摘 要：介紹了松下PLC在房間空調(diào)器焓差法性能測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用，重點(diǎn)論述了系統(tǒng)控制要求、硬件環(huán)境、PLC控制程序設(shè)計(jì)以及上位機(jī)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作快捷方便。 關(guān)鍵字：PLC Delphi7.0 監(jiān)控 通信 1. 引言 　　現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)能對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出多批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、檢測(cè)設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器（PLC）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一[1]。 　　房間空調(diào)器是國(guó)家強(qiáng)制性電器質(zhì)量檢測(cè)產(chǎn)品，為了完成符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的性能檢測(cè)，必須建立一套相應(yīng)的高精度的測(cè)試系統(tǒng)。焓差法測(cè)試是重要的測(cè)試方法之一，它不僅能對(duì)房間空調(diào)器的制冷能力和制熱能力進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，還能進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)（包括風(fēng)機(jī)性能測(cè)試），此外還可以針對(duì)房間空調(diào)器季節(jié)節(jié)能能效比（SEER）進(jìn)行測(cè)定間歇啟/停狀態(tài)下空調(diào)器的制冷量和輸入功率的試驗(yàn)。 　　傳統(tǒng)的焓差法測(cè)試臺(tái)采用常規(guī)的繼電器控制，手動(dòng)的操作方法，電氣線路又復(fù)雜，操作又不便。以PLC為核心的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化。本文就針對(duì)房間空調(diào)器焓差法性能測(cè)試系統(tǒng)，討論P(yáng)LC在測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用。 2. 系統(tǒng)控制要求 　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7725-1996[2]，空氣焓差法試驗(yàn)系統(tǒng)需要兩個(gè)試驗(yàn)環(huán)境，一個(gè)作為室內(nèi)側(cè)試驗(yàn)環(huán)境，一個(gè)作為室外側(cè)試驗(yàn)環(huán)境。室內(nèi)外試驗(yàn)環(huán)境都配備了由1個(gè)循環(huán)風(fēng)機(jī)，1個(gè)加濕器，1個(gè)加熱器及3臺(tái)制冷機(jī)組成的空氣處理裝置，另外，室外側(cè)還有1個(gè)采樣風(fēng)機(jī)，室內(nèi)側(cè)有2個(gè)采樣風(fēng)機(jī)和1個(gè)排風(fēng)機(jī)。室內(nèi)外環(huán)境中所有設(shè)備的開關(guān)量均由PLC完成，同時(shí)PLC還兼?zhèn)湓O(shè)備的故障報(bào)警。系統(tǒng)還要求上位機(jī)對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行控制，因此上位機(jī)與PLC通過(guò)RS232接口實(shí)現(xiàn)通信，在Delphi7.0平臺(tái)下編寫監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。 3. 硬件環(huán)境 　　PLC選型 　　房間空調(diào)器焓差法測(cè)試系統(tǒng)的控制點(diǎn)數(shù)有22個(gè)輸入，16個(gè)輸出。日本松下PLC產(chǎn)品FP1-C40系列，由于體積較小、結(jié)構(gòu)緊湊，而且性能穩(wěn)定，完全可以完成控制需要，因此，我們選用此系列型號(hào)為AFP1243B的PLC。 　　輸入與輸出 　　依據(jù)控制對(duì)象，對(duì)可編程控制器PLC的I/O點(diǎn)數(shù)及主要內(nèi)部繼電器進(jìn)行分配[3]。 　　外部輸入繼電器X，用來(lái)采集各個(gè)被控對(duì)象的報(bào)警信號(hào)，是開關(guān)量輸入。分配表如表1。 　　表1輸入繼電器X分配表 　　外部輸出繼電器Y，用來(lái)控制系統(tǒng)設(shè)備中的被控對(duì)象，是開關(guān)量輸出。分配表2如下： 　　表2輸出繼電器Y分配表 　　主要內(nèi)部繼電器R，用來(lái)接收上位機(jī)觸摸屏發(fā)送來(lái)的命令，作為被控對(duì)象的啟動(dòng)與制動(dòng)開關(guān)，以此來(lái)控制整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)行。其接收的也是開關(guān)量0或者1。其分配表如表3： 　　表3主要內(nèi)部繼電器R分配表 　　與上位機(jī)通訊 　　系統(tǒng)需要上位機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控，F(xiàn)P1-C40系列提供了RS232接口，通過(guò)此接口與上位機(jī)通訊。 4. 控制程序設(shè)計(jì) 　　依據(jù)焓差測(cè)試臺(tái)的工作原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)，考慮到實(shí)際情況的需要，設(shè)計(jì)的PLC程序要滿足下面的要求： 　　1） 焓差法測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)啟動(dòng)與停止時(shí)，系統(tǒng)中的16個(gè)被控對(duì)象的啟動(dòng)順序有所不同。啟動(dòng)時(shí)，制冷機(jī)與風(fēng)機(jī)先啟動(dòng)，并且只要有一個(gè)制冷機(jī)開動(dòng)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)就要立即啟動(dòng)，以保證室內(nèi)外側(cè)的空氣流通，然后再啟動(dòng)加熱器和加濕器。停止運(yùn)行時(shí)，制冷機(jī)、加熱器和加濕器先停機(jī)，然后再停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)在啟動(dòng)與制動(dòng)過(guò)程中有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，則立刻停止出現(xiàn)故障被控對(duì)象的運(yùn)行，以保證系統(tǒng)中被控對(duì)象不會(huì)被嚴(yán)重?fù)p壞。 　　2） 由于被控對(duì)象中有很多電機(jī)，電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)電流是正常工作時(shí)候額定電流的2～4倍，所以不能長(zhǎng)時(shí)間使電機(jī)處于啟動(dòng)/制動(dòng)狀態(tài)，否則，電極的線圈會(huì)被燒壞。因此，系統(tǒng)設(shè)定電機(jī)啟動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間都是10秒，即在啟動(dòng)開關(guān)或制動(dòng)開關(guān)按下后的10s內(nèi)，可以取消操作。這樣就避免了因誤操作等因素使電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于啟動(dòng)與制動(dòng)狀態(tài)而損壞電機(jī)。 　　3） 在正常情況下，關(guān)機(jī)時(shí)是先關(guān)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)，然后再關(guān)運(yùn)行的總開關(guān)?？墒牵瑢?shí)際情況下，可能會(huì)發(fā)生非法關(guān)機(jī)的情況，即直接將系統(tǒng)的總運(yùn)行開關(guān)關(guān)閉。這樣在PLC沒(méi)有斷電的情況下再次按下主控開關(guān)時(shí)，PLC的一些狀態(tài)在開始時(shí)會(huì)保持，而使輸出滿足條件，這樣就會(huì)發(fā)生在沒(méi)有輸入的情況下卻有輸出的情況。為了避免這種情況，在每次主控繼電器的觸發(fā)信號(hào)關(guān)閉時(shí)，要對(duì)保持狀態(tài)的繼電器復(fù)位。 　　根據(jù)以上的要求，設(shè)計(jì)了PLC程序[4]。其程序的流程圖如圖1所示。最后，通過(guò)松下PLC自帶軟件FPWIN GR將程序下載到PLC里。 5. 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 　　通訊協(xié)議 　　松下電工FP-X系列的各級(jí)PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層都是以其專用通訊協(xié)議MEWTOCOL為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。MEWTOCOL協(xié)議分為兩個(gè)部分。一是MEWTOCOL-COM，即關(guān)于計(jì)算機(jī)的通訊協(xié)議，它適用于計(jì)算機(jī)與PLC的通訊。另一個(gè)是MEWTOCOL-DATA，即關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，它適用于PLC與PLC之間及PLC與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸[5]。本系統(tǒng)采用MEWTOCOL-COM協(xié)議[6]。 　　1） 命令幀格式 　　 　　其中%：MEWTOCOL-COM的命令幀開始標(biāo)志（ASCII碼為25H）; 　　H,L：站地址的高位和低位，默認(rèn)為01; 　　#：站號(hào)特征碼（ASCII碼為23H）; 　　發(fā)送文本：由命令碼和數(shù)據(jù)組成，命令碼參考文獻(xiàn)[]; 　　BCC：校驗(yàn)碼，采用異或校驗(yàn)碼，BCC為8位; 　　CR：回車結(jié)束符。 　　2） 響應(yīng)幀格式 　　 　　其中%，H，L，BCC，CR的含義與命令幀相同; 　　$：命令正確傳送標(biāo)志，如果此位為“!”則表示命令錯(cuò)誤; 　　響應(yīng)文本：正確響應(yīng)命令信息文本或者錯(cuò)誤命令的錯(cuò)誤代碼。 [align=center] 圖1 PLC程序流程圖[/align] 　　5.2 通訊接口軟件設(shè)計(jì)[7] 　　在Delphi7.0中調(diào)用VB的MSComm控件，可以快速方便地對(duì)串口進(jìn)行訪問(wèn)[8]。 　　1） 端口設(shè)置 　　端口打開之前，要對(duì)端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、停止位進(jìn)行設(shè)置。 　　MSComm_plc.CommPort:=1; 　　MSComm_Plc.Settings:=‘19200,o,8,1‘; 　　MSComm_plc.OutBufferSize:=1024; MSComm_plc.InBufferSize:=1024; 　　MSComm_plc.OutBufferCount:=0; MSComm_plc.InBufferCount:=0; 　　if not MSComm_plc.PortOpen then MSComm_plc.PortOpen:=true; 　　2） 發(fā)送指令 　　按照MEWTOCOL通訊協(xié)議給PLC發(fā)送指令，打開總開關(guān)如下： 　　procedure TForm_Main.CWButton48Click（Sender: TObject）; //總開關(guān) 　　var openstr,closestr,bcc,sendstr,sendstr1,sendstr2,sendstr3: string; 　　i: integer; 　　begin openstr:=‘%01#WCSR01001‘; //打開命令 　　closestr:=‘%01#WCSR01000‘; //關(guān)閉命令 　　bcc:=‘＊＊‘; //檢驗(yàn)碼 　　if cwbutton48.Value=true then //打開總開關(guān) 　　begin sendstr:=openstr+bcc+chr（13）; //命令幀 　　for i:=1 to length（sendstr） do //逐字發(fā)送指令 　　begin sendstr1:=copy（sendstr,i,1）; 　　Mscomm_plc.Output:=sendstr1; end; 　　Mscomm_plc.OutBufferCount:=0; //端口緩存清除 　　Mscomm_plc.InBufferCount:=0; 　　end; 　　if cwbutton48.Value=false then //關(guān)閉總開關(guān) 　　begin sendstr2:=closestr+bcc+chr（13）; 　　for i:=1 to length（sendstr2） do 　　begin sendstr3:=copy（sendstr2,i,1）; 　　Mscomm_plc.Output:=sendstr3; end; 　　end; 　　end; 　　同樣，按照同樣格式實(shí)現(xiàn)其他開關(guān)的打開與關(guān)閉。 　　3） 故障報(bào)警 　　PLC輸入端均是采集報(bào)警信號(hào)，若是X0000（XO）端返回?cái)?shù)據(jù)為0即為報(bào)警，其它輸入端與此相同。在程序中，利用Timer控件設(shè)定一定周期對(duì)端口進(jìn)行掃描，系統(tǒng)采用周期為10s，即每10s對(duì)PLC的所有輸入端狀態(tài)進(jìn)行掃描。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，上位機(jī)軟件會(huì)判斷報(bào)警端口，并顯示報(bào)警信息。 6. 結(jié)束語(yǔ) 　　以PLC為核心的控制系統(tǒng)使工業(yè)設(shè)備操作越來(lái)越方便，電氣線路越來(lái)越簡(jiǎn)單;與PLC通訊的上位機(jī)軟件，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。此控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用在杭州電子科技大學(xué)人工環(huán)境與信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的焓差實(shí)驗(yàn)臺(tái)， 1年多的實(shí)踐表明：系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定、操作快捷方便，大大提高了測(cè)試系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化水平。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 廖常初. 可編程程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社, 2001. 　　[2] GB/T 7725-1996 房間空氣調(diào)節(jié)器 　　[3] 可編程控制器（FP系列）FP1硬件技術(shù)手冊(cè)[M]. 松下電工株式會(huì)社. 　　[4] 可編程控制器（FP系列）FP-M/FP1編程手冊(cè)[M. 松下電工株式會(huì)社. 　　[5] 姚健,宋志兵,姚沅紀(jì). 計(jì)算機(jī)與松下PLC之間通訊接口軟件設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2002,18（2）: 47-78. 　　[6] 汪曉光,孫曉瑛,王艷丹 等編著. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002. 　　[7] 田紅芳. 用VB實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間的串口通信[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào),2001,22（4增刊）: 447-448. 　　[8] 范逸之,陳立元 編著. Delphi與RS232串口通信控制[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,2002.