plc毕业论文
关键词:PLC应急发电机方案配电系统
在分析应急发电机自启动要求的基础上，结合设备现状和配电系统的设计要求，提出了利用PLC(可编程控制器)优势改造现有设备的详细设计思路和方案，以供参考。
传统的发电机控制通常采用落后的继电器接触器控制方式，中间继电器和时间继电器过多，体积庞大，功能少，使用寿命短，线路复杂，触点多，导致故障多，可靠性差，维护困难。但由于集成电路(IC)系统芯片种类繁多、体积大、设计周期长、成本低、工艺复杂、抗干扰性差、可靠性差，采用了微电子技术。可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为基础，集计算机技术和通信技术于一体的新型通用自动控制装置。它具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活多变、易于编程、使用方便等优点。近年来，它被广泛应用于工业自动控制、机电一体化和传统产业的改造。
用PLC控制应急发电机组有很多优点。主要由软件控制，省去了硬件开发工作，外围电路少，大大提高了系统的可靠性和抗干扰能力。由于其简单的可编程功能，可以在不改变系统外部硬件接线的情况下改变系统的控制要求，大大提高了系统的“灵活性”。
主要设计功能
在生产过程中，突然停电，应急发电机立即继续向设备供电。应急电源的原动机一般采用带独立冷却供油系统的柴油机，并配有自启动装置，保证在主站断电后0-50秒内启动。应急电网通常是主电网的一部分。正常情况下，这些电器由主配电板供电，但只有在紧急情况下才由应急发电机组供电。因此，应急配电盘上的应急发电机主开关与主开关向应急配电盘供电的开关之间存在电气联锁，以确保安全。
应急发电机组作为应急电源，应满足以下基本要求:
1，自动启动
当正常电源出现故障(停电)时，机组能自动启动、加速、关闭向应急负荷供电。
2、自动停止
当正常电源恢复并判断正常时，控制开关完成从应急电源到正常电源的自动切换，然后控制机组减速至怠速停机。
3、自动保护
机组运行过程中，如果油压过低(小于0.3MP)、冷却水温度过高(大于95度)、电压异常，机组将紧急停机，同时发出声光报警信号。是否存在水温高(90度以上)、油温高等故障。发送听觉和视觉警报信号来提醒维护人员进行干预。
4、三启动功能
该装置有三种启动功能。如果第一次启动不成功，将在延迟10秒后重新启动。如果第二次启动不成功，将在延迟后重新启动。三次启动只要有一次成功，就会按照预设的程序运行下来；如果连续三次启动不成功，则视为启动失败，并发出声光报警信号(也可控制另一台机组同时启动)。
5、自动保持准启动状态。
机组可以自动保持准启动状态。此时机组自动定期预供油系统、油水自动加热系统、蓄电池自动充电装置投入运行。
6、具有手动和自动操作模式。
控制系统的硬件设计
应急电源大多采用135系列柴油发电机组。这里以此为例，用PLC实现柴油机自启动的控制。
电路分析
设计说明:控制面板上有“手动/自动”选择旋钮，“启动”、“加速”、“减速”、“关闭”、“释放”按钮。接近开关(旋转编码器)安装在柴油机上测量转速，油门电机安装控制柴油机转速，电磁铁安装停止和熄灭发动机。电压检测，水温，油压都是外部开关信号。
一次启动过程:正常断电后，5秒后“启动电机”启动4秒。如果柴油机着火，接近开关(旋转编码器)检测到柴油机达到起动转速，PLC立即停止“起动电机”。柴油机怠速运转30S后，根据接近开关的信号开始加速，直到转速稳定，发电机开始发电。电压正常后，主开关闭合，向负载供电。运行中，PLC自动稳定转速。
三次启动过程:如果第一次启动不成功，接近开关(旋转编码器)检测柴油机达不到启动转速，5秒后柴油机达不到启动转速，由PLC内部的定时器控制，以10秒为一个周期，三次启动时间约为30秒，32秒后输出报警。如果启动过程中接近开关(旋转编码器)未能检测到柴油机的启动速度，发动机将重新启动。
启动失败和柴油机停机:启动失败后，电磁将油门拉回“停止”位置。当恢复正常通电后，PLC发出分闸信号，油门电机减速至60S怠速后，电磁电将油门拉回“停止”位置，柴油机因缺油停机。
可根据用户需要增加小型人机界面，以文字、指示灯、图案等形式显示柴油机的各种数值和状态。并且可以通过面板上的按钮改变柴油机的数值和状态。可以修改与时间相关的参数，并且可以设置输入数据的范围，并且可以拒绝超出该范围的数据。柴油机的各种故障可以以文本形式显示，以便查找故障，如三次起动失败、转速高、缸温高、市电供电等。具有密码保护功能，可防止未经授权的用户更改重要数据和开关量。
自动控制的单元特性
机组(1)由柴油发电机组和中央控制柜组成，可单机单柜、双机单柜或联网自动化(无人值守)控制。
(2)控制柜的核心是可编程控制器(PLC)，通常选用北京凯电公司的CPU306小型可编程控制器，运行可靠，质量稳定。
(3)充分利用PLC的指令和功能进行编程，尽量减少外围控制元件和接口。电路简单，易于操作和维护。
(4)利用PLC的高速计数器功能，可以精确测量机组的转速，不使用原测速发电机和转速表，避免了安装难度，提高了可靠性。
(5)控制器采用24V DC电源，配有先进的高频开关DC充电设备，可对电池进行浮充，保证控制柜的DC供电。
(6)6)PLC中的EPROM(只读存储器)可以固化程序，使原程序长期不丢失。
(7)利用PLC的通信功能可以实现短距离和长距离的集中监控。
技术要求:
最好使用旋转编码器，而不是接近开关。
接近开关的技术要求:
螺纹接近开关检测距离10 mm 10%工作电压DC类型:10-30VDC三线响应频率400Hz。
接近开关，又称无触点接近开关，是一种理想的电子开关传感器。当金属探测器靠近开关的感应区域时，开关能快速发出电气指令，无触点、无压力、无火花，准确反映运动机构的位置和行程。即使用于一般的行程控制，其定位精度、工作频率、使用寿命、安装调整的方便性以及对恶劣环境的适应能力都是一般机械行程开关无法比拟的。
根据所需的输入/输出点选择PLC型号。
根据自动化单元的控制要求，所需PLC的输入点为14，输出点为10。系统的控制量基本上是一个开关量，只有电压是模拟量。为了降低成本，可以通过检测电路将模拟量转换成开关量。例如，电压监控可以由电压保护器代替。这样就可以选择没有模拟输入的PLC。对于小型发电机，不需要安装节流电机来控制柴油机的转速。该系统采用北京凯电公司的CPU306小型可编程控制器，可靠性高，体积小。输入点数为14，输出点数为10。电源、输入和输出电压均为24VDC。
配电PLC输入和输出
根据自动化单元的控制要求和电气原理图，PLC输入输出信号分配表如表1所示。
表1输入/输出分配表
I0.0
停电信号
Q0.0
油门加速
I0.1
接近开关
(旋转编码器)
O0.1
油门减速
I0.2
接近开关* *
(旋转编码器)* *
问题0.2
打开电机
I0.3
电压正常
问题0.3
开启
I0.4
机油压力低
问题0.4
分离制动器
I0.5
高水温
Q0.5
停止电磁铁
I0.6
手动/自动
问题0.6
击穿信号
I0.7
起动按钮
问题0.7
I1.0
加速按钮
Q1.0
I1.1
延迟按钮
Q1.1
I1.2
停止按钮
I1.3
关闭按钮
I1.4
制动按钮
I1.5
关闭输出信号
注:我都是DC 24V输入，Q的无源接点输出(24V3A)1表示开0表示关。
电路设计见附录1:(AutoCAD 2004打开)
发电机时序图如附录2所示:(Autocad2004打开)
发电机PLC源程序见附件(从北京凯德安自动化技术有限公司网站下载最新版EasyProg软件打开)。源程序是安装接近开关，柴油机每转发出6个脉冲信号，柴油机以每分钟1000转，0.5秒为一个周期测转速。如果使用旋转编码器，以0.1秒为周期测量速度，效果更好。
结论
PLC控制的自动柴油发电机组硬件结构简单，成本低，响应快，性价比高，与单片机系统相比可靠性高。现场试验表明，性能稳定，运行可靠。此外，还可以根据实际需要方便地进行扩展。只要对程序稍加修改，就可以满足用户不同的控制要求。对于现代智能建筑来说，控制系统还可以通过通信模块纳入到整个建筑的监控系统中，表现出极大的灵活性和适应性，具有很高的实际推广价值。