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上海伊謄實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司
主營產(chǎn)品： 伊藤發(fā)電機(jī),小型柴油發(fā)電機(jī),汽油發(fā)電機(jī)價(jià)格 |
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PLC在應(yīng)急發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用
2017-8-4 閱讀(167)
通過對應(yīng)急發(fā)電機(jī)自啟動要求的分析，結(jié)合裝備現(xiàn)狀、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，利用PLC(可編程控制器)改造現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)勢，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路和方案以供參考。
通常傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制采用落后繼電接觸器控制方式，中間繼電器和時(shí)間繼電器太多，體積大，功能少，壽命短，路線復(fù)雜，接點(diǎn)多，造成故障多可靠性差，維修困難；而采用微電子技術(shù)由于集成電路(IC)的系統(tǒng)芯片種類繁多，體積大，設(shè)計(jì)周期長，費(fèi)用低，工藝復(fù)雜，抗干擾性差，可靠性差；而可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能*、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)自動控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
應(yīng)急發(fā)電機(jī)組用PLC控制有很多優(yōu)點(diǎn)，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗*力；由于它簡單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線，便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。
主要設(shè)計(jì)功能
在生產(chǎn)過程中突然停電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)立即給設(shè)備繼續(xù)供電。應(yīng)急電源原動機(jī)一般采用獨(dú)立冷卻和供油系統(tǒng)的柴油機(jī)，并設(shè)有自啟動裝置，保證在主站失電后0-50秒內(nèi)啟動，應(yīng)急電網(wǎng)通常為主電網(wǎng)的一部分，在正常情況下，這些用電設(shè)備由總配電板供電，只是在應(yīng)急情況下由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電，因此在應(yīng)急配電板上的應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)與主開關(guān)向應(yīng)急配電板供電的開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以保證安全。
應(yīng)急發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)應(yīng)急電源，應(yīng)具備以下基本要求：
1、自動啟動
當(dāng)正常供電出現(xiàn)故障(斷電)時(shí)，機(jī)組能自動啟動、自動升速、自動合閘，向應(yīng)急負(fù)載供電。
2、自動停機(jī)
當(dāng)正常供電恢復(fù)，經(jīng)判斷正常后，控制切換開關(guān)，完成應(yīng)急電到正常電的自動切換、然后控制機(jī)組降速到怠速、停機(jī)。
3、自動保護(hù)
機(jī)組在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)油壓過低(小于0.3MP)、冷卻水溫過高(大于95度)、電壓異常故障，則緊急停機(jī)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號，如果出現(xiàn)水溫高(大于90度)、油溫高等故障。則發(fā)出聲光報(bào)警信號，提醒維護(hù)人員進(jìn)行干預(yù)。
4、三次啟動功能
機(jī)組有三次啟動功能，若*次啟動不成功，經(jīng)10秒延時(shí)后再次啟動，若第二次啟動不成功，則延時(shí)后進(jìn)行第三次啟動。三次啟動中只要有一次成功，就按預(yù)先設(shè)置的程序往下運(yùn)行；若連續(xù)三次啟動均不成功，則視為啟動失敗，發(fā)出聲光報(bào)警信號(也可以同時(shí)控制另一臺機(jī)組起動)。
5、自動維持準(zhǔn)啟動狀態(tài)
機(jī)組能自動維持準(zhǔn)啟動狀態(tài)。此時(shí)，機(jī)組的自動周期性預(yù)供油系統(tǒng)、油和水的自動加溫系統(tǒng)、蓄電池的自動充電裝置投入工作。
6、具備手動、自動兩種操作模式。
控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
應(yīng)急電源多采用135系列的柴油機(jī)組，下面就以此為例用PLC實(shí)現(xiàn)對柴油機(jī)自啟動的控制。
電路分析
設(shè)計(jì)說明：控制面板上有“手動/自動”選擇旋鈕， “啟動”、“加速” 、 “減速、”“合閘”、“分閘”按鈕，柴油機(jī)上加裝接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器),用于測速度，加裝油門電機(jī)用于控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，加裝電磁鐵用于停機(jī)熄火，電壓檢測、水溫、油壓都是外部開關(guān)信號。
一次啟動過程：正常電失電后，經(jīng)5秒確認(rèn)，“啟動電機(jī)”啟動4秒鐘，如柴油機(jī)發(fā)火運(yùn)行，則接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器)測到柴油機(jī)達(dá)到啟動轉(zhuǎn)速，PLC立即停止“啟動電機(jī)”。柴油機(jī)怠速30S后開始根據(jù)接近開關(guān)的信號加速，直到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，電壓正常后合上主開關(guān)向負(fù)載供電。運(yùn)行中PLC自動穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
三次啟動過程：若一次啟動未成功，則接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器)測到柴油機(jī)達(dá)不到啟動轉(zhuǎn)速速度，并在5秒后測不到柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，由PLC內(nèi)部的定時(shí)器來進(jìn)行控制進(jìn)行再次啟動，以10秒作為一個(gè)周期，三次啟動時(shí)間約30秒，32秒后輸出報(bào)警，如啟動中接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器)測不到柴油機(jī)達(dá)轉(zhuǎn)速，則直接啟動失敗。
啟動失敗及柴油機(jī)組停機(jī)：啟動失敗后，電磁電把油門拉回到“停機(jī)”位置，當(dāng)正常電恢復(fù)時(shí)，PLC發(fā)出分閘信號并由油門電機(jī)減速到怠速60S后，電磁電將油門拉回“停機(jī)”位置，柴油機(jī)缺油熄火。
并可根據(jù)用戶需要增加小型人機(jī)界面，以文字﹑指示燈﹑圖案等形式顯示柴油機(jī)的各種數(shù)值及狀態(tài)。并可通過其面板的按鈕改變柴油機(jī)的數(shù)值及狀態(tài)?？尚薷挠信c時(shí)間有關(guān)的參數(shù)，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行范圍設(shè)定，超出范圍的數(shù)據(jù)拒絕輸入?？梢詫Σ裼蜋C(jī)的各種故障以文字形式顯示以便于查找故障，如三次起動失敗，轉(zhuǎn)速高，缸溫高，市電供電等等。帶密碼保護(hù)功能，可以防止非*用戶更改重要數(shù)據(jù)和開關(guān)量。
機(jī)組--自控的特點(diǎn)
(1)機(jī)組由柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組和中心控制柜組成，可以單機(jī)單柜、雙機(jī)單柜或聯(lián)網(wǎng)自動化控制(無人值守)。
(2)控制柜的核心是可編程序控制器(PLC)，通常選用選用北京凱迪恩公司CPU306小型可編程序控制器，運(yùn)行可靠，質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)充分利用PLC的指令和功能編制程序，盡量減少外圍控制元器件和接口，電路簡單，操作方便，便于維護(hù)。
(4)利用PLC的高速計(jì)數(shù)器功能，準(zhǔn)確測出機(jī)組轉(zhuǎn)速，不采用原來的測速發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速表，避免了安裝困難并提高了可靠性。
(5)控制器采用直流24V供電，并配備*的高頻開關(guān)式直流充電設(shè)備，可對蓄電池進(jìn)行浮充電，保證控制柜直流供電。
(6)PLC中的EPROM(只讀存儲器)可固化程序，使原程序*不丟失。
(7)利用PLC的通信功能可實(shí)現(xiàn)近程、遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。
技術(shù)要求：
采用旋轉(zhuǎn)編碼器比接近開關(guān)性能效果更好。
接近開關(guān)技術(shù)要求：
螺紋式接近開關(guān)檢測距離10mm±10%工作電壓DC型：10-30VDC 三線型響應(yīng)頻率400Hz
接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)接近開關(guān)，是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)金屬檢測體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機(jī)械式行程開關(guān)所不能相比的。
根據(jù)所需的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)選擇PLC機(jī)型
根據(jù)自動化機(jī)組的控制要求，所需PLC的輸入點(diǎn)數(shù)為14個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為10個(gè)。系統(tǒng)的控制量基本上是開關(guān)量，只有電壓是模擬量，為了降低成本，可以通過檢測電路把模擬量轉(zhuǎn)換成開關(guān)量、如電壓監(jiān)測可以用電壓保護(hù)器代替。這樣可以選用不帶模擬量輸入的PLC。對于小型發(fā)電機(jī)可不加裝油門電機(jī)用于控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用北京凱迪恩公司CPU306小型可編程序控制器，可靠性高，體積小，輸入點(diǎn)數(shù)為14個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為10個(gè)。電源、輸入、輸出電壓均為24VDC。
分配PLC輸入輸出
根據(jù)自動化機(jī)組的控制要求和電氣原理圖，PLC輸入、輸出信號分配表見表1。
表1輸入/輸出分配表
發(fā)電機(jī)PLC源程序見附件：(從北京凱迪恩自動化技術(shù)有限公司下載版EasyProg軟件打開)源程序是加裝接近開關(guān)，柴油機(jī)每轉(zhuǎn)發(fā)出6個(gè)脈沖信號，柴油機(jī)每分鐘1000轉(zhuǎn)，0.5秒一個(gè)周期測速，如采用旋轉(zhuǎn)編碼器則0.1秒一個(gè)周期測速，效果更佳。注： I全為直流24V輸入Q為無源觸點(diǎn)輸出(24V3A)1表示接通0表示斷開
結(jié)論
采用PLC控制的自動化柴油發(fā)電機(jī)組，硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性能、價(jià)格比很高，和單片機(jī)系統(tǒng)相比具有*的可靠性。經(jīng)現(xiàn)場使用考驗(yàn)，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。另外還可以根據(jù)實(shí)際需要很方便地進(jìn)行擴(kuò)展。程序稍作修改，就可以滿足用戶不同的控制要求，對于現(xiàn)代智能樓宇，控制系統(tǒng)還可以通過通訊模塊納入到整個(gè)樓宇的監(jiān)控系統(tǒng)之中，體現(xiàn)出*的靈活性和適應(yīng)性，具有*的實(shí)際推廣價(jià)值。
