摘要：随着自动控制技术、计算机网络技术的高度发展，鉴于电机测试及保护系统的重要性，很有必要结合自动控制技术、计算机网络技术进一步改造电机测试系统。本文首先介绍了PLC结构，电机测试平台的总体设计，然后详细阐述了PLC在电机测试及保护系统中的硬/软件应用，以期为同行业相关人士的理论研究提供有价值的参考。
　　关键词：PLC技术；电机测试；保护系统；设计
　　
　　
　　引言：
　　随着IT技术、数字集成技术的不断发展，电机测试系统经历了从人工到自动，从全模拟到全数字的变化。本文以某单机测试平台为例，对其实施数字化改造，以期达到经济、高效率的目标，并提高其在自动化测试、记录等各方面的应用水平，满足网络化、集成化及智能化的功能需求。以工业中经常用到的PLC控制系统为运算中心，充分利用其便捷、可靠的特点来优化改造电机测试及保护系统。
　　一、PLC结构简介
　　PLC即为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统。PLC包含了电源和中央处理单元（CPU）以及存储器、输入输出接口电路和多种功能模块等，是一种专用于工业控制的计算机，主要代替继电器来实现逻辑控制[1]。其中中央处理器是PLC的核心，其主要任务是从编程器中键入用户所需要的程序及数据，对其进行发送及存储，并通过输入或输出设备对现场的数据及状态进行接收，常用的中央处理器有单片微处理器及通用微处理器；存储器包括用户存储器及系统存储器，用户存储器用来存放根据具体任务编写的PLC程序及用户程序中的数值数据及状态变量，系统存储器则存放系统程序，用户不能随意更改；输入或输出接口分别接受及采集开关量输入信号或模拟信号（传感器、电位器及形成开关等）、连接被控对象中的各个执行元件（电机、电磁阀等）。
　　二、电机测试平台的总体设计
　　其一，电机测试系统集中在工作台进行，运用普通的PC机作为人机交互使用，用户只需要输入身份及各种相关信息就能登录系统，然后选择相应的指令程序实现数据处理、搜索資料及报告打印等等。其中内核程序语言编程选用的是Labview，编制过程直观、简便，和电机测试系统要求相吻合。
　　其二，通讯服务器作为数字化系统中的信息传输枢纽，可以确保数据传输的准确性、安全性，确保整个系统的可靠运行。数据库服务器可以测试条件、结果以及便于数据查询、调取等等。因数据的重要性，其一旦丢失就会带来非常严重的后果，在实际运用过程中，数据库服务器主要通过专业安全的设置，定时转存备份以及预防破坏性登录等各种方法来确保安全使用。
　　其三，在下面这幅图中，初始化是对程序内部使用内存及累加器实施清零、PLC上电自检等。电机热超载保护来源于KA，用来检测电机是否超载。并且电机的停止运动与启动命令来自PLC控制系统给，电动机的转矩给定来自给定电位器。转矩给定数值能通过TD200文本显示器看到，有给定值从模拟量输出口输出约（4~20）mA的信号，控制磁粉制动器，进而达到控制被测电机负载的目标。按照电机以及拖动原理和公式就能够计算出需要的电动机性能。
　　三、PLC在电机测试及保护系统中的硬件设计
　　其一，本文选择型号为315-2DP的CPU作为PLC产品的硬件设计，其能够满足系统需要的I/O接口、DP通讯以及A/D转换等各种要求、稳定性高、可靠性强。但是尽管CPU模块自身带有少量的信息传输借口、通道，对电机测试及保护系统而言还是远远不够的，因此需配设专门的I/O模块。PLC控制系统在传输数据过程中有抗干扰、提高灵敏度的要求，本次研究选用西门子300系列的I/O模块主要包括有SM332模拟量输出模块、SM321数字量输入模块因SM322数字输出模块等等。电机测试及保护系统测试过程中主要面对的是变频、交流以及直流等各种类型的电机，所以需要变频器、变压器以及直流调试设备等辅助工作。
　　其二，选用Profibus-DP进行网络系统设计，满足保护系统自动化传统大量数据、要求速度快、扩展多的要求。同时还要参考硬件选型，确定好控制系统网络，将PLC控制系统中的功能模块依据输入/输出两个部分分别安装在机架上面，此时CPU自带的直流调速器、DP通信口与DP网络变频器可完成通信。
　　其三，PLC故障报警方面的应用。以PLC在给水泵保护系统中的应用为例，通过PLC逻辑运算，可对对保护系统的温度元件故障评判。根据实际情况，PT100采样点的正常温度变化数值有一定规律。当温度数值＞200度时定义为断路故障，当＜0度时定义为短路故障，当温度梯度突然变化超过固定数值时定义为线路接触性故障。以上三种故障不论出现哪一种情况都可以当作PT100元件线路故障，PLC控制系统都会发出声光报警通知相关工作人员检测回路，与此同时，需要对测温点在温度值越限停给水泵的DO点实施闭锁。但是在另一点可以找出线路故障报警测点的信息。显示出这个点的报警实际数值，具体时间，帮助检修人员开展工作。因为PLC具有强大的逻辑功能，因PT100温度元件线路故障导致的水泵误跳闸问题，可以得到很好的解决，同时其还能正确实现给水泵最小流量阀的开关，提升保护系统准确性。
　　四、PLC在电机测试及保护系统中的软件设计
　　其一，设计整体程序，在编写程序之前，尽可能确保语言简单易懂便于以后修改，同时以表格形式命名内存位置，做好相应的注释。其中适合PLC编程的语言主要有顺序功能图、指令表以及梯形图等，这些不同的编程语言各自有各自的优势，需依照实际情况而定。因控制系统主要处理各个数字量的I/O信号，为了便于电气工程师们进行交流沟通，可选用最形象、最直观的梯形图作为编程语言。总体而言，PLC程序主要是由各种逻辑块组成的.
　　其二，设计主频电机测试程序，主程序OBI可以存放实现系统功能的子程序，每次测试关注的电机类型不同，故每次试验结束都不需保留测试参数。PLC系统用于电机测试，故程序的编写可根据试验划分功能，然后以各个功能块为目标实施编程。在电机测试及保护系统中进行的电机测试试验可分为交流试验、变频试验以及直流试验三种，以变频电机试验最具有代表性，在整个试验过程中DP通讯、各项设备的参数以及运行等基本上囊括了PLC控制系统的全部功能。本试验以400kw变频电机为载体，其中，整个电源系统的完好性主要通过故障类型所对应的数字信号在PLC位置的显示情况确定。当供电端确认没有错误之后，再选择电流量程，为了能够正确运用测量仪器，在试验之前先要选好流量，待试验结束以后再推出电流量程的选择。
　　其三，为了确保变频器可以接收到来自DP网络的各种指令，需依据所测电机的情况设置变频器的内部参数。然后PLC就能通过网络和变频器通讯发送指令，写入控制指令，获取运行状态，并适时修改相应参数，启动变频器开始试验。在PLC系统中采用触发型控制装置专门处理紧急情况，当系统接收到紧急停止信号以后，立即执行相应程序开始急停，然后系统就会自动切断输入/出回路。
　　通过本次测试研究，可知将PLC应用在电机测试及保护系统中有以下两个优点：1）构造方式和以往电机系统测量方式有所不同，可一次性测量多个电机参数；且测得数据十分精确，存储处理便捷；2）硬件构造简单，操纵界面较好，用户使用方便；同时系统的扩展性好、适应能力非常强，既可以满足科学研究、学生实验的要求，又具有一定的现场使用价值。
　　参考文献
　　[1]赵冉,王英.基于虚拟仪器的异步电机自动测试系统的研究[J].仪器仪表用户，2011，4(03):85~86.
　　[2]陈湘令.基于PLC控制的电机测试平台硬件系统[J].工业控制计算机，2006，8(09):158~159.
　　[3]林春燕.PLC在电热锅炉控制系统实验装置中的应用[J].自动化技术与应用，2009，7(05):221~222.