基於PLC的酒店應急發電機組控制系統技術改造的工學論文

摘 要：採用PLC技術，改造傳統的應急發電機組繼電控制系統，可以有效地提高控制系統的靈敏性、可靠性和穩定性。本文結合一中小型酒店的應急發電機組控制系統技改實例，闡述了應急發電機組的控制要求，分析了採用PLC改造繼電控制系統的設計思路和工作原理，介紹了構造PLC控制系統的主要部件的功能及其選擇，並介紹了PLC編程方法、系統的安裝、調試及其運行效果。

關鍵詞：PLC 應用應急發電機組 控制系統 技術改造

導言：爲防止外電網突然停電而帶來極大影響及不便，許多高層酒店、小型醫院門診、寫字樓等都備有應急發電機組。以往，應急發電機組大多采用繼電控制系統進行控制，其可靠性、穩定性、靈敏性較低。近年隨着PLC技術的推廣，我市的酒店陸續採用PLC改造傳統的應急發電機繼電控制系統，有效地提高了系統的可靠性、靈敏性和穩定性。筆者在帶電工培訓班期間幫助我市一中小型酒店改造應急發電機組，取得良好效果，現結合該酒店的技改實例，談談PLC在應急供電控制系統中的應用。

　　一、應急發電機組的控制要求。

該酒店應急發電機組爲康明斯柴油機組，型號是：HNC-1200，發動機型號：KTA50-G8其自動啓動控制系統的控制對象爲135系列柴油機。其基本功能是在電網失電時，系統控制柴油機啓動和運行，應急發電機發電，向酒店如消防、救生等重要設備及電梯、中央空調等供電。

控制系統應具有的功能如下：當酒店主電網失電後，處於應急狀態，則系統應在30秒鐘之內啓動5秒鐘，間隔5秒鐘，再啓動5秒鐘……，直到自動連續啓動3次，其中任一次啓動成功後，自動加速到額定轉速。系統具有“啓動失敗報警”功能，在規定的連續啓動3次仍不成功，發出聲光報警。系統能對運行中柴油機的冷卻水溫、潤滑油溫度及壓力進行監視，一旦超越限定值，報警電路發出故障報警。系統能根據故障開關設置爲是否故障停機。應急機組運行時，一旦主電網恢復供電，系統能使機組自動停機，並恢復到起動位置，爲下一次應急啓動作好準備。另當主電網尚未恢復供電，也能自動或人工控制機組停機。裝置上設有一個“試機”和“試報警”選擇開關，置於“試機”位置時，可以進行各項功能試驗。置於“試報警”位置時，報警裝置立即聲光報警。

　　二、控制系統技術改造的設計思路。

應急發電機組原先的控制系統已有現場檢測部件即傳感部件、執行機構和信號指示部件。用PLC改造原控制系統，實質事實用PLC取代原系統的繼電器等功能設置相關部件，保留傳感部件和執行機構、信號指示部件。PLC是介於輸入、輸出之間起關鍵的功能指令作用的中間環節。根據控制要求編寫PLC程序，傳送到PLC內部進行存儲，當控制系統運行時，PLC就不斷從與之相連的輸入設備收集現場信息，進行組合處理，發出對應的指令，通過輸出端的執行機構來完成控制任務。在控制系統改造設計中，我們要從分析系統的工作原理開始，找出系統中的傳感部件、執行機構及信號指示器件，分析各元件的工作方式和邏輯對應關係，作爲構造一個PLC系統的依據。完成上面的工作後就可以大致選定原系統中的傳感部件和功能設置元件分配到PLC的輸入端，再把執行機構及信號指示元件分配到PLC的輸出端，這就基本構造了一個PLC控制系統。

　　三、PLC控制系統的工作原理及部件說明。

根據上述技改設計思路，我們設計出PLC控制系統基本線路圖，作爲工程施工的依據。PLC控制系統主要由三類部件組成，一是傳感部件，即現場檢測部件；二是功能設置部件，包括PLC；三是執行機構及信號指示部件，如系統電路圖所示，現將各類部件的功能說明如下：

1.傳感部件的功能。(1)11ZJ（51-49）爲主電網自動開關DW的.常閉觸點，如11ZJ（51-49）閉合，則電網失電。(2)線圈J3（54-56）接到充電發電機的兩端，如充電發電機端電壓達到額定電壓值，J3動作，J3的常開觸頭閉合，則柴油機啓動成功。(3)凸輪開關KK有5對觸頭，由伺服電動機YD驅動，對應有四種組合，停機位置：A閉合；啓動位置：B、C、D、E閉合；額定轉速位置：C、D、E閉合。高速微調位置：D、E閉合。(4)WYI、WY2、YLJ是柴油機運動行水溫、油溫、油壓報警的繼電器。

2.功能設置部件中各功能開關的功能。(1)K1爲“遙控”與“應急”選擇開關，當置於“遙控”與“應急”中間位置時，運行中的機組能直接或延時停機。(2)ZA、NA分別爲手動“升速”、“減速”按鈕，在K1置於“遙控”時，ZA或NA按鈕有效。(3)K3爲“故障停機”選擇開關，可使機組故障停機；K5爲“延時停機”選擇開關。能使系統停機前在低速運行90秒鐘後再退到停機位；K6爲“試機”和“試報警”的選擇開關。 3.執行機構和信號指示部件功能。(1)YD爲伺服電動機，用於驅動凸輪控制器。(2)ZC爲接觸器，當ZC動作時，其觸頭接通柴油機的啓動馬達按鈕。(3)J2爲繼電器，在ZC有輸出時，J2也同時動作，其觸頭把J3接入充電發電機迴路，當ZC斷開時，J2也同時切斷J3迴路。(4)報警指示燈SGD1、SGD2、SGD3、SGD6亮和鳴音器W1鳴叫。

　　四、PLC的選定及輸入輸出端的分配。

PLC選用日本三菱的小型可編程序控制器：FX2N-48MR。具體輸入-輸出端的分配如I-O分配圖所示。

系統電路圖 I-O分配圖

　　五、PLC程序編寫及梯形圖的繪製。

按照系統工作原理和電路邏輯功能，用FX2N系列的編程語言編寫PLC程序，繪製梯形圖。（梯形圖可以在電腦上運用Fxgpwin軟件在Sbopc-Fxgp/Win-E界面下編制）繪製出梯形圖後，我們可以運用Fxgpwin軟件在Sbopc-Fxgp/Win-E(ladder)界面下將編制的梯形圖轉化爲指令表，然後通過接口設備將程序傳到PLC內保存，以備調試試驗。（因篇幅所限，梯形圖及指令表等省略）。

　　六、新系統安裝與調試。

經過上述各項設計及準備工作後，我們就可以根據基本線路圖，選擇適用的電器元件，進行PLC控制系統的安裝工作，在安裝中要注意做好抗干擾和保護措施，安裝工程完成後，進行現場調試，實現全部功能後驗收合格即投入使用。

　　七、結束語。

用PLC改裝原來的控制系統，實質是將原系統的控制過程編寫成PLC程序並存儲於PLC中，當系統運行時，PLC不斷的從與之相連的輸入設備收集現場信息，進行組合處理，發出對應的指令，通過輸出端的執行機構來完成控制任務，該酒店採用PLC改造原來的繼電控制系統後，有效地提高了系統的靈敏性、可靠性、穩定性，而且可以實現自動運行和遠程監控。這一技改工程由筆者負責總設計，並指導電工培訓班學員與酒店工程部人員合作進行安裝、調試，投入使用2年來，證明完全符合設計要求，性能良好，靈敏度高，有報警及遙控功能。這是校企合作的又一成功實例。

參考文獻

[1]武常剛《發電機組控制系統技術改造實例》.《自動化博覽》，2009年03期。

[2]安蔚華《發電機組系統的技術改造》.《水電廠自動化》，2010年08期。