戴群偉（四川中車玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)股份有限公司,四川 資陽 641300）

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6C雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用

戴群偉
（四川中車玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)股份有限公司,四川 資陽 641300）

摘 要：本文介紹了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在自動(dòng)系統(tǒng)控制下，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)；同時(shí)介紹了系統(tǒng)的軟件和硬件相關(guān)設(shè)置。

關(guān)鍵詞：雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；自動(dòng)控制系統(tǒng)；軟件；硬件

0 前言

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的發(fā)展，其控制系統(tǒng)更具智能化更具強(qiáng)大控制功能。本文筆者介紹了我公司6C雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)操作

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作，系統(tǒng)對(duì)外交流窗口（觸摸液晶顯示屏）設(shè)置了“發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)”、“開關(guān)量狀態(tài)”、“報(bào)警查詢”、“參數(shù)設(shè)置”、“實(shí)驗(yàn)”五個(gè)功能按鈕?！皩?shí)驗(yàn)”功能按鈕用于調(diào)試發(fā)動(dòng)機(jī)在非運(yùn)行情況下各種技術(shù)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行后，“發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)”功能按鈕可用于觀察和記錄發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。“開關(guān)量狀態(tài)”功能按鈕主要是顯示當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)開關(guān)和閥門情況。按下“參數(shù)設(shè)置”功能按鈕（有密碼保護(hù)），可修改和設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)的一些參數(shù)。按下“報(bào)警查詢”功能按鈕，可查詢發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的近期故障信息，做發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)和維修的技術(shù)參考，體現(xiàn)了人機(jī)快速交流智能化控制。

1.2 硬件系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，分為8個(gè)模塊。分別為輸入模塊、輸出執(zhí)行模塊、報(bào)警模塊、運(yùn)行參數(shù)模塊、電源模塊、顯示模塊、通信模塊以及主模塊。主模塊選用和利時(shí)LM3108款PLC可編程邏輯控制器。為提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)將顯示和控制設(shè)置為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，兩者通過通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換。這樣做可以實(shí)現(xiàn)兩者各自安裝，增強(qiáng)系統(tǒng)的整體抗干擾能力，這點(diǎn)在惡劣的環(huán)境中顯得尤為重要。

1.3 軟件操作系統(tǒng)

系統(tǒng)主要分為PLC控制系統(tǒng)后臺(tái)程序的編寫和顯示程序的編寫。兩者通過國際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU 通信協(xié)議進(jìn)行通信。

PLC系統(tǒng)控制有主程序、通信子程序、自動(dòng)啟動(dòng)子程序、手動(dòng)啟動(dòng)子程序、正常停機(jī)子程序、緊急停機(jī)子程序、顯示子程序、安保子程序、開關(guān)量輸入輸出子程序、雙燃料控制子程序組成。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的精確和迅速，主程序始終維持運(yùn)行狀態(tài)，子程序等待主程序的調(diào)用。主程序調(diào)用完子程序，子程序退出；主程序可同時(shí)調(diào)用多個(gè)子程序。這樣做不僅節(jié)約PLC系統(tǒng)資源，而且子程序互不干擾。這樣做使得調(diào)試人員在現(xiàn)場調(diào)試發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)直觀問題關(guān)鍵所在，排除故障。

觸摸液晶屏是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行信息和操作人員信息交流的重要平臺(tái)，有 “發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)”、“開關(guān)量狀態(tài)”、“報(bào)警查詢”、“參數(shù)設(shè)置”、“實(shí)驗(yàn)”五大功能。這五大功能相互配合使用，通過與PLC實(shí)時(shí)通信將操作人員的命令發(fā)送給PLC，PLC及時(shí)響應(yīng)、分析命令后調(diào)用“輸出執(zhí)行模塊”驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器完成動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

2 系統(tǒng)運(yùn)行

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

系統(tǒng)的啟動(dòng)控制較復(fù)雜，如果生產(chǎn)需要發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)自我判斷是否啟動(dòng)。啟動(dòng)中，如果第一次啟動(dòng)沒成功，在啟機(jī)10（可修改此參數(shù)）秒以后發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自行再次啟動(dòng)；如果三次啟動(dòng)均不成功，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出啟機(jī)失敗信號(hào)并并不再啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過程不僅要判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，還要判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)成功，啟動(dòng)成功則給出啟動(dòng)成功信號(hào)并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)（如圖1）。

圖1 軟件系統(tǒng)主程序框架圖

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行維持

發(fā)動(dòng)啟動(dòng)成功后，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行過程中控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)本身的狀態(tài)，如機(jī)油壓力、增壓器轉(zhuǎn)速等。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障或者其他狀況，如發(fā)動(dòng)機(jī)超速、燃?xì)鈮毫μ?、調(diào)速器故障等，則控制系統(tǒng)立即反應(yīng)給出報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)記錄報(bào)警信息和運(yùn)行參數(shù)信息；如果報(bào)警等級(jí)達(dá)到停機(jī)等級(jí)，系統(tǒng)會(huì)立即自動(dòng)緊急停機(jī)并自動(dòng)記錄故障信息和停機(jī)原因。而在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)會(huì)一直監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)和外部因數(shù)做出相應(yīng)的動(dòng)作從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的智能控制。

3 結(jié)語

雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境一般比較惡劣，特別是燃?xì)獠环€(wěn)定導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不穩(wěn)定。該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性在我公司的6C雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和使用。使用結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定可靠，工作正常，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］宋伯生.PLC編程理論.算法及技巧（第二版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

［2］周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)第三版［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

［3］竇振中,汪立森.PLC 系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)例［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1998.

［4］張金嬌，陳剛.PLC在柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.湖北工學(xué)院學(xué)報(bào),2003,4（18）：29-31.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.034