PLC在柴油发电机组控制系统中的应用分析

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　　摘  要：PLC作为一种利用数字运算实现的电子装备，具有体积小、功能完善以及抗干扰能力强等方面的优势，将其应用于柴油机发电机组控制系统中，能够使传统发电机组控制系统得以优化和改进，一定程度能够简化操作人员工作流程和工作量。文章主要对可编程控制器定义、构成以及程序设计进行简单阐释，对PLC电器控制系统特点进行介绍，并提出PLC如何有效在柴油发电机组控制系统中应用，希望PLC能够更好适应柴油发电机组控制系统发展的需求。
　　关键词：PLC;柴油发电机组;控制系统
　　中图分类号：TM314         文献标志码：A         文章编号：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
　　柴油机发电机组作为备用电源，其广泛应用于各行业的生产运行中。伴随着当前数字化、智能化技术的不断更新，柴油机发电机组控制系统需要进行改进和优化，而将PLC应用于其控制系统中，能够有效发挥PLC装置自身的优势。同时，在柴油机发电机组电气控制系统应用PLC，会促使控制系统设计朝着简化、经济以及环保等方向发展，更为符合发电机组控制系统的要求。
　　1 可编程控制器定义、构成以及程序设计相关概述
　　1.1 定义
　　 可编程控制器指的是为满足工业生产而设计的数字运算操作电子设备，简称为PLC[1]。该装置具有可靠性高、抗干扰能力强和适用性高等方面的优势，备受工程技术人员的青睐。该系统的设计、建设流程比较简单，其工作量较少，并且其体积较小，便于改造和维护。按照结构可以将可编程控制器分为固定式和组合式两类，固定式可编程控制器是由CPU板、显示面板以及电源等元素组成的不可拆卸整体，组合式的组成元素与固定式组成元素存在一定差异。
　　1.2 可编程控制器软件系统
　　该软件系统主要由用户程序和系统程序构成，用户程序指的是用户借助可编程控制器的逻辑控制程序对现场进行有效控制;系统程序涉及监控程序、诊断程序等内容，能够对整个机器进行管理，可以将程序语言翻译成機器语言，对机器存在的故障进行科学诊断。
　　1.3 PLC控制程序设计
　　首先，为了确保机组在停电状态下快速启动供电系统，要求机组处于准备运行状态。比如要求柴油机润油量、冷却水始终保持在柴油机启动运行所规定的范围内，定期对柴油机运行部件进行清洁和保养，确保机组在应急情况下迅速启动。同时，在机组保持准备运行状态的基础上，要求机供电设备在停电后30秒快速响应，在机组启动程序设计中，要求在断电后的2秒内向柴油机启动马达发出启动信号，快速将机组启动转速上升到所规定的范围，在电压、转速均达到启动条件的情况下，才能达到供电目的。
　　其次，当供电系统处于正常运行过程中，机组停机程序的设计，需要考虑在恢复供电多长时间内实现自动分闸、切换，根据负载情况来进行切换，这两种切换方式在停机功能方面相同。比如在停机过程中供电系统出现中断现象，则需要直接返回到启动环节[2]。同时，在机组定期自动润滑程序设计环节，需要考虑自动检测运行的时间，如果在自动检测过程中出现供电中断情况，需要机组自动进入应急供电状态。
　　最后，当自动化机组进入正常运行状态，需要检测机电异常、供电恢复情况等，这样才能确保机组正常运行。如果机组运行中出现油温过高现象，可通过报警系统进行报警提示，一旦存在油压过低引发的故障，可利用可控制柴油机进行紧急停机操作，发出报警信号;如果出现过流情况，可以将开关进行断开，并发出对应的报警信号。
　　2 PLC电器控制系统特点
　　由于PLC作为一种中小型的计算机系统，其拥有自己的CPU、存储设备以及接口设备，能够应用于比较复杂的工业生产过程中，尤其在电器行业，将以往所使用的接触器、继电器等设备取代，便于有效地对电器进行控制，PLC之所以广泛应用与工业方面，与其自身所具备的特性具有一定的关系。 　　2.1 可靠性强，便于编程
　　由于工业生产环境比较复杂、恶劣，会受到天气、气候等自然条件的影响，要求控制设备能够与这种生产环境相适应。而PLC在复杂环境下工作，该设备自身具有良好的抗干扰能力，满足工业生产对设备控制的要求[3]。同时，由于PLC的编程语句比较简单，比如STL语句、功能块图等编程语言简单易学，便于编程人员对其操作和使用，编程开发的难度较低，间接性提高编程人员开发效率，一定程度延长控制器使用的寿命。
　　2.2 设计时间短，模块化结构
　　 设计作为该系统的关键环节，控制器系统设计以模块化的方式来实现，在实际设计过程中，工程设计人员以设计项目为控制对象，将复杂的工程进行分块来施工，便于施工各环节工作进度的监管，促使施工效率的提升。同时，当后期需要对其进行拓展时，可以从模块增加、控制程序改变等方面入手，便于后期拓展工作的开展，突显出该系统的实用性，满足工业项目对控制器实际的需求。
　　3 PLC有效在柴油发电机组控制系统中应用的策略
　　3.1 对柴油发电机组进行有效保护，实现故障诊断
　　由于PLC自身功能较强，其内部拥有可使用的编程元件，满足柴油发电机组电气控制系统多方面的需求。比如能够实现对发电机组的保护，对其故障展开诊断，并且PLC通过通信联网的方式进行分散控制、集中管理，一定程度是对比较复杂的控制功能的突破。同时，与传统的继电器组成的控制系统相比较，PLC控制系统性价比较高。
　　同时，由于柴油机发电机组电气控制需要将模拟量、开关量等数据输入到PLC控制组件中，根据现场环境、流程等对PLC进行有效標称，这样才能确保PLC能够按照其逻辑性安全运行[4]。与传统的继电器组成的控制系统相比较，PLC应用软件来取代继电器，输入、输出所使用的硬件量会减少，所造成的故障问题将会有所下降，PLC所运用的软硬件具有很强的抗干扰性，能够减少柴油发电机组在长时间运行中故障发生的几率。
　　3.2 减少控制柜设计、安装等环节工作量，简化控制程序编写
　　由于PLC所使用的软件功能将传统继电器控制系统中所使用的器件替代，能够减少控制柜设计、安装以及接线等环节的工作流程和工作量，柴油发电机组电气控制程序的编写变得简单，在有限时间内完成电气控制程序的编写。对于柴油机发电机组PLC用户程序现场安装而言，可以在初步模拟调试完成之后，通过小开关对输入信号进行实际模拟。比如借助PLC的发光二极管来判断输出信号状态的正确性，该系统在完成安装、接线的基础上，通过现场统一调试来检测各环节存在的问题，通过对部分程序的修改来处理这些问题，与传统的继电器系统调试所消耗时间相比，PLC系统在整个调试过程中所花费的时间较少。
　　同时，由于PLC自身体积较小，被应用于柴油机发电机组中，能够直接减少该系统所使用的中间继电器和时间继电器，该系统的开关柜体积也得以缩小，在维持正常运行的过程中减少能源的消耗。
　　3.3 准确检测故障，便于对机电组设备定期维护
　　与传统的柴油机机电组控制部件相比，所采用的PLC控制组件外部接线比较清晰、简洁。一方面在检修过程中能准确检测出其故障位置，便于对故障的及时处理;另一方面，对于维护人员而言，便于对该系统各设备进行定期保养。该设备具有自动诊断、显示功能，对于不熟悉内部电路的用户而言，可以利用PLC上的发光二极管或者编程器来寻找故障的位置、原因等，也可以采取更换模块的方法来对故障进行有效排查。
　　可编程控制器的控制屏不仅可以发挥对发电机组的保护作用，而且设备具有远程监控、扩展等功能，在柴油机发电机组自动控制过程中，通过增加扩展模块的方式来实现对并车系统、双备用系统的智能监控，可以达到电力扩容、供电能力增强等目标。该系统所使用的控制屏可以解决通讯机房后备电站无人值守所引发的问题，用户可以借助计算机通讯接口及上位机软件连接或远程对多组机电组进行监控。
　　4 结束语
　　PLC在柴油机发电机组电气控制系统有效应用，能够确保发电机组安全、稳定运行，便于对该系统相关设备的维护和保养。在实际应用过程中，要求柴油机发电机组保持不变，以PLC控制组件构成的控制屏来驱动以往的发电机组控制屏，将原有系统更新为智能监控并车系统，将PLC接入到柴油机发电机组的电流、电压以及转速等信号中。
　　参考文献：
　　[1]刘晓卫.PLC在柴油发电机组控制系统故障处理中的应用[J].电工技术，2004（12）：53-54.
　　[2]周峰.浅析PLC在柴油发电机组控制系统中的应用[J].科学与财富，2015（21）：137-137.
　　[3]李瑞夫，冯京京，付英杰，等.S7-300 PLC在发电机组并联系统中的应用研究[J].工业仪表与自动化装置，2018（01）：89-92+123.
　　[4]杨征.可编程控制器（PLC）在自动并联柴油发电机组中的应用[J].移动电源与车辆，2010（01）：29-31+36.
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