論移動電站的自動控制系統(tǒng)設(shè)計

歐陽紅霞

摘要：目前，以柴油發(fā)電機組為基礎(chǔ)的移動電站作為獨立的供電電源極為廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)場發(fā)電系統(tǒng)，它具有使用方便、可靠性高和成本低等優(yōu)勢，可滿足短期供電需求，滿足長時間電力負(fù)荷，因而，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中也得到認(rèn)可與重視。本文針對移動電站自動控制系統(tǒng)的研究，詳細介紹了基于PLC控制的新自動控制系統(tǒng)和基于C8051FXXX單片機的新自動化控制系統(tǒng)，并分析了其優(yōu)勢，推動新的自動控制系統(tǒng)設(shè)計的投入使用。

關(guān)鍵詞：移動電站；自動控制系統(tǒng)；設(shè)計

近些年，隨著我國移動電站自動控制系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)化、研發(fā)能力上的較大突破，尤其是數(shù)字控制技術(shù)的日趨成熟，使得我國移動電站自動控制系統(tǒng)的設(shè)計上升到新的階段，極大的提高了移動電站的工作效率。目前移動電站以其方便快捷、成本低廉等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于郵電通訊、醫(yī)院學(xué)校等，滿足其應(yīng)急需求。但是，移動電站多為繼電器控制，在實際操作中，其系統(tǒng)的可靠性較差，維修的工作量較重，本文就從實際出發(fā)，提出一些先進的設(shè)計方案，來實現(xiàn)對移動電站的有效控制，保障移動電站的工作效率。

1.基于PLC控制的自動控制系統(tǒng)。

這是為了實現(xiàn)對移動電站在運行過程中可能處理的故障進行有效監(jiān)測、報警，并采取及時的保護措施的自動控制，它能夠提高移動電站的自動化控制能力，有效的控制操作人員的工作失誤率。從軟件設(shè)計來看，它通過以下幾個方面來對移動電站進行自動控制和檢測。

1.1.開機起動階段。在開機階段，首先對周圍環(huán)境溫度的充分考慮，在程序開始的時候，重要判斷車廂內(nèi)的溫度是否高于0℃，這樣才能保證有效起動柴油機，否則PLC會輸出報警提示。其次是起動的方式，在操作中根據(jù)實際情況，柴油機的起動方式分為正常和緊急起動，自動開機起動的時候，PLC控制系統(tǒng)運行中10s內(nèi)自行起動3次都未成功時，就會自動報告輸出起動失敗并自動關(guān)機。另外，對油壓和飛車的檢測，當(dāng)起動成功后，應(yīng)該重視對其機油壓力和飛車與否進行檢測，當(dāng)機油油壓低于0.16，MPa或者發(fā)生飛車都會各自發(fā)出報警信號，并且自動進入緊急停機處理的程序。在設(shè)計的時候，其機油壓力的信號通過壓力傳感器，而飛車的信號是通過相應(yīng)的三極管，并考慮到在怠速延時時期其機油壓力可能偏低，所以，在怠速進行3min后進行機油壓力檢測。

1.2.送電階段。在送電階段，PLC控制系統(tǒng)主要對移動電站進行密切監(jiān)控，并針對所出現(xiàn)的異常情況發(fā)出報警信號并及時采取相應(yīng)的處理措施，如：電壓不穩(wěn)定時，PLC會報警并進入緊急停機；當(dāng)冷卻水溫和機油溫度超過規(guī)定的溫度值時，PLC也會自動輸出相應(yīng)的報警信號并進行緊急停機。

2.基于C8051FXXX單片機的移動電站控制系統(tǒng)

C8051FXXX系列單片機是集成在一塊芯片上的混合信號系統(tǒng)級單片機，它使用CIP51微控制器內(nèi)核，與MCS51TM指令集萬千兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn)803X/805X的匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)，是一個真正能夠獨立工作的片上系統(tǒng)。本文采用其中的C8051F005作為控制系統(tǒng)的主要構(gòu)件，它采用64TQFP進行封裝，其運行速度高達25MI/s，支持電源管理，能夠在省電模式下正常工作，芯片中有一個具有32KB的Flash存儲器，這與8051兼容的微控制器內(nèi)涵，22個中斷源，1個具有窗口檢測功能的12位多通道SAR ADC，1個可編程增益放大器PGA，4個通用的16位定時器和4B寬的通用數(shù)字I/O端口等。其片內(nèi)還設(shè)置有VDD監(jiān)視器、WDT和時鐘振蕩器，并且支持JTAG調(diào)試系統(tǒng)，能夠?qū)υ谧罱K應(yīng)用系統(tǒng)上的單片機進行全速在線調(diào)試和在系統(tǒng)內(nèi)的編程。在設(shè)計上，它是通過以下幾個方面來實現(xiàn)對移動電站進行自動控制和檢測。

2.1.硬件電路的設(shè)計。首先，整個電路采用的是閉環(huán)控制型的計算機測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，整個控制過程是由實時數(shù)據(jù)采集、實時判斷決策和實時控制三個環(huán)節(jié)組成，可以及時完成自動或者緊急開關(guān)機、自動送電、參數(shù)測量和越限報警等各種功能，其次，整個控制系統(tǒng)的核心是由微控制器、復(fù)位電路和時鐘構(gòu)成，其主要任務(wù)就是協(xié)調(diào)和監(jiān)督整個系統(tǒng)的正常運行，并進行詳細的數(shù)據(jù)采集和處理、進行邏輯判斷等。六路傳感器通過PGA再次放大，并進行A/D轉(zhuǎn)換，并且利用ADC的可編程窗口檢測功能，對水溫、油溫、油壓和油門位置四路窗口信號，將窗口的邊界參數(shù)輸入ADC的上下限寄存器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，當(dāng)可編程窗口檢測器發(fā)現(xiàn)輸入信號產(chǎn)生了越限行為，就會通知微控制器，發(fā)出報警信號，同時會自動中斷運行，為系統(tǒng)提供了快捷相應(yīng)的時間。同時，為了增強系統(tǒng)的抗干擾能力，用VDD監(jiān)視器、WDT和時鐘丟失監(jiān)測器等，能夠第一時間檢測到程序的異常，并能夠自動進行處理、恢復(fù)其正常運行。

2.2.軟件的設(shè)計上，我們都知道，系統(tǒng)軟件是由加載引導(dǎo)程序和控制程序組成，C8051F005內(nèi)有32KB Flash存儲器，利用MOVC和MOVX對它在系統(tǒng)編程，并且設(shè)計了通過RS232端口進行程序升級的方法，這就是加載引導(dǎo)程序，加載引導(dǎo)程序區(qū)用于同用戶操作界面的PC機部分進行通訊握手、程序接受及裝載等工作?？刂瞥绦蛑饕芍鞒绦蚝透鞴δ茏映绦蚰K做出，其主要任務(wù)就是密切監(jiān)測機組的運行狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)這些狀態(tài)參數(shù)做出控制判斷，以此保障機組的穩(wěn)定運行。

3.基于MSP430FXXX單片機的移動電站控制系統(tǒng)

MSP430FXXX單片機充分運用高速芯片的特有性能，加以簡單的外圍電路，從而實現(xiàn)對移動電站的自動控制，這種新處理器適用于工業(yè)控制、儀器儀表領(lǐng)域等，設(shè)計中主要采用了簡單的RISC結(jié)構(gòu)，簡潔的內(nèi)核指令和模擬指令，可進行多種運算的數(shù)據(jù)存儲器和寄存器；還有高效的查表處理指令，這些都可以保障可編制高效率的源程序。

本文所采用的是MSP430FXXX系列中的MSP430F149，它是整個控制系統(tǒng)的主控器件，有著以下幾點優(yōu)勢：首先是其功耗低。MSP430F149內(nèi)設(shè)置有快速閃存，它能夠使監(jiān)控器的電流消耗變小，延長電池壽命；其次是用于存儲程序指令和數(shù)據(jù)的芯片上的存儲器，并且可以大大提高運算速度，適合快速的運算；另外，多外設(shè)接口，能夠很好的處理程序中所遇到的未知錯誤，并完成系統(tǒng)的自動復(fù)位；內(nèi)置3個晶振和時鐘發(fā)生器，可以根據(jù)不同的工作狀態(tài)靈活的選擇不同的時鐘源，充分發(fā)揮芯片的性能，降低功耗。

結(jié)束語：

本文在優(yōu)化移動電站控制系統(tǒng)，降低投資，提高其穩(wěn)定性方面做出積極的探索，其中基于MSP430FXXX單片機的移動電站控制系統(tǒng)設(shè)計和基于C8051FXXX單片機的移動電站控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，穩(wěn)定性好，可靠性高，可得到廣泛的推廣使用。

參考文獻

[1] 尹志勇，趙錦成，張飛龍，馮高輝. 基于PLC控制的移動電站性能評估實驗室建設(shè)[J]. 移動電源與車輛. 2007（03）

[2] 高學(xué)禮，馮高輝，趙錦成，栗彥輝. 移動電站測試中感性負(fù)載的控制[J]. 移動電源與車輛. 2009（01）

[3] 尹志勇，邵天章，邢婭浪. 移動電站遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 自動化儀表. 2012（12）