試述PLC檢測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)

趙慧恩++張?jiān)矢?/p>

[摘 要]文章首先分析了三個(gè)階段柴油機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)回路比較、隨后針對(duì)相關(guān)問(wèn)題提出了PLC檢測(cè)控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，并提出了具體的方案已經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后對(duì)文章進(jìn)行了總結(jié)，希望給予相關(guān)人士以參考。

[關(guān)鍵詞]可編程控制器；轉(zhuǎn)速傳感器；安全保護(hù)回路；斷線檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TH865 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）09-0314-01

前言

柴油機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)監(jiān)控對(duì)于在柴油機(jī)安?？刂葡到y(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用，一般來(lái)講，自從繼電器控制改為PLC控制后，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)回路大體分為三個(gè)階段，每一階段都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但也會(huì)隨之帶來(lái)一些其他階段沒(méi)有的問(wèn)題，正因?yàn)槿绱?，需要在?shí)際工作中不斷思考、試驗(yàn)、完善設(shè)計(jì)工作，提出新的解決問(wèn)題方案，提高產(chǎn)品的可靠性、降低成本，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。

1 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)回路比較

柴油機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的回路比較一般采取三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，直接采用三線制轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后輸出，接線簡(jiǎn)單、信號(hào)準(zhǔn)確，可靠性高，但缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)斷線報(bào)警，當(dāng)發(fā)生斷線的時(shí)候，柴油機(jī)會(huì)發(fā)出超速停車誤報(bào)警；

第二階段，較之第一階段的不同是，這一階段需要使用PLC配合光耦板來(lái)檢測(cè)三線制轉(zhuǎn)速傳感器的回路是否正常，并且采集轉(zhuǎn)速信號(hào)，新增加了轉(zhuǎn)速傳感器斷線檢測(cè)功能，信號(hào)也比較準(zhǔn)確，但缺點(diǎn)是從柴油機(jī)上啟動(dòng)電磁閥處應(yīng)急啟動(dòng)柴油機(jī)后，控制屏沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示，無(wú)法自動(dòng)起到應(yīng)有的保護(hù)作用；

第三階段，采用PLC、兩線制轉(zhuǎn)速傳感器以及斷線檢測(cè)模塊這三者配合起來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)速傳感器的回路是否正常，并完成柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)采集的功能，此回路的優(yōu)點(diǎn)是更容易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速傳感器斷線檢測(cè)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)，解決了第二階段檢測(cè)回路在應(yīng)急啟動(dòng)后沒(méi)有運(yùn)行信號(hào)的問(wèn)題，較之于前兩個(gè)階段其檢測(cè)精確度以及檢測(cè)效果有了明顯的提升。但是該階段的缺點(diǎn)是額外增加了采購(gòu)斷線檢測(cè)模塊的成本，并且斷線檢測(cè)模塊的故障率較高、其配套的電流型的轉(zhuǎn)速傳感器更容易受到外界的干擾。三種檢測(cè)回路優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1。

2 控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1新方案

在控制系統(tǒng)的程序里面增加一個(gè)4s的脈沖信號(hào)（2s的高電平，2s的低電平）用來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速切換繼電器K25的線圈，在停機(jī)狀態(tài)下此脈沖型號(hào)一直有效輸出，且驅(qū)動(dòng)K25工作用來(lái)檢測(cè)柴油機(jī)是否在運(yùn)行狀態(tài)，如果檢測(cè)到當(dāng)前轉(zhuǎn)速大于30r/min，則之前設(shè)定的脈沖型號(hào)將被屏蔽，K25一直處在持續(xù)檢測(cè)轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài)；而如果轉(zhuǎn)速低于30r/min，則檢測(cè)脈沖又恢復(fù)工作狀態(tài)[2]。鑒于目前使用的MY4NJ型繼電器的觸點(diǎn)使用壽命約為1000萬(wàn)次，如果長(zhǎng)此以往，則K25繼電器的觸點(diǎn)將會(huì)很快氧化（如果柴油機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下估計(jì)只能使用約1.5年），使用壽命會(huì)大大縮短?？紤]到以上弊端，需要選用沒(méi)有實(shí)際觸點(diǎn)的固體繼電器（或其他門電路功能的電氣元件）替代這個(gè)MY4NJ型的K25繼電器，避免實(shí)體觸點(diǎn)頻繁地動(dòng)作導(dǎo)致觸點(diǎn)氧化，因?yàn)楣腆w繼電器沒(méi)有實(shí)際的觸點(diǎn)，使用周期就是其設(shè)計(jì)生命周期。如圖1所示，只在高電平時(shí)輸出。

2.2 優(yōu)化

再經(jīng)過(guò)深入分析，固體繼電器的“線圈”和“觸點(diǎn)”之間可能有漏電流存在，如果有漏電流，可能會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)產(chǎn)生有效的干擾，為了避免漏電流產(chǎn)生干擾，決定用光電耦合器來(lái)代替固體繼電器。因?yàn)楣怆婑詈掀鞯奶赜泄δ埽汗怦罡綦x就是采用光耦合器進(jìn)行隔離，光耦合器的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于把發(fā)光二極管和光敏（三極）管封裝在一起。發(fā)光二極管把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳給光敏管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，由于沒(méi)有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號(hào)，又有隔離干擾的作用。只要光耦合器質(zhì)量好，電路參數(shù)設(shè)計(jì)合理，一般故障少見。而且光耦的價(jià)格與斷線報(bào)警模塊相比，基本可以忽略不計(jì)。見圖2光耦合器。

2.3 試驗(yàn)

按試驗(yàn)電路接線圖將實(shí)物接線通電，并輸入程序，將轉(zhuǎn)速傳感器的任意一根電纜斷開，控制屏發(fā)出“轉(zhuǎn)速傳感器斷線報(bào)警”，柴油機(jī)至150r/min后，立即給出“運(yùn)行”信號(hào)，通過(guò)軟件監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)實(shí)際轉(zhuǎn)速與軟件監(jiān)控的轉(zhuǎn)速顯示基本一致[3-4]；將柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整到超速值后，Q0.0有輸出，1K6發(fā)出超速指示。輸入輸出分配表見表2、表3。

表2輸入分配表

3.總結(jié)

通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論：無(wú)論在開機(jī)狀態(tài)還是在停機(jī)狀態(tài)下，斷開速度傳感器的接線后，在3s的時(shí)間內(nèi)，電路發(fā)出“轉(zhuǎn)速傳感器斷線報(bào)警”；無(wú)論在柴油機(jī)旁還是在遠(yuǎn)程位置啟動(dòng)柴油機(jī)，在轉(zhuǎn)速達(dá)到150r/min后，試驗(yàn)電路給出“運(yùn)行”信號(hào)；當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)到所測(cè)柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速的112%后，電路發(fā)出“超速停車”指示。這項(xiàng)設(shè)計(jì)確保了安保系統(tǒng)的可靠性，還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）每臺(tái)機(jī)節(jié)省成本600元，按年產(chǎn)400臺(tái)機(jī)計(jì)算可以節(jié)省24萬(wàn)元；

（2）增強(qiáng)了對(duì)柴油機(jī)控制技術(shù)的自主控制能力；

（3）解決了三線制轉(zhuǎn)速傳感器在運(yùn)行狀態(tài)下斷線后可能發(fā)生超速停車的問(wèn)題；

（4）降低故障率，縮短調(diào)試、檢修周期，節(jié)約經(jīng)濟(jì)開支。

參考文獻(xiàn)

[1]隋媛媛.西門子系列PLC原理及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2009.