基于MCU的發(fā)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

呂登侖

摘 要 廣西的中波發(fā)射臺(tái)用發(fā)電機(jī)中的控制器來(lái)監(jiān)控發(fā)電機(jī)的運(yùn)行系統(tǒng)在設(shè)備中工作狀況；傳感器是包括承載體在內(nèi)的和電路連接的敏感元件，發(fā)電機(jī)上的所有傳感器連接智能儀表，憑借智能儀表設(shè)置發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)的機(jī)油壓力、柴油機(jī)水溫等參數(shù)值，如果不在參數(shù)值范圍內(nèi)，智能儀表就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；現(xiàn)在擁有的控制器在運(yùn)用時(shí)，已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)次故障問(wèn)題，維修費(fèi)用特別高，況且現(xiàn)在所有的控制器沒(méi)有能夠把信號(hào)傳送到遠(yuǎn)距離通訊的通訊接口，無(wú)法對(duì)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督控制；我們對(duì)此研究出在STC單片機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種發(fā)電機(jī)控制器，這種控制器具備原來(lái)的所有功能，只是多設(shè)計(jì)了一個(gè)通訊接口，這是為方便發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；這種控制器升級(jí)方便，容易維護(hù)，降低成本等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用中能發(fā)揮很好的作用。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 控制器 發(fā)電機(jī)

1 發(fā)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)背景

針對(duì)廣西防城中波臺(tái)的發(fā)電機(jī)控制器運(yùn)行故障次數(shù)多，維護(hù)困難且費(fèi)用相當(dāng)高的情況下；我們發(fā)展了智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它能監(jiān)控發(fā)電機(jī)控制器的運(yùn)作，要想實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程監(jiān)控我們需要在原來(lái)的控制器上增加一個(gè)通信接口；新發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)只在原有的基礎(chǔ)上加了通信接口，減小了發(fā)電機(jī)維護(hù)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，降低故障維修難度，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)研制新發(fā)電機(jī)控制器有一定的必要性。

2 發(fā)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方案

2.1 對(duì)硬件系統(tǒng)實(shí)行設(shè)計(jì)

市電供電和發(fā)電機(jī)供電是兩路電源供電，發(fā)電機(jī)控制器系統(tǒng)的工作流程是這樣的：

如圖1所示。在發(fā)電機(jī)控制器的工作中，我們要進(jìn)行幾點(diǎn)必要的說(shuō)明：

（1）ATS遠(yuǎn)程控制，手動(dòng)控制，自動(dòng)控制三種功能，它們之間可以相互切換。

ATS切換柜能接收到發(fā)電機(jī)是否在發(fā)電的信號(hào)； ATS遠(yuǎn)程控制功能：無(wú)論有沒(méi)有市電，發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)與停機(jī)都受ATS自動(dòng)切換功能的控制； 手動(dòng)控制功能：無(wú)論有沒(méi)有市電，發(fā)電機(jī)是停機(jī)還是啟動(dòng)都可在發(fā)電機(jī)操作面板上直接進(jìn)行操作； 自動(dòng)功能：在自動(dòng)狀態(tài)下，如果有市電，我們不啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；市電供應(yīng)異常或者根本沒(méi)有市電供應(yīng)，與此同時(shí)ATS控制柜發(fā)出外電信號(hào)異常的警報(bào)時(shí)，發(fā)電機(jī)可以自動(dòng)啟動(dòng)；發(fā)電機(jī)成功發(fā)電后，給ATS控制柜送信號(hào)切換供電，而且自動(dòng)選擇市電給負(fù)載供電；市電變成原來(lái)正常工作狀態(tài)后，停止發(fā)電機(jī)運(yùn)行供電工作，如果自動(dòng)切換屏檢測(cè)到市電又不正常，發(fā)電機(jī)供電必須立即恢復(fù)供電。

（2）嚴(yán)格檢測(cè)發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓狀態(tài)，水溫狀態(tài)，油壓狀態(tài)。

（3）故障停機(jī)功能：無(wú)論發(fā)電機(jī)處于哪種工作狀態(tài)，如果出現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電電壓故障，水溫故障，油壓故障中的任何一種故障時(shí)，我們必須馬上啟動(dòng)故障停機(jī)功能。

（4）故障停機(jī)自鎖功能：因?yàn)楣收蠈?dǎo)致的發(fā)電機(jī)停機(jī)，無(wú)論是什么情況都不能啟動(dòng)發(fā)電機(jī)工作；完成故障清零復(fù)位功能后，才能對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行正常啟動(dòng)。

（5）故障清零復(fù)位功能：把開關(guān)切換到復(fù)位位置，完成故障清零復(fù)位功能。

（6）通信功能：可以和直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

2.2 控制器的硬件設(shè)計(jì)方案

我們利用STC89C52單片機(jī)為控制器的控制核心，STC類型的單片機(jī)穩(wěn)定性好，而且功能特別強(qiáng)，具有對(duì)電壓的適應(yīng)能力強(qiáng)，寬電壓供電，抵抗靜電能力高，受干擾程度小，這種單片機(jī)的工作狀態(tài)對(duì)溫度的限制不大；單片機(jī)是把中央處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器定時(shí)器芯片與一些輸入，輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上的微控制器；我們對(duì)現(xiàn)在的單片機(jī)技術(shù)上的掌握比較成熟，而且應(yīng)用簡(jiǎn)單方便；因?yàn)樵瓉?lái)的發(fā)電機(jī)控制器上裝有智能儀表，它能檢測(cè)出發(fā)電狀態(tài)，油壓狀態(tài)，水溫狀態(tài)是否在符合規(guī)定的正常范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)工作是否正常對(duì)應(yīng)它的智能儀表都能檢測(cè)出來(lái)，高電平是智能儀表顯示的正常狀態(tài)，低電平顯示就是故障狀態(tài)；如果發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓，水溫狀態(tài)，油壓狀態(tài)這三種的任何一種檢測(cè)出故障，就必須立刻控制發(fā)電機(jī)控制器停機(jī)；油門和啟動(dòng)馬達(dá)是用來(lái)控制發(fā)電機(jī)的；油門和啟動(dòng)馬達(dá)的控制程序都是由單片微型計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)，操控繼電器來(lái)執(zhí)行控制指令。

控制面板上的操作按鈕設(shè)計(jì)成鑰匙開關(guān)，有手動(dòng)啟動(dòng)功能，復(fù)位停止功能和自動(dòng)功能三個(gè)檔位；處在手動(dòng)啟動(dòng)功能檔的時(shí)候，發(fā)電機(jī)控制不受ATS自動(dòng)切換屏的信號(hào)影響，發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)可直接由控制器來(lái)完成；發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓，水溫，油壓這些狀態(tài)都能在操控面板上顯示；控制器設(shè)有232通信接口，它連接上位機(jī)并進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。

2.3 軟件設(shè)計(jì)方案

控制器的軟件任務(wù)就是執(zhí)行判斷發(fā)電機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)和發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)與停止；發(fā)電機(jī)的控制方法：?jiǎn)?dòng)ATS控制柜的遠(yuǎn)程控制；啟動(dòng)面板的手動(dòng)操作；這兩種控制方式的啟動(dòng)過(guò)程相同；先開戶油門是發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，檢測(cè)油壓狀態(tài)，沒(méi)有油壓的時(shí)，才能啟動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)；軟件的編程由計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言來(lái)完成，軟件設(shè)計(jì)有四部分組成。

2.3.1 設(shè)備初始化

它對(duì)所有接口狀態(tài)進(jìn)行初始化，讓設(shè)備等待指令。

2.3.2 停止發(fā)電機(jī)

它由故障保護(hù)，自動(dòng)和手動(dòng)停止發(fā)電機(jī)三個(gè)組成部分；故障保護(hù)停止是指發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，只要發(fā)電電壓，水溫，油壓中有一個(gè)不正常，就停止發(fā)電機(jī)；自動(dòng)停止是設(shè)備在自動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有遠(yuǎn)程自啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，停止發(fā)電機(jī)；手動(dòng)停止是依據(jù)檢測(cè)鑰匙開關(guān)來(lái)判斷能否停止發(fā)電機(jī)。

2.3.3 發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)包括遠(yuǎn)程自啟動(dòng)，手動(dòng)啟動(dòng)

遠(yuǎn)程自啟動(dòng)是在自動(dòng)切換屏輸送遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，鑰匙開關(guān)在自動(dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。

2.3.4 檢測(cè)保護(hù)

它是對(duì)發(fā)電電壓狀態(tài)，水溫狀態(tài)，油壓狀態(tài)的檢測(cè)，如果有任何一個(gè)出現(xiàn)故障，就要停止發(fā)電機(jī)，從而保護(hù)發(fā)電機(jī)設(shè)備的安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于STC單片機(jī)系統(tǒng)為核心，完成發(fā)電機(jī)控制器功能，在原有的基礎(chǔ)上增加一個(gè)通信接口，為遠(yuǎn)程控制目標(biāo)提供了方便；新發(fā)電機(jī)控制器通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，已經(jīng)能夠成功在發(fā)電機(jī)上運(yùn)作，而且工作狀態(tài)穩(wěn)定；有故障時(shí)，發(fā)電機(jī)可自動(dòng)停止，保護(hù)了設(shè)備的安全；成功研制發(fā)電機(jī)控制器對(duì)國(guó)家的意義非凡，這是一項(xiàng)重要的應(yīng)用，證明這種設(shè)計(jì)合理，功能齊全，安裝方便，簡(jiǎn)單實(shí)用，能快速維修更換，這就方便了發(fā)電機(jī)的發(fā)展和維護(hù)，減小了維護(hù)成本費(fèi)用，新發(fā)電機(jī)控制器的技術(shù)掌握在我們自己的手里，這種發(fā)電機(jī)控制器在廣電系統(tǒng)的應(yīng)用中已經(jīng)推廣開來(lái)，也為我們能開展進(jìn)一步研究作好了鋪墊。

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