基于PLC的酒店應急發(fā)電機組控制系統技術(shù)改造
摘 要:采用PLC技術(shù),改造傳統的應急發(fā)電機組繼電控制系統,可以有效地提高控制系統的靈敏性、可靠性和穩定性。本文結合一中小型酒店的應急發(fā)電機組控制系統技改實(shí)例,闡述了應急發(fā)電機組的控制要求,分析了采用PLC改造繼電控制系統的設計思路和工作原理,介紹了構造PLC控制系統的主要部件的功能及其選擇,并介紹了PLC編程方法、系統的安裝、調試及其運行效果。關(guān)鍵詞:PLC 應用應急發(fā)電機組 控制系統 技術(shù)改造
導言:為防止外電網(wǎng)突然停電而帶來(lái)極大影響及不便,許多高層酒店、小型醫院門(mén)診、寫(xiě)字樓等都備有應急發(fā)電機組。以往,應急發(fā)電機組大多采用繼電控制系統進(jìn)行控制,其可靠性、穩定性、靈敏性較低。近年隨著(zhù)PLC技術(shù)的推廣,我市的酒店陸續采用PLC改造傳統的應急發(fā)電機繼電控制系統,有效地提高了系統的可靠性、靈敏性和穩定性。筆者在帶電工培訓班期間幫助我市一中小型酒店改造應急發(fā)電機組,取得良好效果,現結合該酒店的技改實(shí)例,談?wù)凱LC在應急供電控制系統中的應用。
一、應急發(fā)電機組的控制要求。該酒店應急發(fā)電機組為康明斯柴油機組,型號是:HNC-1200,發(fā)動(dòng)機型號:KTA50-G8其自動(dòng)啟動(dòng)控制系統的控制對象為135系列柴油機。其基本功能是在電網(wǎng)失電時(shí),系統控制柴油機啟動(dòng)和運行,應急發(fā)電機發(fā)電,向酒店如消防、救生等重要設備及電梯、中央空調等供電。
控制系統應具有的功能如下:當酒店主電網(wǎng)失電后,處于應急狀態(tài),則系統應在30秒鐘之內啟動(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)加速到額定轉速。系統具有“啟動(dòng)失敗報警”功能,在規定的連續啟動(dòng)3次仍不成功,發(fā)出聲光報警。系統能對運行中柴油機的冷卻水溫、潤滑油溫度及壓力進(jìn)行監視,一旦超越限定值,報警電路發(fā)出故障報警。系統能根據故障開(kāi)關(guān)設置為是否故障停機。應急機組運行時(shí),一旦主電網(wǎng)恢復供電,系統能使機組自動(dòng)停機,并恢復到起動(dòng)位置,為下一次應急啟動(dòng)作好準備。另當主電網(wǎng)尚未恢復供電,也能自動(dòng)或人工控制機組停機。裝置上設有一個(gè)“試機”和“試報警”選擇開(kāi)關(guān),置于“試機”位置時(shí),可以進(jìn)行各項功能試驗。置于“試報警”位置時(shí),報警裝置立即聲光報警。
二、控制系統技術(shù)改造的設計思路。應急發(fā)電機組原先的控制系統已有現場(chǎng)檢測部件即傳感部件、執行機構和信號指示部件。用PLC改造原控制系統,實(shí)質(zhì)事實(shí)用PLC取代原系統的繼電器等功能設置相關(guān)部件,保留傳感部件和執行機構、信號指示部件。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。根據控制要求編寫(xiě)PLC程序,傳送到PLC內部進(jìn)行存儲,當控制系統運行時(shí),PLC就不斷從與之相連的輸入設備收集現場(chǎng)信息,進(jìn)行組合處理,發(fā)出對應的指令,通過(guò)輸出端的執行機構來(lái)完成控制任務(wù)。在控制系統改造設計中,我們要從分析系統的工作原理開(kāi)始,找出系統中的傳感部件、執行機構及信號指示器件,分析各元件的工作方式和邏輯對應關(guān)系,作為構造一個(gè)PLC系統的依據。完成上面的工作后就可以大致選定原系統中的傳感部件和功能設置元件分配到PLC的輸入端,再把執行機構及信號指示元件分配到PLC的輸出端,這就基本構造了一個(gè)PLC控制系統。
三、PLC控制系統的工作原理及部件說(shuō)明。根據上述技改設計思路,我們設計出PLC控制系統基本線(xiàn)路圖,作為工程施工的依據。PLC控制系統主要由三類(lèi)部件組成,一是傳感部件,即現場(chǎng)檢測部件;二是功能設置部件,包括PLC;三是執行機構及信號指示部件,如系統電路圖所示,現將各類(lèi)部件的功能說(shuō)明如下:
1.傳感部件的功能。(1)11ZJ(51-49)為主電網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)DW的常閉觸點(diǎn),如11ZJ(51-49)閉合,則電網(wǎng)失電。(2)線(xiàn)圈J3(54-56)接到充電發(fā)電機的兩端,如充電發(fā)電機端電壓達到額定電壓值,J3動(dòng)作,J3的常開(kāi)觸頭閉合,則柴油機啟動(dòng)成功。(3)凸輪開(kāi)關(guān)KK有5對觸頭,由伺服電動(dòng)機YD驅動(dòng),對應有四種組合,停機位置:A閉合;啟動(dòng)位置:B、C、D、E閉合;額定轉速位置:C、D、E閉合。高速微調位置:D、E閉合。(4)WYI、WY2、YLJ是柴油機運動(dòng)行水溫、油溫、油壓報警的繼電器。
2.功能設置部件中各功能開(kāi)關(guān)的功能。(1)K1為“遙控”與“應急”選擇開(kāi)關(guān),當置于“遙控”與“應急”中間位置時(shí),運行中的機組能直接或延時(shí)停機。(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”選擇開(kāi)關(guān),可使機組故障停機;K5為“延時(shí)停機”選擇開(kāi)關(guān)。能使系統停機前在低速運行90秒鐘后再退到停機位;K6為“試機”和“試報警”的選擇開(kāi)關(guān)。 3.執行機構和信號指示部件功能。(1)YD為伺服電動(dòng)機,用于驅動(dòng)凸輪控制器。(2)ZC為接觸器,當ZC動(dòng)作時(shí),其觸頭接通柴油機的啟動(dòng)馬達按鈕。(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)電機回路,當ZC斷開(kāi)時(shí),J2也同時(shí)切斷J3回路。(4)報警指示燈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。
系統電路圖 I-O分配圖
五、PLC程序編寫(xiě)及梯形圖的繪制。按照系統工作原理和電路邏輯功能,用FX2N系列的編程語(yǔ)言編寫(xiě)PLC程序,繪制梯形圖。(梯形圖可以在電腦上運用Fxgpwin軟件在Sbopc-Fxgp/Win-E界面下編制)繪制出梯形圖后,我們可以運用Fxgpwin軟件在Sbopc-Fxgp/Win-E(ladder)界面下將編制的梯形圖轉化為指令表,然后通過(guò)接口設備將程序傳到PLC內保存,以備調試試驗。(因篇幅所限,梯形圖及指令表等省略)。
六、新系統安裝與調試。經(jīng)過(guò)上述各項設計及準備工作后,我們就可以根據基本線(xiàn)路圖,選擇適用的電器元件,進(jìn)行PLC控制系統的安裝工作,在安裝中要注意做好抗干擾和保護措施,安裝工程完成后,進(jìn)行現場(chǎng)調試,實(shí)現全部功能后驗收合格即投入使用。
七、結束語(yǔ)。用PLC改裝原來(lái)的控制系統,實(shí)質(zhì)是將原系統的控制過(guò)程編寫(xiě)成PLC程序并存儲于PLC中,當系統運行時(shí),PLC不斷的從與之相連的輸入設備收集現場(chǎng)信息,進(jìn)行組合處理,發(fā)出對應的指令,通過(guò)輸出端的執行機構來(lái)完成控制任務(wù),該酒店采用PLC改造原來(lái)的繼電控制系統后,有效地提高了系統的靈敏性、可靠性、穩定性,而且可以實(shí)現自動(dòng)運行和遠程監控。這一技改工程由筆者負責總設計,并指導電工培訓班學(xué)員與酒店工程部人員合作進(jìn)行安裝、調試,投入使用2年來(lái),證明完全符合設計要求,性能良好,靈敏度高,有報警及遙控功能。這是校企合作的又一成功實(shí)例。
參考文獻
[1]武常剛《發(fā)電機組控制系統技術(shù)改造實(shí)例》.《自動(dòng)化博覽》,2009年03期。
[2]安蔚華《發(fā)電機組系統的技術(shù)改造》.《水電廠(chǎng)自動(dòng)化》,2010年08期。
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