柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)研究

江蘇道康發(fā)電機(jī)組有限公司 吳金兵

一、柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)

1.系統(tǒng)功能要求

在柴油發(fā)電站中，主要根據(jù)GB/T14712-96《自動化柴油發(fā)電機(jī)組分級要求》和GB12 786-91《自動化柴油發(fā)電機(jī)組通用哦技術(shù)條件》[1]，柴油發(fā)電機(jī)組作為電站的控制系統(tǒng)，其功能主要有以下幾點(diǎn)：

柴油發(fā)電機(jī)組的上位機(jī)能夠監(jiān)視發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)、故障報警以及工作狀態(tài)等，并且具有在線修改發(fā)電機(jī)組的故障保護(hù)參數(shù)功能，還能夠啟動和關(guān)閉發(fā)電機(jī)組，修改發(fā)電機(jī)的電流互感器變比、發(fā)電機(jī)的啟動時間、顯示發(fā)電機(jī)組的額定工作狀態(tài)、發(fā)動機(jī)飛輪齒數(shù)等。柴油發(fā)電機(jī)組的下位機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)市電故障后的自動啟動系統(tǒng)和市電恢復(fù)后的自動停機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)在接到上位機(jī)的停止或者啟動的指令后，能夠?qū)崿F(xiàn)自動完成對機(jī)組的分合閘控制和機(jī)組的升降速度，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)的電氣故障和機(jī)械故障的保護(hù)功能等。

圖1 柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理框架圖

圖2 柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控程序的流程圖

圖3 柴油發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置界面

2.監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理主要是應(yīng)用可視化編程軟件設(shè)計的中文界面，并通過Mscomm控件對串行通訊口進(jìn)行控制，以實現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的通訊，并完成對柴油機(jī)的是參數(shù)設(shè)置和柴油發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)端監(jiān)控[2]。柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理框架圖如圖1所示。

二、柴油發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

在柴油發(fā)電站中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)無人值班的功能特點(diǎn)，則需要在柴油發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)中需要進(jìn)行檢測機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)，并且在監(jiān)控系統(tǒng)中控制輸出以下幾點(diǎn)：（1）在柴油發(fā)電機(jī)組需要進(jìn)行檢測機(jī)組輸出電流、電壓以及起動電池的電壓、柴油油壓、冷卻水水溫等，（2）除了需要進(jìn)行檢測上述參數(shù)外，還需要進(jìn)行檢測柴油發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)，如超溫報警狀態(tài)、機(jī)組轉(zhuǎn)速報警狀態(tài)和冷卻水箱低水位狀態(tài)等[3]。

柴油發(fā)電站的遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要以PLC為核心，并配上檢測，控制電路以及顯示儀表等構(gòu)成遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。其中PLC控制系統(tǒng)不僅具有CPU模塊，而且還具有以下功能模塊：（1）四路八位模擬量的輸入模塊，其作用主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)組輸出電流和電壓、冷卻水等模擬量的轉(zhuǎn)換。（2）其中兩個十六路開關(guān)量輸出模主要是實現(xiàn)機(jī)組的工作狀態(tài)顯示、機(jī)組運(yùn)行的參數(shù)的顯示以及控制柴油發(fā)電機(jī)組的宣統(tǒng)模擬量輸入通道及其運(yùn)行等。（3）兩個八路開關(guān)量輸入模塊主要是用于連接操作按鍵，并進(jìn)行控制電網(wǎng)的狀態(tài)和輸入機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)等。

在柴油發(fā)電機(jī)站中實現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控和檢測的電路主要有：（1）交流電流、電壓以及頻率檢測電流等，其主要是通過對互感器件對柴油發(fā)電機(jī)組的交流電流輸出采樣，然后采用變壓器對機(jī)組的頻率、電壓等進(jìn)行輸出采樣，經(jīng)過調(diào)離后電路轉(zhuǎn)化為PLC模擬量輸入模塊所需要的信號形式[4]。（2）柴油發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)端控制狀態(tài)檢測傳感器主要是用于檢測機(jī)組的柴油油壓狀態(tài)和冷卻水箱的水位等狀態(tài)。（3）冷卻水溫檢測電路主要是將設(shè)置在冷卻水箱中的水溫傳感器的輸出信號調(diào)理后送入PLC的模擬量的輸入模塊中。

三、柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控軟件

1.柴油發(fā)電占遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)

柴油發(fā)電機(jī)站的遠(yuǎn)端監(jiān)控軟件主要包括接口芯片的初始化程序，發(fā)送中斷處理程序，接收中斷處理程序以及集中控制程序等，其柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控程序的流程圖如圖2所示。

系統(tǒng)能夠通過主控制微機(jī)、串行通訊等采集到柴油發(fā)電機(jī)組的交流頻率、相電流、相電壓以及潤滑油油壓、電池電壓以及水濕等參數(shù)，如果柴油發(fā)電機(jī)組的工作范圍超標(biāo)時，則需要集中控制系統(tǒng)發(fā)出警報。

2.監(jiān)控界面和參數(shù)修改界面的控制

柴油發(fā)電站主界面的設(shè)計主要是通過可視化編程軟件進(jìn)行設(shè)計的，其中主界面主要包括市電情況的監(jiān)視、柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速情況的監(jiān)視以及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視等。并且在系統(tǒng)中也設(shè)置有啟動和停機(jī)按鈕，這樣就能夠方便的從上位機(jī)直接啟動或者停止柴油發(fā)電機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置界面如圖3所示，在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時只需要下拉菜單選擇參數(shù)值，在點(diǎn)擊確定后送入PLC系統(tǒng)就能實現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置，如果PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行的狀態(tài)下時，點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置按鈕就能進(jìn)行設(shè)定參數(shù)值，其中參數(shù)的默認(rèn)值為柴油發(fā)電機(jī)組的啟動時間為6秒，自檢天數(shù)為15天，市電檢測時間為1分鐘，其中啟用備機(jī)時間為10秒，通過參數(shù)設(shè)定能夠根據(jù)柴油發(fā)電站的系統(tǒng)的需要或者實際情況需要將默認(rèn)的參數(shù)值重新進(jìn)行設(shè)置，可以通過點(diǎn)擊下拉菜單選擇修改的參數(shù)值，然后點(diǎn)擊確定按鈕，從而實現(xiàn)對柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)的設(shè)置[5]。

在柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)設(shè)定完成之后，需要將參數(shù)設(shè)設(shè)置窗口關(guān)閉，然后點(diǎn)擊監(jiān)視按鈕，以在上位機(jī)上顯示出監(jiān)控的狀態(tài)，如果市電出現(xiàn)故障時，則顯示狀態(tài)框中在沒有市電的情況下呈現(xiàn)出紅色，如果啟動發(fā)電機(jī)，則柴油發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)為啟動狀態(tài)，啟動下面的方框就會呈現(xiàn)出紅色，在柴油發(fā)電機(jī)組啟動時，如果啟動成功的情況下，柴油機(jī)投入運(yùn)行，并且在正常運(yùn)行下的方框呈現(xiàn)為綠色，如果柴油發(fā)電機(jī)啟動不成功，則柴油發(fā)電機(jī)組啟動失敗后顯示狀態(tài)下就會呈現(xiàn)出紅色的狀態(tài)，然后啟動備用設(shè)備，備用設(shè)備啟動后狀態(tài)顯示方框如果呈現(xiàn)出綠色則系統(tǒng)運(yùn)行正常。

四、總結(jié)

在柴油發(fā)電站中應(yīng)用遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)組的有效的監(jiān)控，而且能夠?qū)Ρ槐O(jiān)控部分的電氣系統(tǒng)的故障分析和顯示，從根本上實現(xiàn)對設(shè)備的科學(xué)化管理、對柴油發(fā)電站遠(yuǎn)端監(jiān)控工作條件的改善，以實現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組在無人值班的狀態(tài)下安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

[1]GB l2786-91,自動化柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件.

[2]劉瑞新.Visual Basic程序設(shè)計教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003:123-125.

[3]Williams L,Thomas WITael.A Metho do lo gy for the Typical Unification of Super pages and Red-black Trees[C].//Proc.SOSP,2005:30-35.

[4]蔡復(fù)青,朱華兵,王樹宗.柴油發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].微計算機(jī)信息(測控儀表自動化),2003(6):41-42.

[5]付青,丁金華,王輝,等.Modbus協(xié)議在智能信號變送器中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器,2011(6):26-28.