PLC在柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

桑秀典

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

關(guān)鍵詞：PLC;柴油發(fā)電機組;控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM314? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

柴油機發(fā)電機組作為備用電源，其廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的生產(chǎn)運行中。伴隨著當前數(shù)字化、智能化技術(shù)的不斷更新，柴油機發(fā)電機組控制系統(tǒng)需要進行改進和優(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。同時，在柴油機發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用PLC，會促使控制系統(tǒng)設(shè)計朝著簡化、經(jīng)濟以及環(huán)保等方向發(fā)展，更為符合發(fā)電機組控制系統(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)計的數(shù)字運算操作電子設(shè)備，簡稱為PLC[1]。該裝置具有可靠性高、抗干擾能力強和適用性高等方面的優(yōu)勢，備受工程技術(shù)人員的青睞。該系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)流程比較簡單，其工作量較少，并且其體積較小，便于改造和維護。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)場進行有效控制;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€機器進行管理，可以將程序語言翻譯成機器語言，對機器存在的故障進行科學(xué)診斷。

1.3 PLC控制程序設(shè)計

首先，為了確保機組在停電狀態(tài)下快速啟動供電系統(tǒng)，要求機組處于準備運行狀態(tài)。比如要求柴油機潤油量、冷卻水始終保持在柴油機啟動運行所規(guī)定的范圍內(nèi)，定期對柴油機運行部件進行清潔和保養(yǎng)，確保機組在應(yīng)急情況下迅速啟動。同時，在機組保持準備運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，要求機供電設(shè)備在停電后30秒快速響應(yīng)，在機組啟動程序設(shè)計中，要求在斷電后的2秒內(nèi)向柴油機啟動馬達發(fā)出啟動信號，快速將機組啟動轉(zhuǎn)速上升到所規(guī)定的范圍，在電壓、轉(zhuǎn)速均達到啟動條件的情況下，才能達到供電目的。

其次，當供電系統(tǒng)處于正常運行過程中，機組停機程序的設(shè)計，需要考慮在恢復(fù)供電多長時間內(nèi)實現(xiàn)自動分閘、切換，根據(jù)負載情況來進行切換，這兩種切換方式在停機功能方面相同。比如在停機過程中供電系統(tǒng)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，則需要直接返回到啟動環(huán)節(jié)[2]。同時，在機組定期自動潤滑程序設(shè)計環(huán)節(jié)，需要考慮自動檢測運行的時間，如果在自動檢測過程中出現(xiàn)供電中斷情況，需要機組自動進入應(yīng)急供電狀態(tài)。

最后，當自動化機組進入正常運行狀態(tài)，需要檢測機電異常、供電恢復(fù)情況等，這樣才能確保機組正常運行。如果機組運行中出現(xiàn)油溫過高現(xiàn)象，可通過報警系統(tǒng)進行報警提示，一旦存在油壓過低引發(fā)的故障，可利用可控制柴油機進行緊急停機操作，發(fā)出報警信號;如果出現(xiàn)過流情況，可以將開關(guān)進行斷開，并發(fā)出對應(yīng)的報警信號。

2 PLC電器控制系統(tǒng)特點

由于PLC作為一種中小型的計算機系統(tǒng)，其擁有自己的CPU、存儲設(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，便于有效地對電器進行控制，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，便于編程

由于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，會受到天氣、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)對設(shè)備控制的要求[3]。同時，由于PLC的編程語句比較簡單，比如STL語句、功能塊圖等編程語言簡單易學(xué)，便于編程人員對其操作和使用，編程開發(fā)的難度較低，間接性提高編程人員開發(fā)效率，一定程度延長控制器使用的壽命。

2.2 設(shè)計時間短，模塊化結(jié)構(gòu)

設(shè)計作為該系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，控制器系統(tǒng)設(shè)計以模塊化的方式來實現(xiàn)，在實際設(shè)計過程中，工程設(shè)計人員以設(shè)計項目為控制對象，將復(fù)雜的工程進行分塊來施工，便于施工各環(huán)節(jié)工作進度的監(jiān)管，促使施工效率的提升。同時，當后期需要對其進行拓展時，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展，突顯出該系統(tǒng)的實用性，滿足工業(yè)項目對控制器實際的需求。

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

3.1 對柴油發(fā)電機組進行有效保護，實現(xiàn)故障診斷

由于PLC自身功能較強，其內(nèi)部擁有可使用的編程元件，滿足柴油發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)多方面的需求。比如能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)電機組的保護，對其故障展開診斷，并且PLC通過通信聯(lián)網(wǎng)的方式進行分散控制、集中管理，一定程度是對比較復(fù)雜的控制功能的突破。同時，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)性價比較高。

同時，由于柴油機發(fā)電機組電氣控制需要將模擬量、開關(guān)量等數(shù)據(jù)輸入到PLC控制組件中，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、流程等對PLC進行有效標稱，這樣才能確保PLC能夠按照其邏輯性安全運行[4]。與傳統(tǒng)的繼電器組成的控制系統(tǒng)相比較，PLC應(yīng)用軟件來取代繼電器，輸入、輸出所使用的硬件量會減少，所造成的故障問題將會有所下降，PLC所運用的軟硬件具有很強的抗干擾性，能夠減少柴油發(fā)電機組在長時間運行中故障發(fā)生的幾率。

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

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、安裝以及接線等環(huán)節(jié)的工作流程和工作量，柴油發(fā)電機組電氣控制程序的編寫變得簡單，在有限時間內(nèi)完成電氣控制程序的編寫。對于柴油機發(fā)電機組PLC用戶程序現(xiàn)場安裝而言，可以在初步模擬調(diào)試完成之后，通過小開關(guān)對輸入信號進行實際模擬。比如借助PLC的發(fā)光二極管來判斷輸出信號狀態(tài)的正確性，該系統(tǒng)在完成安裝、接線的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場統(tǒng)一調(diào)試來檢測各環(huán)節(jié)存在的問題，通過對部分程序的修改來處理這些問題，與傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)調(diào)試所消耗時間相比，PLC系統(tǒng)在整個調(diào)試過程中所花費的時間較少。

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

3.3 準確檢測故障，便于對機電組設(shè)備定期維護

與傳統(tǒng)的柴油機機電組控制部件相比，所采用的PLC控制組件外部接線比較清晰、簡潔。一方面在檢修過程中能準確檢測出其故障位置，便于對故障的及時處理;另一方面，對于維護人員而言，便于對該系統(tǒng)各設(shè)備進行定期保養(yǎng)。該設(shè)備具有自動診斷、顯示功能，對于不熟悉內(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尋找故障的位置、原因等，也可以采取更換模塊的方法來對故障進行有效排查。

可編程控制器的控制屏不僅可以發(fā)揮對發(fā)電機組的保護作用，而且設(shè)備具有遠程監(jiān)控、擴展等功能，在柴油機發(fā)電機組自動控制過程中，通過增加擴展模塊的方式來實現(xiàn)對并車系統(tǒng)、雙備用系統(tǒng)的智能監(jiān)控，可以達到電力擴容、供電能力增強等目標。該系統(tǒng)所使用的控制屏可以解決通訊機房后備電站無人值守所引發(fā)的問題，用戶可以借助計算機通訊接口及上位機軟件連接或遠程對多組機電組進行監(jiān)控。

4 結(jié)束語

PLC在柴油機發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)有效應(yīng)用，能夠確保發(fā)電機組安全、穩(wěn)定運行，便于對該系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的維護和保養(yǎng)。在實際應(yīng)用過程中，要求柴油機發(fā)電機組保持不變，以PLC控制組件構(gòu)成的控制屏來驅(qū)動以往的發(fā)電機組控制屏，將原有系統(tǒng)更新為智能監(jiān)控并車系統(tǒng)，將PLC接入到柴油機發(fā)電機組的電流、電壓以及轉(zhuǎn)速等信號中。

參考文獻：

[1]劉曉衛(wèi).PLC在柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)故障處理中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2004（12）：53-54.

[2]周峰.淺析PLC在柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科學(xué)與財富，2015（21）：137-137.

[3]李瑞夫，馮京京，付英杰，等.S7-300 PLC在發(fā)電機組并聯(lián)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2018（01）：89-92+123.

[4]楊征.可編程控制器（PLC）在自動并聯(lián)柴油發(fā)電機組中的應(yīng)用[J].移動電源與車輛，2010（01）：29-31+36.