基于PLC的酒店應(yīng)急發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)技術(shù)改造

摘　要：采用PLC技術(shù)，改造傳統(tǒng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組繼電控制系統(tǒng)，可以有效地提高控制系統(tǒng)的靈敏性、可靠性和穩(wěn)定性。本文結(jié)合一中小型酒店的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)技改實(shí)例，闡述了應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的控制要求，分析了采用PLC改造繼電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和工作原理，介紹了構(gòu)造PLC控制系統(tǒng)的主要部件的功能及其選擇，并介紹了PLC編程方法、系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及其運(yùn)行效果。
關(guān)鍵詞：PLC　應(yīng)用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組　控制系統(tǒng)　技術(shù)改造
        導(dǎo)言：為防止外電網(wǎng)突然停電而帶來極大影響及不便，許多高層酒店、小型醫(yī)院門診、寫字樓等都備有應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。以往，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組大多采用繼電控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，其可靠性、穩(wěn)定性、靈敏性較低。近年隨著PLC技術(shù)的推廣，我市的酒店陸續(xù)采用PLC改造傳統(tǒng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)繼電控制系統(tǒng)，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性、靈敏性和穩(wěn)定性。筆者在帶電工培訓(xùn)班期間幫助我市一中小型酒店改造應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，取得良好效果，現(xiàn)結(jié)合該酒店的技改實(shí)例，談?wù)凱LC在應(yīng)急供電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
        一、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的控制要求。該酒店應(yīng)急發(fā)電機(jī)組為康明斯柴油機(jī)組，型號(hào)是：HNC-1200，發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：KTA50-G8其自動(dòng)啟動(dòng)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象為135系列柴油機(jī)。其基本功能是在電網(wǎng)失電時(shí)，系統(tǒng)控制柴油機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行，應(yīng)急發(fā)電機(jī)發(fā)電，向酒店如消防、救生等重要設(shè)備及電梯、中央空調(diào)等供電。
        控制系統(tǒng)應(yīng)具有的功能如下：當(dāng)酒店主電網(wǎng)失電后，處于應(yīng)急狀態(tài)，則系統(tǒng)應(yīng)在30秒鐘之內(nèi)啟動(dòng)5秒鐘，間隔5秒鐘，再啟動(dòng)5秒鐘……，直到自動(dòng)連續(xù)啟動(dòng)3次，其中任一次啟動(dòng)成功后，自動(dòng)加速到額定轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)具有“啟動(dòng)失敗報(bào)警”功能，在規(guī)定的連續(xù)啟動(dòng)3次仍不成功，發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)能對(duì)運(yùn)行中柴油機(jī)的冷卻水溫、潤滑油溫度及壓力進(jìn)行監(jiān)視，一旦超越限定值，報(bào)警電路發(fā)出故障報(bào)警。系統(tǒng)能根據(jù)故障開關(guān)設(shè)置為是否故障停機(jī)。應(yīng)急機(jī)組運(yùn)行時(shí)，一旦主電網(wǎng)恢復(fù)供電，系統(tǒng)能使機(jī)組自動(dòng)停機(jī)，并恢復(fù)到起動(dòng)位置，為下一次應(yīng)急啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。另當(dāng)主電網(wǎng)尚未恢復(fù)供電，也能自動(dòng)或人工控制機(jī)組停機(jī)。裝置上設(shè)有一個(gè)“試機(jī)”和“試報(bào)警”選擇開關(guān)，置于“試機(jī)”位置時(shí)，可以進(jìn)行各項(xiàng)功能試驗(yàn)。置于“試報(bào)警”位置時(shí)，報(bào)警裝置立即聲光報(bào)警。
        二、控制系統(tǒng)技術(shù)改造的設(shè)計(jì)思路。應(yīng)急發(fā)電機(jī)組原先的控制系統(tǒng)已有現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)部件即傳感部件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和信號(hào)指示部件。用PLC改造原控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)事實(shí)用PLC取代原系統(tǒng)的繼電器等功能設(shè)置相關(guān)部件，保留傳感部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)指示部件。PLC是介于輸入、輸出之間起關(guān)鍵的功能指令作用的中間環(huán)節(jié)。根據(jù)控制要求編寫PLC程序，傳送到PLC內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC就不斷從與之相連的輸入設(shè)備收集現(xiàn)場(chǎng)信息，進(jìn)行組合處理，發(fā)出對(duì)應(yīng)的指令，通過輸出端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成控制任務(wù)。在控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)中，我們要從分析系統(tǒng)的工作原理開始，找出系統(tǒng)中的傳感部件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及信號(hào)指示器件，分析各元件的工作方式和邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系，作為構(gòu)造一個(gè)PLC系統(tǒng)的依據(jù)。完成上面的工作后就可以大致選定原系統(tǒng)中的傳感部件和功能設(shè)置元件分配到PLC的輸入端，再把執(zhí)行機(jī)構(gòu)及信號(hào)指示元件分配到PLC的輸出端，這就基本構(gòu)造了一個(gè)PLC控制系統(tǒng)。
        三、PLC控制系統(tǒng)的工作原理及部件說明。根據(jù)上述技改設(shè)計(jì)思路，我們?cè)O(shè)計(jì)出PLC控制系統(tǒng)基本線路圖，作為工程施工的依據(jù)。PLC控制系統(tǒng)主要由三類部件組成，一是傳感部件，即現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)部件；二是功能設(shè)置部件，包括PLC；三是執(zhí)行機(jī)構(gòu)及信號(hào)指示部件，如系統(tǒng)電路圖所示，現(xiàn)將各類部件的功能說明如下：
        1.傳感部件的功能。(1)11ZJ（51-49）為主電網(wǎng)自動(dòng)開關(guān)DW的常閉觸點(diǎn)，如11ZJ（51-49）閉合，則電網(wǎng)失電。(2)線圈J3（54-56）接到充電發(fā)電機(jī)的兩端，如充電發(fā)電機(jī)端電壓達(dá)到額定電壓值，J3動(dòng)作，J3的常開觸頭閉合，則柴油機(jī)啟動(dòng)成功。(3)凸輪開關(guān)KK有5對(duì)觸頭，由伺服電動(dòng)機(jī)YD驅(qū)動(dòng)，對(duì)應(yīng)有四種組合，停機(jī)位置：A閉合；啟動(dòng)位置：B、C、D、E閉合；額定轉(zhuǎn)速位置：C、D、E閉合。高速微調(diào)位置：D、E閉合。(4)WYI、WY2、YLJ是柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)行水溫、油溫、油壓報(bào)警的繼電器。
        2.功能設(shè)置部件中各功能開關(guān)的功能。(1)K1為“遙控”與“應(yīng)急”選擇開關(guān)，當(dāng)置于“遙控”與“應(yīng)急”中間位置時(shí)，運(yùn)行中的機(jī)組能直接或延時(shí)停機(jī)。(2)ZA、NA分別為手動(dòng)“升速”、“減速”按鈕，在K1置于“遙控”時(shí)，ZA或NA按鈕有效。(3)K3為“故障停機(jī)”選擇開關(guān)，可使機(jī)組故障停機(jī)；K5為“延時(shí)停機(jī)”選擇開關(guān)。能使系統(tǒng)停機(jī)前在低速運(yùn)行90秒鐘后再退到停機(jī)位；K6為“試機(jī)”和“試報(bào)警”的選擇開關(guān)。        3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)和信號(hào)指示部件功能。(1)YD為伺服電動(dòng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)凸輪控制器。(2)ZC為接觸器，當(dāng)ZC動(dòng)作時(shí)，其觸頭接通柴油機(jī)的啟動(dòng)馬達(dá)按鈕。(3)J2為繼電器，在ZC有輸出時(shí)，J2也同時(shí)動(dòng)作，其觸頭把J3接入充電發(fā)電機(jī)回路，當(dāng)ZC斷開時(shí)，J2也同時(shí)切斷J3回路。(4)報(bào)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(tǒng)電路圖　　　　　　　　I-O分配圖
        五、PLC程序編寫及梯形圖的繪制。按照系統(tǒng)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，繪制梯形圖。（梯形圖可以在電腦上運(yùn)用Fxgpwin軟件在Sbopc-Fxgp/Win-E界面下編制）繪制出梯形圖后，我們可以運(yùn)用Fxgpwin軟件在Sbopc-Fxgp/Win-E(ladder)界面下將編制的梯形圖轉(zhuǎn)化為指令表，然后通過接口設(shè)備將程序傳到PLC內(nèi)保存，以備調(diào)試試驗(yàn)。（因篇幅所限，梯形圖及指令表等省略）。
        六、新系統(tǒng)安裝與調(diào)試。經(jīng)過上述各項(xiàng)設(shè)計(jì)及準(zhǔn)備工作后，我們就可以根據(jù)基本線路圖，選擇適用的電器元件，進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的安裝工作，在安裝中要注意做好抗干擾和保護(hù)措施，安裝工程完成后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)全部功能后驗(yàn)收合格即投入使用。
        七、結(jié)束語。用PLC改裝原來的控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)是將原系統(tǒng)的控制過程編寫成PLC程序并存儲(chǔ)于PLC中，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC不斷的從與之相連的輸入設(shè)備收集現(xiàn)場(chǎng)信息，進(jìn)行組合處理，發(fā)出對(duì)應(yīng)的指令，通過輸出端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成控制任務(wù)，該酒店采用PLC改造原來的繼電控制系統(tǒng)后，有效地提高了系統(tǒng)的靈敏性、可靠性、穩(wěn)定性，而且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。這一技改工程由筆者負(fù)責(zé)總設(shè)計(jì)，并指導(dǎo)電工培訓(xùn)班學(xué)員與酒店工程部人員合作進(jìn)行安裝、調(diào)試，投入使用2年來，證明完全符合設(shè)計(jì)要求，性能良好，靈敏度高，有報(bào)警及遙控功能。這是校企合作的又一成功實(shí)例。
參考文獻(xiàn)
[1]武常剛《發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)技術(shù)改造實(shí)例》.《自動(dòng)化博覽》，2009年03期。
[2]安蔚華《發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的技術(shù)改造》.《水電廠自動(dòng)化》，2010年08期。 

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