【doc】PLC在柴油发电机控制器中的应用

【doc】PLC在柴油发电机控制器中的应用 PLC在柴油发电机控制器中的应用 PLC在柴油发电机控制器中的应用 PLC在柴油发电机控制器中的应用 孙国彬.刘世杰 (大唐淮北发电厂,安徽淮北235000) 摘要:柴油发电机作为一种应急备用保安电源,在发电厂以及其它重要场所得到了 广泛的应用.本文介绍了柴油发电 机自动启动/停机,自动保护和三次启动等多项控制功能需求及相应的应用程序流 程图.结合现场实际条件,并以淮北发电厂 新安装的柴油发电机CP680控制器为例对基于PLC的柴油发电机控制系统的构 成和性能特点进行了描述.该控制器具有硬 件结构简单,成本低廉,响应速度快,性能稳定,运行可靠,扩展性好等优点,为发电厂 提供了可靠的后备动力电源. 关键词:PLC;柴油发电机;控制器;功能;性能特点 中图分类号:TP27文献标识码:B文章编号:1817—0633(2012)一03—0063—03 ApplicationofPLCintheControllerofDieselEngineGenerator SUNGuo-bin,LIUShi-jie (DatangHuaibeiPowerPlant,HuaibeiAnhui235000) Abstract:Asakindofemergencysecuritypowersupply,dieselenginegeneratorhasbeenwid elyusedinpowerplantsandoth— erimportantsites.Thispaperintroducesthemuhitermcontrolfunctionalrequirements,sucha sautomaticstart/stop,automaticprotec- tionandtriplestarts,etcandrelevantapplicationprogramflowdiagram.Thecompositionand theperformancecharacteristicsofthe PLCbaseddiesel-drivengeneratorcontrolsystemaredescribedbycombiningwiththesitepr acticalconditionsandtakingthenewly installedCP680controllerofthedieselenginegeneratoratHuaibeiPowrPlantastheexample. Thecontrollerisoftheadvantagesof simplehardwarestructure,lowcost,fastresponsespeed,stableperformance,reliableoperati onandgoodexpansibilityandSOon.It hasbecomereliablebackuppowersupplyofpowerplants. Keywords:PLC;DieselEngineGenerator;Controller;Functions;PerformanceFeatures. 0引言 柴油发电机作为应急备用保安电源在发电厂及其它重要场 所得到了广泛的应用.本文通过对柴油发电 机自动控制功能需求的分析,结合现场实际 条件,以淮北发电厂新安装的柴油发电机 CP680控制器为例进行了说明,简述了PLC (可编程控制器)工作原理及其在柴油发电机 控制器中所实现的功能. 该型号控制器智能并机系统,结构简单 紧凑,功能强大,除具有基本的发电机组三遥 功能外,还具有控制最多32台机组全自动并 机,机组与市电并网,自动按比例实现有功和 无功负载的无差分配.可编程控制器(PLC)是 以微处理器为核心,综合了计算机技术,通信 技术集于一身的自动控制装置,具有结构简 单,性能优越,可靠性高,灵活通用,易于编 程,使用方便等优点;克服了传统发电机控制 采用落后继电接触器控制方式,中间继电器 和时间继电器太多,体积大,功能少,寿命短, 线路复杂,接点多,造成故障多可靠性差,抗 干扰性差,维修困难等缺点,同时通过RS一 232接口搭配实时监控软件,以现场直接联机 方式或利用调制解调器和电话线进行远程通 信达到电脑监控功能.提供开放式Modbus协 议,以完全实现遥控,遥信,遥测三遥功能. 1PLC工作原理简介 PLC与一般微机的工作方式不相同,与 2012年3月第3册总第13册 继电接触器的"并行"方式也不一样,它是采用循环扫描的方式工 作的.它分为采样输入,程序执行和输出刷新阶段进行扫描.采 图1PLC应用程序图 "*t{" PLC在柴油发电机控制器中的应用 样输入阶段:将各输入端的状态送到输入状态寄存器中.程序执 行阶段:PLC中的微处理器逐条执行指令,按要求对输入的状态 和原运算结果状态进行处理(包括逻辑,算术运算),并把结果送 相应的状态寄存器.输出刷新阶段:输出状态寄存器的状态通过 输出部件转换成被控设备所能接收的电压或电流信号,以驱动 被控设备. 2柴油发电机控制系统的功能需求 由于在电力生产过程中突然遭遇事故停电,柴油发电机 应立即启动给设备继续供电.作为应急电源原动机,一般采用 一 台独立冷却和供油系统的柴油机,并设有自启动装置,保证 在主站失电后在3s内启动.在正常情况下应急电网通常为主 电网的一部分,由发电厂厂用电系统供电,只是在应急情况下 由柴油发电机组供电,因此柴油发电机的主开关与向应急配 电板供电的开关(305或372)之间设有电气联锁(见图1),以 保证安全. 所以柴油发电机组作为一个应急动力保安电源,应具备以 下功能: AC220V 2.1自动启动 当正常厂用电系统出现故障断电时,机组能自动启动,自动 升速,自动合闸,向应急负载供电. 2_2自动停机 当正常供电恢复,经判断正常后,控制切换开关,完成应急 电到正常电的自动切换,然后控制机组降速到怠速,停机. 2.3自动保护 机组在运行过程中,如果出现油压过低,冷却水温过高,电 压异常故障,则紧急停机,同时发出声光报警信号,如果出现水 温高,油温高等故障.则发出声光报警信号,提醒维护人员进行 干预.(注:油压,水温保护可根据现场需求是否投入) 2.4三次启动功能 机组有三次启动功能,若第一次启动不成功,经10秒延时 后再次启动,若第二次启动不成功,则延时后进行第三次启动. 三次启动中只要有一次成功,就按预先设置的程序往下运行;若 连续三次启动均不成功,则视为启动失败,发出声光报警信号. 2.5自动维持准启动状态 机组能自动维持准启动状态.此时,机组的自动周期性预 ,t}慷td 图2基于PLC的柴油发电机组控制系统原理图 备用 自劲I信息AUTOMATIONINFORMATION 供油系统,油和水的自动加温系统,蓄电池的自动充电装置投 入工作. 2.6具备手动,自动两种操作模式 同时也可根据用户需要增加小型人机界面,以文字口指示 灯啁案等形式显示柴油机的各种数值及状态.并可通过其面板 的按钮改变柴油机的数值及状态.可修改有与时间有关的参数, 对输入的数据进行范围设定,超出范围的数据拒绝输入.可以对 柴油机的各种故障以文字形式显示以便于查找故障,如三次起 动失败,转速高,缸温高,市电供电等等.带密码保护功能,可以 防止非授权用户更改重要数据和开关量. 3基于Pt_C的柴油发电机控制系统的构成及其性 能特点 整套设备由柴油机,发电机组和中心控制柜组成,可以配置 单机单柜,也可配置双机单柜或联网自动化控制(无人值守).本 例为单机单柜. 基于PLC的柴油发电机组控制系统原理图如图2所示,该 系统具有以下特点: (1)控制柜的核心是可编程序控制器(PLC),运行可靠,质量 稳定. (2)充分利用PLC的指令和功能编制程序,尽量减少外围控 制元器件和接口,电路简单,操作方便,便于维护. (3)利用编码器和PLC的高速计数器功能,准确测出机组转 PLC在柴油发电机控制器中的应用 速,不采用原来的测速发电机和转速,避免了安装困难并提高 了可靠性. (4)控制器采用直流24V供电,并配备先进的高频开关式直 流充电设备,可对蓄电池进行浮充电,保证控制柜直流供电. (5)PLC中的EPROM(只读存储器)可固化程序,使原程序长 期不丢失. (6)利用PLC的通信功能可实现近程,远程集中监控.(见图2) 4结论 采用PLC控制的自动化柴油发电机组,主要通过软件控制, 省去了大量硬件设备的配置,外围电路很少,大大提高了系统的 可靠性与抗干扰能力.由于它硬件结构简单,成本低廉,响应速 度快,性能稳定,运行可靠,另外还能根据实际需要进行扩展,程 序稍作修改即可满足用户的不同控制需求,因而体现出较高的 性价比和极大的灵活性.柴油发电机自动化程度的提高,不仅给 发电厂提供了可靠的后备动力电源,为事故抢修赢得时间,还为 电厂运行检修维护带来了很大的方便. 垒耋窒墼 [1]赵敏,刘丽.电气控制与自动控制系统.西南交通大学出版社,2006 【2]深圳市沃尔奔达柴油发电机使用手册,第二版. 童笪佥 孙国彬男,大唐淮北发电厂师. ) (上接60页 由于风机的负载特性为非线性,线性控制风机电机的转速 的难度不大,但要得到风速线性变化的结果,通过理论计算补偿 转速的已经不可能,必须通过X—P编程软件进行修正,并通 过参数D100,D111,D112,D113,D114,D115参数计算平均值的 方法.闭环补偿前后曲线如图2和图3所示.从图2与图3所示 曲线的区别来看,明显地改善了风速特性,满足了设备的使用要 求.- 系列1纵坐标乘以100后为电机设定转速(单位:r/Min),系 列2纵坐标值为实际风速值(单位:m/s). 3.2MR—J2S—A伺服单元的优化 按线性设计的,所以在具体的应用中要求对伺服特性进行手动 优化调整,其方法如表2所示. 3.3特殊模块的应用 该系统所采用的三菱PLC的特殊模块有两块,分别为 FX2N—D/A(数模转换一模拟输出)和FX2N—A/D(模数转换一模 拟输入),前者将程序控制的数字信号通过PLC与FX2N—D/A后 转换为模拟信号,与编码器反馈信号配合控制伺服放大器的输 出;FX2N—A/D则将风速传感器的模拟输入信号通过FX2N—A/D 与PLC后转变为数字信号,利用组态软件将风速测量值显示在 计算机画面上,并参与风机的控制. 由于风机的负载特性不为线性,而伺服电机的负载特性是垒士遘't:口口 表2伺服特性的优化 参数号符号说明 6PG】位置环增益,在自动时设计为35 34GD2负载与伺服电机的转动惯量比,自动测量为7O 37VG2速度环增益为25,在自动时设计为817 :VIC~>2500/VG2"(1+38VIC 通过计算为25,计算 GD2*0.1) 2012年3月第3册总第131册 通过一系列校企合作开发项目,通过非标产品的设计和制 造,激发了学生的创新思维,发展了学生的能力,跳出了因循守 旧的范式,而企业也充分利用了学校的技术资源,校企双方达到 了"双赢"的目的. 鲞耋塞筮 [1】张铮.机电控制与PLC[J].2011,1. 【2]姜大源.关于职业教育的课程观U].国职业技术教育,2003,(31) 【3J3杨小薇.现代教学论[J】.山西教育出版社,2004,7. [41菱电公司.通用交流伺服放大器技术资料集.(上海)内部资料. 作者简介 徐丽春女,生于1972年,女,遵义职业技术学院副教授,研究方向:自 动化控制和教育管理,省级精品课程《机电控制与PLc》负责人,发表论 文多篇.