提出了闭锁逻辑，即隔刀、地刀等一次设备的操作必须满足一定的条件，如果条件不满足，则闭锁相应操作，例如：母线地刀操作的条件就是母线上所有隔刀处于分闸位置。系统正常运行案例当接到来自测控装置的遥控命令时，首先对其相应的闭锁逻辑进行判断，符合条件则改变相应遥信量的输出，以模拟设备的动作过程，不符合条件，则闭锁遥控命令，并报警。

    中断案例主要是指自动化系统测试所需的测试案例，包括雪崩测试案例、220 kV母线故障案例、#1主变故障(高压侧开关失灵)案例。这三个案例实现方法是类似的，都是采用了PLC系统中的定时器中断来完成。现以雪崩测试为例进行详细说明：主程序每次循环都判断“案例选择”这个全局变量，当“案例选择”为“雪崩测试案例”时，则开启定时器中断，中断时间设为100 ms(雪崩测试要求每500 ms，相关遥信量变位一次)，同时将雪崩测试计数器请0(该计数器为一个全局变量)。至此，每隔100 ms，进入一次定时器中断，每进入一次定时器中断，则计数器加1。在中断程序中，对计数器进行判断，当为5的整数倍时(因为要求每500 ms变位一次，而定时器定时设为100 ms)，则对相应遥信量进行状态改变。当变化次数满足要求时(要求变化20次)，则在中断程序中，关闭定时器，结束这次雪崩测试。这里需要说明的是：案例选择是在PLC后台人机界面中选择的，即在后台程序中，对“案例选择”变量进行赋值的。

    (2)PLC后台程序说明

    PLC后台程序基于Wincc编程，类似与VB的窗体编程。后台程序主要包括：①实现一次主接线图的界面，在此界面上对一次设备强制分合和电气解锁，强制分合是指直接对一次设备的位置信号进行变位，而不是通过遥控命令来对一次设备位置信号进行变位。电气解锁就是对接受的遥控命令不进行闭锁逻辑判断。②进行案例选择，目前可以选择的案例有：系统正常运行案例、雪崩测试案例、220 kV母线故障案例、#1主变故障(高压侧开关失灵)案例。案例是在PLC控制单元程序中实现的，这一点上面已经做了详细说明。

    这里还需要说明的是：PLC后台程序是如何与PLC控制单元程序进行数据交互的。在PLC后台编程工具WinCCExplorer中，可以建立PLC控制单元程序中全局变量的映射。通过读取映射即可知道全局变量的值，对映射赋值即可对全局变量进行赋值。正是通过这种方法，后台程序才得以提供人机界面让测试人员选择需要执行的测试案例。

0 引 言

    随着电力系统“大二次”的整合和变电站集中控制的推广，对变电站自动化系统的功能和性能要求越来越高。而目前变电站自动化系统测试还停留在测控装置单体测试的水平上，几乎没有检测机构在实验室中对由大量测控装置组成的变电站自动化系统进行系统级的功能和性能检测，这不能满足变电站自动化系统发展的需要，所以在实验室中构建与实际变电站同等规模的测试仿真系统对于自动化系统合格入网、稳定运行意义重大。

1 变电站自动化测试系统构建概述

    1.1 测试系统构成说明

    整个变电站自动化测试结构如图1所示，由测试仿真环境、自动化系统间隔层设备、自动化系统站控层设备、模拟调度主站、继电保护测试仪等组成。其中测试仿真系统包括：测试仿真环境、模拟调度主站、继电保护测试仪；被测试的自动化系统包括间隔层设备和站控层设备。测试仿真环境真实地模拟了一个国网公司典设A-7规模的220 kV变电站，共有3台主变、6条220 kV线路、10条110 kV线路。测试仿真环境是用SIEMENS公司的PLC系统来实现的，主要功能包括：模拟一次设备的控制信号、位置信号和状态信号；模拟保护装置的动作、告警信号；实现全站的防误逻辑闭锁；实现电网故障状态序列等。继电保护测试仪的作用是提供测试所需要的电流电压模拟量。模拟调度主站是基于ET-2000规约分析仪构建的，主要用于模拟通过104通道(基于以太网)和101通道(基于串口)和自动化系统的通信及数据处理装置进行通信。自动化系统间隔层设备和站控层设备都属于被测试范围，间隔层设备足指按照A-7规模变电站配置的相关测控装置(共29台)。站控层设备如图1所示，包括：操作员站和通信及数据处理装置。测试仿真环境和自动化系统间隔设备通过电缆联系，进行遥控遥信量的交互。间隔层设备和站控层设备通过以太网进行信息交互。站控层通过通信及数据处理装置和模拟调度主站联系。

图1 变电站自动化测试系统结构框图

    1.2 测试系统功能说明

    变电站自动化系统测试包括：系统构成测试、遥测量误差测试、系统功能测试、防误操作功能测试、系统性能测试l酬。其中系统构成测试，主要是对自动化系统结构和网络结构进行检查，比较简单。测试仿真系统主要是对遥测量误差、系统功能、防误操作功能、系统性能进行测试。其中系统测试包括正常运行时系统性能测试、电网故障时系统性能测试、雪崩故障时系统性能测试。由于测试仿真系统的PLC模块是可编程的，所以可以根据需要通过对PLC编程来实现不同的电网故障，例如220 kV母线故障等，同样也可以实现雪崩故障，具体过程下文将作详细说明。

2 测试仿真环境的硬件实现

    通过基于PLC模块的仿真环境真实地再现了变电站实际运行环境，如图2所示，现作详细说明。

图2 变电站仿真环境硬件说明

    基于PLC的变电站仿真环境由三部分组成：PLC I／O模块、PLC控制单元、PLC后台。PLC I／O模块和PLC控制单元之间通过Profibus总线进行连接，PLC控制单元通过以太网和PLC后台连接，PLC I／O模块和测控装置之间通过光耦进行连接。

    PLC I／O模块根据功能主要分成三类：模拟变电站一次设备的遥控遥信量，例如开关、刀闸的控制信号、位置信号和本体信号；模拟变电站二次设备的遥控遥信量，例如保护的动作信号和告警信号；公共开入开出量模拟，用于触发GPS时间测试仪对时和触发保护测试仪的状态序列。

    PLC控制单元主要有通信接口模块和CPU模块组成。通信接口负责和PLC后台进行数据交换。CPU模块运行PLC主程序，负责对遥控量的处理、遥信量的产生、全站闭锁逻辑的实现和电网故障中断的处理。

  激光惯性约束核聚变是中国工程物理研究院承担的科学研究项目，其目标是利用强激光轰击氘氚靶丸，产生受控惯性约束核聚变而释放出聚变能。其中原型装置靶场光电控制系统是保证多路激光束jingque引导、投射、基频倍频、jingque聚焦的重要组成部分。它首先需要根据靶场反射光路的实际情况自动调整投射和引导反射镜的姿态完成激光的准直引导，然后控制三倍频晶体的匹配角使打靶激光能够按佳角度入射到KDP晶体中，后jingque修正聚焦透镜的离焦量将激光的焦斑调整到坐标系的基准点。系统要求的设计精度非常高，由靶场瞄准定位控制系统所引入的误差不超过10μm，并且运动机构多且分散，对控制及监控系统在设计理论和技术方案实施方面都提出了很高的要求。适应这种控制要求的系统，一般称之为集散控制系统(DCS，Dist曲uted Control System)。PLC以其特有的高可靠性和不断增强的功能，使它在集散中发挥着越来越重要的作用，并且有取代专用Dcs控制器的趋势。

1 控制系统的功能和结构

    根据物理实验的要求，原型装置的靶场系统需要将12束激光从真空靶室的上方和下方以一定的角度射入真空靶室并经三倍频器、聚焦透镜jingque引导至靶点(激光在靶场将依次经过大口径高精度反射镜架模块、终端光学组件模块)。以此为基础，针对核聚变的前沿性物理问题展开探索性实验研究。

    光学组件运动控制系统包括反射镜架模块与终端光学组件模块两大部分，共同调节12束激光准直至物理实验靶的指定位置。图1给出了控制系统的结构框图。运动控制系统的设计功能是，“本地控制”工控机(IPC)根据“远程集中控制”系统的指令完成各个光路的准直调节，状态监控，参数和重要数据记录等工作，从而为激光发射做准备。

图1 系统结构框图

    由于控制电机数量较多(48台伺服电机和48台真空步进电机)，而且空间位置分散，因此光学组件控制及监测系统采用了分布式控制技术，通过工业控制网络组成先进的过程控制系统和实时、可靠的监控系统。由上位监控计算机对系统进行全面的监控和管理；由安装在现场的48台日本松下公司型号为FP-e的PLC控制器作为下位控制器与现场电气设备和执行机构直接连接，执行可靠、有效、具体的分散控制。系统的上位IPC与现场的各PLC控制器距离通常较远，为保证系统的可靠性，采用RS485标准总线网络进行数据传输，这样就构成了分布式控制网络。由于采用了网络拓扑结构，系统扩充非常方便灵活，可适用不同规模系统的控制要求。

    系统的控制器和执行机构较多，因此，在设计控制箱时采用了模块化的设计思想。每路激光的控制由8个运动轴单元构成：引导反射镜俯仰轴和侧摆轴，投射反射镜俯仰轴和侧摆轴，倍频器俯仰轴、侧摆轴和滚动轴，以及透镜移动轴。每路激光的电机控制集中在两个控制箱中，分别称作反射镜架控制箱与终端光学组件控制箱，作为分布式控制网络的终端。每一个运动轴的控制由PLC、驱动器、电机、通讯适配器等组成.各控制箱与工控机之间同RS485总线进行信息传递系统的硬件配置如图2所示。工控机将位置指令发送给PLC，经驱动器功率放大后由电机带动精密丝杠螺母副驱动反射镜及终端光学组件运动。各运动坐标的极限位置由接近开关检测，以开关量信号形式输入PLC进行处理.各光路反射镜、倍频器和透镜的调整电机可同时工作。

图2 控制系统硬件配置示意图

0 引言

1 系统的总体设计

2 PLC控制系统

2.1 软件设计

图1 主程序框图

    从图中可以看到在此项目设计了以下的子程序，见表1。

表1 子程序列表

2.2 编程中的几个细节处理

    (1)互锁处理

    (2)动作和故障的处理

    (3)手动和自动的转换

3 触摸屏监控软件的开发

3.1 软件的总体设计

3.2 行车监控界面设计

3.3 辅助设备操作界面

3.4 报警系统界面

4 结语

3 串口服务器的应用举例

    以某污水处理厂的控制系统为例:

    在污水处理控制系统中，控制设备较多如：潜水泵、污水泵、鼓风机等，被控参数以数字量居多，对数字量输入输出的控制正是PLC的优势所在，因此一般都采用PLC控制系统，针对污水处理厂分布区域较广，设备间位置较为分散等问题，需设计一个PLC网络控制系统对污水处理过程进行监控、分析、管理和优化。

    3．1系统工艺简介

    系统工艺如图3所示:

    图3污水处理系统工艺流程图

    主控站要对各污水处理环节进行监控、数据采集以及管理，主控站与各处理站之间距离较远，工厂已建好工业局域网，可供使用，系统设计时需考虑将来增加设备的可能性。

    3．2系统的组网设计

    本系统采用三层结构进行组网，采用工业以太网实现1个主控站与3个PLC站之间的远程传输，主控站对全场实施集中管理，控制现场由3个PLC和现场仪表对各过程进行分散控制，根据工艺要求，PLC1位于变电所，主要用于对机、泵等电气参数的监视、控制和联锁，PLC2设置在沉砂池现场，用于对成套设备监控，PLC3设置在污泥脱水间，用于对污泥脱水机的安全保护及监控。

    考虑到主控站与各处理站之间距离较远，而处理站共有3个PLC串口设备需连接入网，若采用基于串口通信模块方式进行组网，传输距离受限，且布线较为复杂，拓展性不够好，若再增加一台PLC，需要增加相应的串口模块，考虑到工厂已有工业局域网，而传输距离远、连接多个串口设备正是串口服务器的优势，则本系统则采用基于串口服务器的方式组网实现。

    串口服务器选用的是MOXA的NPort5430，目前，它被广泛应用于各类串口设备和以太网连接方案中，提供了4个RS422／485串口，通讯速率50～921．6 kbps，用以设备拓展。

    使用时，用RS232／485连接线将NPort5430连接至PLC的通讯口，用网线将NPort5430和HUB连接，完成了硬件安装，利用NPort5430所带的软件包可以完成对串口服务器的属性设置，如IP地址，操作密码，通讯波特率等，详细内容可参见用户手册，系统总体结构如图4所示。

    图4污水处理系统组网结构

    目前，该系统已经投入运行，基于串口服务器组建的PLC网络控制系统，运行稳定，且布线简单，可以充分利用现有网络资源，拓展性强，性能稳定等，是一种很好的解决方案。