一引言

通過對應急發電機自啟動要求的分析，結合裝備現狀、配電系統的設計要求，利用喬伊絲自動化W200系列PLC（可編程控制器）改造現有設備的優勢，通常傳統發電機控制采用落后繼電接觸器控制方式，中間繼電器和時間繼電器太多，體積大，功能少，壽命短，線路復雜，接點多，造成故障多可靠性差，維修困難；而采用微電子技術由于集成電路（IC）的系統芯片種類繁多，體積大，設計周期長，費用低，工藝復雜，抗干擾性差，可靠性差；而可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優點，近年來在工業自動控制、機電一體化、改造傳統產業等方面得到了廣泛的應用。

二 應急發電機介紹

　　　在生產過程中突然停電，應急發電機立即給設備繼續供電。應急電源原動機一般采用立冷卻和供油系統的柴油機，并設有自啟動裝置，保證在主站失電后0-50秒內啟動，應急電網通常為主電網的一部分，在正常情況下，這些用電設備由總配電板供電，只是在應急情況下由應急發電機組供電，因此在應急配電板上的應急發電機主開關與主開關向應急配電板供電的開關之間設有電氣聯鎖，以保證安全。 　　應急發電機組作為一個應急電源，應具備以下基本要求： 自動啟動 　　 當正常供電出現故障(斷電)時，機組能自動啟動、自動升速、自動合閘，向應急負載供電。 2、自動停機 　　當正常供電恢復，經判斷正常后，控制切換開關，完成應急電到正常電的自動切換、然后控制機組降速到怠速、停機。 3、自動保護 　　機組在運行過程中，如果出現油壓過低（小于0.3MP）、冷卻水溫過高（大于95度）、電壓異常故障，則緊急停機，同時發出聲光報警信號，如果出現水溫高（大于90度）、油溫高等故障。則發出聲光報警信號，提醒維護人員進行干預。 4、三次啟動功能 　　機組有三次啟動功能，若第一次啟動不成功，經10秒延時后再次啟動，若第二次啟動不成功，則延時后進行第三次啟動。三次啟動中只要有一次成功，就按預先設置的程序往下運行；若連續三次啟動均不成功，則視為啟動失敗，發出聲光報警信號（也可以同時控制另一臺機組起動）。 5、自動維持準啟動狀態 　　 機組能自動維持準啟動狀態。此時，機組的自動周期性預供油系統、油和水的自動加溫系統、蓄電池的自動充電裝置投入工作。 6、具備手動、自動兩種操作模式。 控制系統的硬件設計 　　 應急電源多采用135系列的柴油機組，下面就以此為例用喬伊絲自動化W200系列PLC型號為CPU224 以及7寸HMI0700A人機界面實現對柴油機自啟動的控制。 電路分析 　　 設計說明：控制面板上有“手動/自動”選擇旋鈕，“啟動”、“加速” 、 “減速、”“合閘”、“分閘”按鈕，柴油機上加裝接近開關(旋轉編碼器),用于測速度，加裝油門電機用于控制柴油機轉速，加裝電磁鐵用于停機熄火，電壓檢測、水溫、油壓都是外部開關信號。 　　 一次啟動過程：正常電失電后，經5秒確認，“啟動電機”啟動4秒鐘，如柴油機發火運行，則接近開關(旋轉編碼器)測到柴油機達到啟動轉速，PLC立即停止“啟動電機”。柴油機怠速30S后開始根據接近開關的信號加速，直到穩定轉速，發電機開始發電，電壓正常后合上主開關向負載供電。運行中PLC自動穩定轉速。 　　 三次啟動過程：若一次啟動未成功，則接近開關(旋轉編碼器)測到柴油機達不到啟動轉速速度，并在5秒后測不到柴油機轉速，由PLC內部的定時器來進行控制進行再次啟動，以10秒作為一個周期，三次啟動時間約30秒，32秒后輸出報警，如啟動中接近開關(旋轉編碼器)測不到柴油機達轉速，則直接啟動失敗。 　　啟動失敗及柴油機組停機：啟動失敗后，電磁電把油門拉回到“停機”位置，當正常電恢復時，PLC發出分閘信號并由油門電機減速到怠速60S后，電磁電將油門拉回“停機”位置，柴油機缺油熄火。 　　可根據用戶需要在7寸人機界面HMI0700A，以文字﹑指示燈﹑圖案等形式顯示柴油機的各種數值及狀態。并可通過其面板的按鈕改變柴油機的數值及狀態。可修改有與時間有關的參數，對輸入的數據進行范圍設定，超出范圍的數據拒絕輸入。可以對柴油機的各種故障以文字形式顯示以便于查找故障，如三次起動失敗，轉速高，缸溫高，市電供電等等。帶密碼保護功能，可以防止非授權用戶更改重要數據和開關量。

三設計

（1）機組由柴油機發電機組和中心控制柜組成，可以單機單柜、雙機單柜或聯網自動化控制（無人值守）。 （2）控制柜的核心是 W200系列可編程序控制器（PLC），喬伊絲自動化W200系列可編程序控制器，運行可靠，質量穩定。 （3）充分利用PLC的指令和功能編制程序，盡量減少外圍控制元器件和接口，電路簡單，操作方便，便于維護。 （4）利用PLC的高速計數器功能，準確測出機組轉速，不采用原來的測速發電機、轉速表，避免了安裝困難并提高了可靠性。 （5）控制器采用直流24V供電，并配備先進的高頻開關式直流充電設備，可對蓄電池進行浮充電，保證控制柜直流供電。 （6）PLC中的EPROM（只讀存儲器）可固化程序，使原程序長期不丟失。 （7）利用PLC的通信功能可實現近程、遠程集中監控。

技術要求

采用旋轉編碼器比接近開關性能效果更好。

接近開關技術要求

　　螺紋式接近開關檢測距離10mm±10%工作電壓DC型：10-30VDC 三線型響應頻率400Hz

　　接近開關又稱無觸點接近開關，是理想的電子開關量傳感器。當金屬檢測體接近開關的感應區域，開關就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發出電氣指令，準確反應出運動機構的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調整的方便性和對惡劣環境的適用能力，是一般機械式行程開關所不能相比的。 根據所需的輸入/輸出點數選擇PLC機型 　　 根據自動化機組的控制要求，所需PLC的輸入點數為14個，輸出點數為10個。系統的控制量基本上是開關量，只有電壓是模擬量，為了降低成本，可以通過檢測電路把模擬量轉換成開關量、如電壓監測可以用電壓保護器代替。這樣可以選用不帶模擬量輸入的PLC。本系統選用喬伊絲自動化W200系列小型可編程序控制器CPU224，可靠性高，體積小，輸入點數為14個，輸出點數為10個。電源、輸入、輸出電壓均為24VDC。

四 總結

　　采用喬伊絲自動化W200系列PLC控制的自動化柴油發電機組，硬件結構簡單，成本低廉，響應速度快，性能、價格比很高，和單片機系統相比具有極高的可靠性。經現場使用考驗，性能穩定，運行可靠。另外還可以根據實際需要很方便地進行擴展。程序稍作修改，就可以滿足用戶不同的控制要求，對于現代智能樓宇，控制系統還可以通過通訊模塊納入到整個樓宇的監控系統之中，體現出極大的靈活性和適應性，具有極高的實際推廣價值。