摘要：PLC控制的自动化柴油发电机组，充分开发其硬件、软件功能，不仅完善了自动化机组的功能，而且实现了机组与上位机通讯及远程控制，以适应现代化生产过程集散化计算机控制系统即DCS系统。

　　随着科学技术的不断发展，可编程控制器有了迅猛发展，PLC已成为现代工业控制的三大支柱（即PLC、机器人、CAD／CAM）之一，PLC控制的自动化柴油发电机组，充分开发其硬件、软件功能，不仅完善了自动化机组的功能，而且实现了机组与上位机通讯及远程控制，以适应现代化生产过程集散化计算机控制系统即DCS系统。DCS系统采用分散控制、集中操作、综合管理和分而治之的原则，这就要求系统中的自动化机组必须适应系统要求具有与上位机没有干扰的畅通的通讯能力，具有人机界面，机组的各种电参量及物理量必须传输到上位机，使上位机能准确读出，同时对机组发生的故障进行判断、存贮记忆，并实现远距离控制。
　　
　　1 机组功能
　　
　　1.1系统自诊断功能
　　
　　自诊断功能是指机组由于某种故障而不能处于正常工作状态时，PLC自动预告并报警，做到故障及早发现并排除，从而避免故障扩大的一种功能。
　　
　　1.1.1准备状态下故障报警
　　
　　①冷却水预热时，如加热一定时间（设定3h）仍未达到控制温度的下限时，表明加热系统出现故障，则报警；
　　②预润滑时，泵油一定时间油压仍达不到规定的压力下限，表明油路出现故障，则报警。
　　
　　1.1.2启动状态报警
　　
　　①在执行启动程序时，当连续20s检测到柴油机转速不为零，但低于爆燃转速，表明启动系统故障，则报警并故障自锁；
　　②当检测到机组转速已大于柴油机爆燃转速（设定为350r/min），PLC不再执行启动程序；
　　③启动成功后，电压达不到发电机自励电压值，则自动给发电机充磁，充磁一定时间仍未达到自励电压值时，表明发电机励磁系统故障，则报警。
　　
　　1.1.3运行状态报警
　　
　　①柴油机自动调速系统使机组频率在49~51Hz之间如经一段时间机组频率仍不在此范围内，表明柴油机调速系统有故障，则报警，而机组继续运行；
　　②水温和机油油温在预报警值左右，如经过一段时间水温仍上升，表明冷却系统有故障，或机组房冷却风道不畅，则报警，而机组继续运行。
　　
　　2 自身故障自处理功能
　　
　　自处理功能是指系统自身出现故障而未能按预定要求进行动作时，PLC检测到后立即发出相应的补偿动作指令或保护性动作指令，以相应的补偿动作弥补或防止故障的扩大并报警。
　　
　　机组主要自身故障处理功能有：
　　
　　①合闸时一次合不上，则分一次闸，令脱扣器复位，再合一次，在此期间寻找可能影响合闸的因素如检查合闸回路熔断器是否熔断等；
　　②分闸时，如断路器分不开，则转为停机，令发电机失压，用失压脱扣功能再次分闸，并报警且故障记忆；
　　③启动时，机组转速不为零，但低于柴油机爆燃转速，则报警，并且不再启动马达。

    2.1 完备的保护功能
   
    机组的保护功能以Perkins3000系列油机的机组为例加以说明，
　　 　　
　　(1) 在自动状态下，通过软硬件支持，对误操作通过鉴别予以忽略，对关键动作如启动后立即脱开启动马达，采取了软硬件相对合的方法予以确保。 　
　　(2) 在柴油机没有加冷却水的情况下，无论手动或自动均不能启动机组，冷却水加热系统不工作，以避免损坏发动机和水加热系统。 
　　(3) 在手动状态下，人工按下按钮启动机组后，无论按钮是否脱开，均不会损坏启动马达。
　　
　　3 机组的硬件设计
　　
　　3.1 可编程控制器（PLC）为满足众多自动化功能的要求，产品设计时选用TSX-Micor-PLCs型PLC，除了中央处理器、存贮器、开关量的输入输出端口等必备的主要部件外，还配置了满足机组功能要求的高速计数模块和模拟量模块。
　　
　　3.1.1高速计数模块机组当前转速是PLC程序运行的标志，转速检测点也很多，如准备运行和启动程序都要检测n＝0以判断系统是否引入了干扰及能否启动，以后还要确定n＞300r/min，退出启动程序进入运行程序，再检测1450r/min和1725r/min判断机组能否合闸和有无超速故障等等，因此实进检测机组转速显示在人机界面的荧光屏上，又可快速采集程序中各检测点的转速值。
　　
　　3.1.2模拟量模块机组PLC控制程序中要检测柴油机水温、油温、油压及启动蓄电池电压，选用模拟量模块，采用4~20mA电流传输方式，以便PLC准确采集各物理量检测点的值，然后判断机组是否要进行预热或是否有油压低、水温高等故障。
　　
　　3.2人机界面自动化机组功能较多，要输出的状态及观测的参量亦很多，有故障报警及预报，造成控制屏上仪表和指示灯都多，看起来很杂乱，观察也不方便，且不能与上位机通讯。因此本机组取消了仪表和指示灯，选用单色的键盘式图形终端显示机组运行参数及故障状态，采用分屏翻页的方法，使显示简洁明了。
　　
　　3.3 各参量传感器选用可编程式综合电量变送器，将机组要显示的三相电压、三相电流、有功功率、频率等，均由变送器通过RS485接口与PLC通讯，然后显示在人机界面上并传输给上位机。冷却水温度和机油压力是机组正常工作的重要参数，选用输出电量为4~20mA的温度变送器和压力变送器，由于它们精度较高，保证了机组参数的准确性及判断的正确性，从而使机组故障及早发现排除。直流电压变送器的选用，将0～30V的电压信号为4～20mA的电流信号，实时监测蓄电池电压，保证了机组的可靠启动。
　　
　　4 软件设计
　　
　　PLC的应用增强了机组的智能化控制程序，考虑到自动化机组的应急特点，对启动、合闸等关键程序，在保证机组运行快速性的前提下，力求运行的可靠性，即一旦停市电。机组能可靠启动供电。因此，在准备运行状态下，尽可能将影响机组供电的故障及时发现，提前报警。
　　
　　由以上可以看出，在此状态下尽可能发现机组故障的手段表现在以下几方面：
　　
　　①对影响机组启动的参数，始终进行监测，如水温、电、蓄电池电压等；
　　②对影响机组运行的其他因素，始终进行监测，如水位、燃油油位、风门位置等；
　　③在集控室中，运距离启机、停机、定期对机组进行实验，确保应急时机组能可靠启动、运行。
　　
　　由于PLC完备的硬件设施和灵活的编程方式，增强了机组的智能化功能，人机界面与上位机的通讯便于实现对机组的集散化控制，目前本机组已安装调试完毕，通过了用户验收，有待于进一步的工业运行验证。
    责任编辑：小柯