關(guān)注：
(1)繼電器控制系統(tǒng):繼電器控制系統(tǒng)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、交流無刷同步發(fā)電機(jī)和控制屏等三部分組成。柴油機(jī)上設(shè)置有自動(dòng)起動(dòng)和自動(dòng)停機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還設(shè)置有油壓、水溫和轉(zhuǎn)速等監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，在控制屏內(nèi)安裝有自起動(dòng)裝置、切換控制裝置。控制屏通過電纜與機(jī)組連接。
圖1是自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)框圖，主要由市電監(jiān)測(cè)、油機(jī)電監(jiān)測(cè)、自起動(dòng)控制器、顯示報(bào)警裝置、市電切換電路及油機(jī)電切換電路等部分組成。市電監(jiān)測(cè)、油機(jī)電監(jiān)測(cè)、切換電路和自起動(dòng)控制器均采用繼電器邏輯控制。該發(fā)電機(jī)組的傳感器與控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)框圖如圖2所示。
該控制系統(tǒng)的主要功能有自動(dòng)起動(dòng)、自動(dòng)升速、自動(dòng)供電、自動(dòng)停機(jī)、油壓過低報(bào)警、水溫過高報(bào)警、升速失敗報(bào)警和三次起動(dòng)失敗報(bào)警等功能。在發(fā)出故障報(bào)警的同時(shí)，自動(dòng)機(jī)關(guān)閉柴油機(jī)的油門，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)。
圖1自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)框圖
1)自動(dòng)起動(dòng)和自動(dòng)供電:當(dāng)市電中斷時(shí)，市電切換電路立即切斷市電供電電路，同時(shí)，市電監(jiān)測(cè)電路通過自起動(dòng)控制器使起動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。起動(dòng)成功后，潤滑油油壓上升，當(dāng)油壓升到規(guī)定值時(shí)，起動(dòng)成功油壓傳感器，接通潤滑油路電磁場(chǎng)閥的控制電路，該電磁閥把升速油缸的油路打開，柴油機(jī)的壓力潤滑油推動(dòng)油缸活塞，帶動(dòng)油門手柄向升速方向移動(dòng)，在升速限位控制器的作用下，柴油機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速。此時(shí)，在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的作用下，發(fā)電機(jī)輸出額定電壓。然后，柴油機(jī)電切換電路接通，柴油機(jī)發(fā)電機(jī)開始給負(fù)載供電。
2)市電恢復(fù)后自動(dòng)停機(jī):市電恢復(fù)后，在市電監(jiān)測(cè)電路的作用下，首先切斷柴油機(jī)供電電路，然后，市電切換電路投入工作，負(fù)載由市電供電。同時(shí)，自起動(dòng)控制器使停機(jī)電磁鐵動(dòng)作，控制柴油機(jī)的油門，柴油機(jī)先低速運(yùn)行，然后自動(dòng)停機(jī)。
3)故障停機(jī)與報(bào)警:在機(jī)組運(yùn)行過程中，冷卻水出水溫度達(dá)到95℃±2記時(shí)，溫度控制器通過系統(tǒng)控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并切斷負(fù)載，同時(shí)，停機(jī)電磁鐵動(dòng)作，柴油發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，當(dāng)潤滑油的油壓低于規(guī)定值時(shí)，油壓低報(bào)警傳感器的觸點(diǎn)閉合，控制器通過顯示報(bào)警裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)切斷油機(jī)電切換電路，然后停機(jī)電磁鐵運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超出額定轉(zhuǎn)速時(shí)，油機(jī)電監(jiān)測(cè)電路中的高周率繼電器動(dòng)作，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)停機(jī)。
圖2發(fā)電機(jī)組的傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)框圖
自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組采用繼電器和接觸器構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，所需元器件的數(shù)量很多，控制電路復(fù)雜，工作可靠性較差，故障率較高。
(2)可編程序控制器(PLC)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組的工作由軟件控制，可大大簡(jiǎn)化控制電路，所以，控制系統(tǒng)•的可靠性很高。PLC是專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，能應(yīng)用在較惡劣的場(chǎng)合。采用可編程的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)用戶的指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出，實(shí)現(xiàn)各類型機(jī)械或過程的控制。PLC及其外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，能非常方便地集成到工業(yè)控制系統(tǒng)中，達(dá)到自動(dòng)化控制目的。實(shí)現(xiàn)備用發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急供電，保證供電的連續(xù)性、可靠性和穩(wěn)定性。另外，還可以經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)，很方便地將電站的控制信號(hào)，連接到中央計(jì)算機(jī)的管理系統(tǒng)中去，實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到分散控制和集中管理的目的，這就是集散型(分布式)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(Distributed Computer Control System----DCCS)，簡(jiǎn)稱•集散型(分布式)控制系統(tǒng)(Distributed Control System----DCS)。
在柴油發(fā)電機(jī)組PLC控制系統(tǒng)中，柴油機(jī)的傳感器和各種執(zhí)行元件與繼電器控制系統(tǒng)完全相同，所不同的只是由PLC完成繼電器的邏輯控制功能。PLC控制的自動(dòng)化機(jī)組邏輯框圖如圖3所示。
圖3PLC控制的自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組控制邏輯框圖
l)PLC控制系統(tǒng)的組成:該控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有蓄電池開始充電信號(hào)、蓄電池停止充電信號(hào)、市電故障(包括電壓和頻率超出規(guī)定范圍)信號(hào)、機(jī)組起動(dòng)成功信號(hào)、機(jī)組額定轉(zhuǎn)速信號(hào)、機(jī)組超速信號(hào)、機(jī)組頻率過低和過高信號(hào)、機(jī)組的欠電壓和過電壓信號(hào)、機(jī)組的過載信號(hào)、冷卻水超溫信號(hào)、潤滑油壓力過低信號(hào)、機(jī)組短路信號(hào)、故障復(fù)位信號(hào)和機(jī)組停機(jī)信號(hào)等。
輸出信號(hào)有蓄電池充電控制信號(hào)、充油泵控制信號(hào)、柴油機(jī)起動(dòng)信號(hào)、發(fā)電機(jī)充磁信號(hào)、柴油機(jī)升降速信號(hào)、發(fā)電機(jī)主開關(guān)分合控制信號(hào)、市電主開關(guān)分合控制信號(hào)以及各種報(bào)警信號(hào)和顯示信號(hào)。
根據(jù)輸人和輸出信號(hào)，編程器配備ROM一H硬件儲(chǔ)存器，用寫人器將程序固化，PLC的輸人和輸出接口接線圖如圖4所示。
由于可編程序控制器(PLC)輸出觸點(diǎn)的容量較小，通常只能驅(qū)動(dòng)2A以下的負(fù)載。大容量負(fù)載必須通過固體繼電器控制，為了防止各輸出端相互干擾，在PLC和固體繼電器之間通常還應(yīng)加入阻斷二極管，重要控制部分還采用了外部互鎖結(jié)構(gòu)。
2)可編程序控制器(PLC)的軟件:自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組PLC程序控制流程如圖5所示。PLC采用以標(biāo)準(zhǔn)布爾表達(dá)式(AND、OR、ONT)為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)便梯形圖語言。當(dāng)程序未固化時(shí)，用戶可根據(jù)自己的要求修改，以滿足自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需要。
圖4PLC輸入和輸出接口線圖
(3)專用控制器控制系統(tǒng)介紹如下:
1)柴油發(fā)電機(jī)組專用控制器的主要功能包括柴油機(jī)的自動(dòng)控制、發(fā)電機(jī)的自動(dòng)控制和柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行控制。
①柴油機(jī)的自動(dòng)控制包括起動(dòng)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、自動(dòng)加熱裝置、保護(hù)裝置和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制等。
a.起動(dòng)系統(tǒng):柴油機(jī)的起動(dòng)二般為電起動(dòng)方式(采用蓄電池)，起動(dòng)系統(tǒng)包括蓄電池、起動(dòng)接觸器、起動(dòng)電動(dòng)機(jī)、起動(dòng)按鈕及相關(guān)控制電路。
起動(dòng)過程:按起動(dòng)按鈕SB，起動(dòng)接觸器K吸合，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)與柴油機(jī)飛輪嚙合，同時(shí)，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)柴油機(jī)起動(dòng)成功后，立即釋放起動(dòng)按鈕SB，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)退出，圖6所示是專用控制器起動(dòng)控制電路。
圖5自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組PLC程序控制流程
G為充電機(jī)，A1為充電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，WT為水溫表，OP為油壓表
圖6專用控制器起動(dòng)控制電路
b.充電系統(tǒng):當(dāng)柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，通過柴油機(jī)自帶的充電發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池充電，充電系統(tǒng)一般包括充電發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、充電電流表及相關(guān)控制電路。
c.儀表系統(tǒng):儀表配置據(jù)柴油機(jī)機(jī)型不同有所不同，但一般設(shè)有轉(zhuǎn)速表、油壓表、油溫表、水溫表和充電電流表等儀表。
d.自動(dòng)加熱裝置:在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，一般加裝冷卻水自動(dòng)加熱裝置，使發(fā)電機(jī)組在備機(jī)狀態(tài)時(shí)，柴油機(jī)應(yīng)處于熱機(jī)狀態(tài)，以便發(fā)電機(jī)組在市電失電時(shí)，155內(nèi)起動(dòng)發(fā)電機(jī)組并帶負(fù)載工作。柴油機(jī)自動(dòng)加熱裝置如圖7所示。當(dāng)水溫低于30℃時(shí)，溫控器觸點(diǎn)接通，KM吸合，加熱器EH工作。當(dāng)水溫上升•至50℃時(shí)，溫控器觸點(diǎn)斷開，KM釋放，加熱器EH斷電。
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