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　　湖北工學(xué)院學(xué)報(bào)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)建軍\陳鋼\陳定方2（1湖北工學(xué)院機(jī)械工程系，湖北武漢430068；2武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所，湖北武漢430063）介紹了一種柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)功能、硬件構(gòu)成以及程序的編寫。

　　柴油發(fā)電機(jī)；備用電源；自動(dòng)控制柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是隨著城市、工業(yè)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)的普及，要求提供穩(wěn)定的電源。

　　因此，在電網(wǎng)停電的情況下，柴油發(fā)電機(jī)組迅速啟動(dòng)供電，確保機(jī)組正常穩(wěn)定工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究也日益重要。本文介紹了一種作為備用電源的柴油發(fā)電機(jī)組，在電網(wǎng)停電的情況下，快速啟動(dòng)，提供穩(wěn)定電源的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　1系統(tǒng)功能1.1機(jī)組自動(dòng)維持準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，一般要求備用電源緊急起動(dòng)供電，但機(jī)組從啟動(dòng)到供電，必須經(jīng)過暖機(jī)空載正常運(yùn)行帶載運(yùn)行供電這一過程。如果機(jī)組從冷機(jī)緊急啟動(dòng)，往往會(huì)造成啟動(dòng)不成功，甚至影響柴油機(jī)的使用壽命。因此，在電網(wǎng)正常供電的情況下，機(jī)組必須自動(dòng)維持運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。

　　1.1.1冷卻水機(jī)油的預(yù)熱當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到水溫、油溫低于設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)預(yù)加熱系統(tǒng)加熱。當(dāng)加熱一定時(shí)間達(dá)不到要求，則發(fā)出聲光報(bào)警，檢查預(yù)加熱系統(tǒng)故障。

　　2維持機(jī)油油壓油壓低于設(shè)定值，啟動(dòng)油泵泵油。泵油一定時(shí)間達(dá)不到要求，則發(fā)出聲光報(bào)警，檢查泵油系統(tǒng)故障。

　　3機(jī)組定期自潤(rùn)滑機(jī)組在閑置狀態(tài)下，定期啟動(dòng)空載運(yùn)行，同時(shí)檢查各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。

　　1.2機(jī)組啟動(dòng)供電檢測(cè)電網(wǎng)電壓低于設(shè)定值規(guī)定時(shí)間后，自動(dòng)與電網(wǎng)分閘，同時(shí)啟動(dòng)機(jī)組、升速、合閘、向負(fù)載供電。

　　如果機(jī)組第1次啟動(dòng)不成功，則控制機(jī)組經(jīng)10s延時(shí)后再次啟動(dòng)，如果連續(xù)3次啟動(dòng)均不成功，則發(fā)出啟動(dòng)失敗報(bào)警信號(hào)。

　　1.3維持機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)機(jī)組啟動(dòng)供電后，檢測(cè)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，如冷卻水溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速以及輸出的電壓、電流。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整。如經(jīng)一定時(shí)間仍調(diào)整不到規(guī)定范圍，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或分閘、停機(jī)、緊急停機(jī)。

　　1.4機(jī)組停機(jī)檢測(cè)電網(wǎng)電壓高于設(shè)定值規(guī)定時(shí)間后，自動(dòng)與電網(wǎng)合閘，同時(shí)控制機(jī)組冷卻后，機(jī)組正常停機(jī)。1.5機(jī)組報(bào)警和自保護(hù)功能機(jī)組在閑置和運(yùn)行狀態(tài)都不停地檢測(cè)機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和電力參數(shù)，超出參數(shù)設(shè)定范圍，發(fā)出報(bào)警，或采取自保護(hù)（如分閘、停機(jī)緊急停機(jī)）。

　　2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)（見）。

　　電力參數(shù)模塊電源模塊運(yùn)行參數(shù)模塊主模塊顯示模塊輸出執(zhí)行模塊通信模塊報(bào)警模塊鍵盤模塊系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖主模塊以單片機(jī)8031為核心，包括2764 626428648255和多路采樣轉(zhuǎn)換器。存放用戶程序、設(shè)定參數(shù)，完成對(duì)輸入的開關(guān)量模擬量讀操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，把結(jié)果寫入相應(yīng)的輸出接口，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　電力參數(shù)模塊完成對(duì)電網(wǎng)、機(jī)組供電電壓、電流以及蓄電池的電壓測(cè)量。電力參數(shù)的測(cè)量采用成都自動(dòng)化研究所的電量傳感器|31.電壓、電流經(jīng)變壓、整流、濾波后，輸出（0~5）V直流信號(hào)，送給多路采樣轉(zhuǎn)換器。

　　運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量包括機(jī)油的溫度、壓力，冷卻水的溫度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等非電量的測(cè)量，均由傳感器測(cè)量，經(jīng)過變換，輸出（十5）V的直流電壓。

　　顯示模塊顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，所測(cè)量的參數(shù)，以及在線修改設(shè)定值。通信模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。鍵盤模塊輸入控制指令和設(shè)定參數(shù)。輸出執(zhí)行模塊輸出主模塊的控制指令，如停機(jī)緊急停機(jī)、啟動(dòng)機(jī)組、加熱、合閘、分閘等。

　　機(jī)組電壓的調(diào)節(jié)由自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器完成。在運(yùn)行過程中，電壓的頻率，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，不斷調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速保持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速由電子調(diào)速器來自動(dòng)控制。

　　3程序簡(jiǎn)介根據(jù)系統(tǒng)功能要求和硬件結(jié)構(gòu)，編寫控制程序。系統(tǒng)程序由主程序機(jī)組定期自潤(rùn)滑子程序、機(jī)組啟動(dòng)子程序機(jī)組調(diào)速子程序、機(jī)組運(yùn)行程序、機(jī)組停機(jī)子程序、顯示子程序、通信子程序等組成。

　　主程序維持運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)機(jī)組的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)測(cè)量參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)定值，調(diào)用各子程序。主程序流程圖如所示。

　　啟動(dòng)子程序完成機(jī)組的啟動(dòng)、升速、輸出機(jī)組電壓、合閘、帶負(fù)載運(yùn)行。子程序框圖如所示。機(jī)組設(shè)置三次自啟動(dòng)功能，三次啟動(dòng)失敗報(bào)警。n的初值為0.自保護(hù)有報(bào)警、停機(jī)、緊急停機(jī)三種情況。

　　運(yùn)行子程序完成電力參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量，比較測(cè)量值與設(shè)定值。若超過設(shè)定范圍，起動(dòng)相應(yīng)的自保護(hù)功能。監(jiān)測(cè)電網(wǎng)，若電網(wǎng)電有效，延時(shí)設(shè)定時(shí)間后，電網(wǎng)合閘，并轉(zhuǎn)入停機(jī)子程序。

　　機(jī)組停機(jī)子程序完成機(jī)電分閘、機(jī)組空載運(yùn)行、機(jī)組冷卻、機(jī)組停機(jī)這一過程。并測(cè)量機(jī)組是否在設(shè)定時(shí)間內(nèi)停機(jī)，否則發(fā)出機(jī)組停機(jī)失敗報(bào)警。

　　4結(jié)論本控制系統(tǒng)已裝機(jī)運(yùn)行，目前運(yùn)行正常，完成了控制要求，取得了滿意的控制效果。今后進(jìn)一步推廣應(yīng)用，并完善多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)“三遙”。