一、概述

自1959年世界上第一片IC誕生后，微電子技術有了高速的發展，集成電路、印制電路板、可編程控邏輯器件等技術逐漸應用于智能儀器和自動化控制。由于集成電路（IC）的系統芯片種類繁多，體積大，設計周期長，費用高；印制電路板（PCB）上元件之間連線的交叉、重疊，不僅工藝復雜，又導致電連線的分布電容增大，加大了對前級電路的負載，增加了系統的干擾，同時PCB的多焊接點和雙面布線的連接孔又導致系統的可靠性下降；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。

柴油發電機維修機組用PLC控制有很多優點，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發工作，外圍電路很少，大大提高了系統的可靠性與抗干擾能力；由于它簡單易行的可編程序功能，無須改變系統的外部硬件接線，便能改變系統的控制要求，使系統的“柔性”大大提高。

淺談PLC在柴油發電機維修機組中的應用

二、發電機維修主要設計功能

海上鉆井平臺一般設有單獨的電站，在生產過程中如果主站因為故障突然停電，沒有備用的電源繼續供電，很可能造成事故。在應急情況下，應急電站應至少有能力向以下設備供電：

1、無線電通訊及航行信號燈設備。

2、重要區域照明，如逃生通道、中控室、無線電室等。

3、火災及有毒氣體報警裝置。

4、井口防噴裝置。

5、應急消防泵和艙底泵。

應急電站原動機一般采用一臺獨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0-45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。勝利七號平臺配電系統見圖1：

在正常電供電情況下，K13閉合使應急負載和應急照明線路作為正常線路的一部分正常工作，在正常電失電情況下，KT1-KT4、K13閘刀跳開，應急發電機EG啟動后KE閉合向應急負載和應急照明送電。柴油發電機組作為一個平臺應急電源，應具備以下基本要求：

1、發電機維修自動啟動

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、發電機維修自動停機

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、發電機維修自動保護

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、發電機維修三次啟動功能

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。

三、控制系統的硬件設計

我國建造的海上石油裝備，應急電源多采用135系列的柴油機組，下面就以此為例用PLC實現對柴油發電機維修自啟動的控制。

1、電路分析

控制面板上有“手動/自動”選擇旋鈕，“停機/怠速/額定轉速”選擇旋鈕、“啟動”、“合閘”、“分閘”按鈕，電機A帶動凸輪開關ZK轉動有3個位置ABC，分別對應停機/怠速/額定轉速3個位置，也就是油門的3個位置。速度繼電器、電壓檢測、水溫、油壓都是外部開關信號。

原始狀態：柴油機油門桿控制電機處于“停機”狀態，凸輪開關A閉合，B、C均斷開。

一次啟動過程：正常電失電后，經5秒確認，油門控制器動作，電機A正轉將油門拉到“低速”位置，同時凸輪開關ZK動作使A斷開，B閉合，電機B啟動4秒鐘，如柴油機發火運行，在速度上升到600-700轉時傳感器動作，電機A再次動作將油門拉到“全速”這時凸輪B、A斷開，C、閉合，發電機開始發電，電壓正常后合上主開關KE向負載供電。

三次啟動過程：若一次啟動未成功，則速度繼電器仍處在原位，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，

啟動失敗及柴油機組停機：啟動失敗后，系統進程50秒后，控制電機A反轉，把油門拉回到“停機”位置，當正常電恢復時電機A反轉，將油門拉回“停機”位置，柴油機缺油熄火。

2、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6個。系統的控制量基本上是開關量，只有電壓和轉速是模擬量，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。本系統選用西門子S7-200小型可編程序控制器，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。

3、發電機維修分配PLC輸入輸出

根據自動化機組的控制要求和電氣原理圖，PLC輸入、輸出信號分配表見表1。

四、結論

采用PLC控制的自動化柴油發電機組，硬件簡單，技術經濟指標好，經過在不同機組上使用，可靠性高，程序稍作修改，就可以滿足用戶不同的控制要求。