桑秀典

摘? 要：PLC作為一種利用數(shù)字運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的電子裝備，具有體積小、功能完善以及抗干擾能力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，能夠使傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)得以優(yōu)化和改進(jìn)，一定程度能夠簡(jiǎn)化操作人員工作流程和工作量。文章主要對(duì)可編程控制器定義、構(gòu)成以及程序設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單闡釋，對(duì)PLC電器控制系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行介紹，并提出PLC如何有效在柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中應(yīng)用，希望PLC能夠更好適應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)發(fā)展的需求。

關(guān)鍵詞：PLC;柴油發(fā)電機(jī)組;控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM314? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）08-0162-02

Abstract： PLC， as an electronic equipment realized by digital operation， has the advantages of small volume， perfect function and strong anti-interference ability. It is applied to the electric generator control system of diesel engine， electric Generator enables the optimization and improvement of traditional control systems， and to a certain extent simplifies the workflow and workload of operators. In this paper， the definition， structure and program design of PLC are briefly explained， the characteristics of PLC electrical control system are introduced， and how to use PLC effectively in diesel generator control system is put forward， in the hope that PLC can better adapt to the diesel generator control system development needs.

Keywords： PLC; diesel generator; control system

引言

柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組作為備用電源，其廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中。伴隨著當(dāng)前數(shù)字化、智能化技術(shù)的不斷更新，柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)需要進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，而將PLC應(yīng)用于其控制系統(tǒng)中，能夠有效發(fā)揮PLC裝置自身的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用PLC，會(huì)促使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)朝著簡(jiǎn)化、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)保等方向發(fā)展，更為符合發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的要求。

1 可編程控制器定義、構(gòu)成以及程序設(shè)計(jì)相關(guān)概述

1.1 定義

可編程控制器指的是為滿足工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子設(shè)備，簡(jiǎn)稱為PLC[1]。該裝置具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和適用性高等方面的優(yōu)勢(shì)，備受工程技術(shù)人員的青睞。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)流程比較簡(jiǎn)單，其工作量較少，并且其體積較小，便于改造和維護(hù)。按照結(jié)構(gòu)可以將可編程控制器分為固定式和組合式兩類，固定式可編程控制器是由CPU板、顯示面板以及電源等元素組成的不可拆卸整體，組合式的組成元素與固定式組成元素存在一定差異。

1.2 可編程控制器軟件系統(tǒng)

該軟件系統(tǒng)主要由用戶程序和系統(tǒng)程序構(gòu)成，用戶程序指的是用戶借助可編程控制器的邏輯控制程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效控制;系統(tǒng)程序涉及監(jiān)控程序、診斷程序等內(nèi)容，能夠?qū)φ麄€(gè)機(jī)器進(jìn)行管理，可以將程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，對(duì)機(jī)器存在的故障進(jìn)行科學(xué)診斷。

1.3 PLC控制程序設(shè)計(jì)

首先，為了確保機(jī)組在停電狀態(tài)下快速啟動(dòng)供電系統(tǒng)，要求機(jī)組處于準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)。比如要求柴油機(jī)潤(rùn)油量、冷卻水始終保持在柴油機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行所規(guī)定的范圍內(nèi)，定期對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行部件進(jìn)行清潔和保養(yǎng)，確保機(jī)組在應(yīng)急情況下迅速啟動(dòng)。同時(shí)，在機(jī)組保持準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，要求機(jī)供電設(shè)備在停電后30秒快速響應(yīng)，在機(jī)組啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)中，要求在斷電后的2秒內(nèi)向柴油機(jī)啟動(dòng)馬達(dá)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，快速將機(jī)組啟動(dòng)轉(zhuǎn)速上升到所規(guī)定的范圍，在電壓、轉(zhuǎn)速均達(dá)到啟動(dòng)條件的情況下，才能達(dá)到供電目的。

其次，當(dāng)供電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組停機(jī)程序的設(shè)計(jì)，需要考慮在恢復(fù)供電多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分閘、切換，根據(jù)負(fù)載情況來(lái)進(jìn)行切換，這兩種切換方式在停機(jī)功能方面相同。比如在停機(jī)過(guò)程中供電系統(tǒng)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，則需要直接返回到啟動(dòng)環(huán)節(jié)[2]。同時(shí)，在機(jī)組定期自動(dòng)潤(rùn)滑程序設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要考慮自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)行的時(shí)間，如果在自動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)供電中斷情況，需要機(jī)組自動(dòng)進(jìn)入應(yīng)急供電狀態(tài)。

最后，當(dāng)自動(dòng)化機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，需要檢測(cè)機(jī)電異常、供電恢復(fù)情況等，這樣才能確保機(jī)組正常運(yùn)行。如果機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)油溫過(guò)高現(xiàn)象，可通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警提示，一旦存在油壓過(guò)低引發(fā)的故障，可利用可控制柴油機(jī)進(jìn)行緊急停機(jī)操作，發(fā)出報(bào)警信號(hào);如果出現(xiàn)過(guò)流情況，可以將開(kāi)關(guān)進(jìn)行斷開(kāi)，并發(fā)出對(duì)應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。

2 PLC電器控制系統(tǒng)特點(diǎn)

由于PLC作為一種中小型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其擁有自己的CPU、存儲(chǔ)設(shè)備以及接口設(shè)備，能夠應(yīng)用于比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，尤其在電器行業(yè)，將以往所使用的接觸器、繼電器等設(shè)備取代，便于有效地對(duì)電器進(jìn)行控制，PLC之所以廣泛應(yīng)用與工業(yè)方面，與其自身所具備的特性具有一定的關(guān)系。

2.1 可靠性強(qiáng)，便于編程

由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，會(huì)受到天氣、氣候等自然條件的影響，要求控制設(shè)備能夠與這種生產(chǎn)環(huán)境相適應(yīng)。而PLC在復(fù)雜環(huán)境下工作，該設(shè)備自身具有良好的抗干擾能力，滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)設(shè)備控制的要求[3]。同時(shí)，由于PLC的編程語(yǔ)句比較簡(jiǎn)單，比如STL語(yǔ)句、功能塊圖等編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，便于編程人員對(duì)其操作和使用，編程開(kāi)發(fā)的難度較低，間接性提高編程人員開(kāi)發(fā)效率，一定程度延長(zhǎng)控制器使用的壽命。

2.2 設(shè)計(jì)時(shí)間短，模塊化結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)作為該系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)以模塊化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程設(shè)計(jì)人員以設(shè)計(jì)項(xiàng)目為控制對(duì)象，將復(fù)雜的工程進(jìn)行分塊來(lái)施工，便于施工各環(huán)節(jié)工作進(jìn)度的監(jiān)管，促使施工效率的提升。同時(shí)，當(dāng)后期需要對(duì)其進(jìn)行拓展時(shí)，可以從模塊增加、控制程序改變等方面入手，便于后期拓展工作的開(kāi)展，突顯出該系統(tǒng)的實(shí)用性，滿足工業(yè)項(xiàng)目對(duì)控制器實(shí)際的需求。

3 PLC有效在柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中應(yīng)用的策略

3.1 對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效保護(hù)，實(shí)現(xiàn)故障診斷

由于PLC自身功能較強(qiáng)，其內(nèi)部擁有可使用的編程元件，滿足柴油發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)多方面的需求。比如能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組的保護(hù)，對(duì)其故障展開(kāi)診斷，并且PLC通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)的方式進(jìn)行分散控制、集中管理，一定程度是對(duì)比較復(fù)雜的控制功能的突破。同時(shí)，與傳統(tǒng)的繼電器組成的控制系統(tǒng)相比較，PLC控制系統(tǒng)性價(jià)比較高。

同時(shí)，由于柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組電氣控制需要將模擬量、開(kāi)關(guān)量等數(shù)據(jù)輸入到PLC控制組件中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、流程等對(duì)PLC進(jìn)行有效標(biāo)稱，這樣才能確保PLC能夠按照其邏輯性安全運(yùn)行[4]。與傳統(tǒng)的繼電器組成的控制系統(tǒng)相比較，PLC應(yīng)用軟件來(lái)取代繼電器，輸入、輸出所使用的硬件量會(huì)減少，所造成的故障問(wèn)題將會(huì)有所下降，PLC所運(yùn)用的軟硬件具有很強(qiáng)的抗干擾性，能夠減少柴油發(fā)電機(jī)組在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中故障發(fā)生的幾率。

3.2 減少控制柜設(shè)計(jì)、安裝等環(huán)節(jié)工作量，簡(jiǎn)化控制程序編寫

由于PLC所使用的軟件功能將傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中所使用的器件替代，能夠減少控制柜設(shè)計(jì)、安裝以及接線等環(huán)節(jié)的工作流程和工作量，柴油發(fā)電機(jī)組電氣控制程序的編寫變得簡(jiǎn)單，在有限時(shí)間內(nèi)完成電氣控制程序的編寫。對(duì)于柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組PLC用戶程序現(xiàn)場(chǎng)安裝而言，可以在初步模擬調(diào)試完成之后，通過(guò)小開(kāi)關(guān)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)際模擬。比如借助PLC的發(fā)光二極管來(lái)判斷輸出信號(hào)狀態(tài)的正確性，該系統(tǒng)在完成安裝、接線的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一調(diào)試來(lái)檢測(cè)各環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)部分程序的修改來(lái)處理這些問(wèn)題，與傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)調(diào)試所消耗時(shí)間相比，PLC系統(tǒng)在整個(gè)調(diào)試過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間較少。

同時(shí)，由于PLC自身體積較小，被應(yīng)用于柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組中，能夠直接減少該系統(tǒng)所使用的中間繼電器和時(shí)間繼電器，該系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜體積也得以縮小，在維持正常運(yùn)行的過(guò)程中減少能源的消耗。

3.3 準(zhǔn)確檢測(cè)故障，便于對(duì)機(jī)電組設(shè)備定期維護(hù)

與傳統(tǒng)的柴油機(jī)機(jī)電組控制部件相比，所采用的PLC控制組件外部接線比較清晰、簡(jiǎn)潔。一方面在檢修過(guò)程中能準(zhǔn)確檢測(cè)出其故障位置，便于對(duì)故障的及時(shí)處理;另一方面，對(duì)于維護(hù)人員而言，便于對(duì)該系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)。該設(shè)備具有自動(dòng)診斷、顯示功能，對(duì)于不熟悉內(nèi)部電路的用戶而言，可以利用PLC上的發(fā)光二極管或者編程器來(lái)尋找故障的位置、原因等，也可以采取更換模塊的方法來(lái)對(duì)故障進(jìn)行有效排查。

可編程控制器的控制屏不僅可以發(fā)揮對(duì)發(fā)電機(jī)組的保護(hù)作用，而且設(shè)備具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、擴(kuò)展等功能，在柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制過(guò)程中，通過(guò)增加擴(kuò)展模塊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)并車系統(tǒng)、雙備用系統(tǒng)的智能監(jiān)控，可以達(dá)到電力擴(kuò)容、供電能力增強(qiáng)等目標(biāo)。該系統(tǒng)所使用的控制屏可以解決通訊機(jī)房后備電站無(wú)人值守所引發(fā)的問(wèn)題，用戶可以借助計(jì)算機(jī)通訊接口及上位機(jī)軟件連接或遠(yuǎn)程對(duì)多組機(jī)電組進(jìn)行監(jiān)控。

4 結(jié)束語(yǔ)

PLC在柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)有效應(yīng)用，能夠確保發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，便于對(duì)該系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要求柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組保持不變，以PLC控制組件構(gòu)成的控制屏來(lái)驅(qū)動(dòng)以往的發(fā)電機(jī)組控制屏，將原有系統(tǒng)更新為智能監(jiān)控并車系統(tǒng)，將PLC接入到柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的電流、電壓以及轉(zhuǎn)速等信號(hào)中。

參考文獻(xiàn)：

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