PLC在電噴發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

葉國印+燕昭陽

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，國民汽車持有總量逐年上漲，目前我國已然躋身世界汽車大國和汽車制造大國行列。發(fā)動機(jī)作為汽車的核心元件，在發(fā)動機(jī)研發(fā)及出廠使用過程中，均必須通過相應(yīng)的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)，對發(fā)動機(jī)的性能、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行檢測。傳統(tǒng)模式下，發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架由繼電器控制系統(tǒng)控制，受技術(shù)因素限制，客觀存在著可靠性差、電力復(fù)雜、故障診斷困難等問題，不便于發(fā)動機(jī)試驗(yàn)的良性操作。筆者即從電噴發(fā)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架入手，就一種基于PLC的控制系統(tǒng)，發(fā)表幾點(diǎn)看法，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：PLC；發(fā)動機(jī)試驗(yàn)；試驗(yàn)臺架；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.131

近幾年，我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，無論是國民汽車持有量還是汽車制造能力，均得到了長足的發(fā)展和提高，相應(yīng)提高了對于發(fā)動機(jī)試驗(yàn)實(shí)效性的實(shí)際要求。發(fā)動機(jī)試驗(yàn)具體是指針對發(fā)動機(jī)運(yùn)行性能、運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考核的試驗(yàn)，是發(fā)動機(jī)研發(fā)和制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。試驗(yàn)臺架則是發(fā)動機(jī)試驗(yàn)的主要載體，負(fù)責(zé)各項性能測試的實(shí)施和開展。目前，我國多數(shù)試驗(yàn)臺架采用繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)控制，受技術(shù)因素限制，發(fā)動機(jī)試驗(yàn)科學(xué)性和實(shí)效性得不到應(yīng)有的保障，客觀存在著設(shè)備故障率高、自動化水平低、可靠性差等問題，亟需進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，以滿足我國汽車行業(yè)的實(shí)際發(fā)展需求。本文即對一種以PLC為基礎(chǔ)的試驗(yàn)臺架控制系統(tǒng)，進(jìn)行了分析和探討，具體內(nèi)容如下：

1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)發(fā)動機(jī)試驗(yàn)基本要求和試驗(yàn)臺架一般性結(jié)構(gòu)，本文涉及的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架主要由啟動系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、進(jìn)水系統(tǒng)、電子控制單元、供油系統(tǒng)、以及PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成。從發(fā)動機(jī)試驗(yàn)操作實(shí)踐的角度分析，PLC控制系統(tǒng)需滿足以下幾點(diǎn)試驗(yàn)控制要求：一，為發(fā)動機(jī)性能試驗(yàn)提供燃油和冷卻液；二，發(fā)動機(jī)性能控制開始時，控制發(fā)動機(jī)啟動并使其空轉(zhuǎn)；三，如試驗(yàn)過程中出現(xiàn)故障，需緊急停止后續(xù)試驗(yàn)；四，實(shí)時顯示發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力、水溫和轉(zhuǎn)速信息；五，試驗(yàn)完成后，控制冷卻液自動排空；六，針對試驗(yàn)過程中所有的異常情況進(jìn)行報警。

對于本文涉及的試驗(yàn)臺架自動控制系統(tǒng)而言，PLC（可編程邏輯控制器）是其絕對的控制核心。在試驗(yàn)臺架正常工作過程中，PLC要同時完成發(fā)動機(jī)試驗(yàn)控制和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸兩項工作。發(fā)動機(jī)試驗(yàn)控制過程，由PLC接收各類輸入信號，如傳感器信號、開關(guān)量信號等，并根據(jù)內(nèi)部既有程序，對相關(guān)控制電氣元件下達(dá)指令，控制真空泵、起動機(jī)、注水泵等部件動作，從而完成對各個試驗(yàn)環(huán)節(jié)的自動控制；數(shù)據(jù)通信過程，同樣以PLC為核心，主要負(fù)責(zé)各項試驗(yàn)觀察參數(shù)的實(shí)時傳輸，并在顯示器一端進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，以便于操作人員觀察和控制調(diào)整。

2 PLC選型及I/O地址分配分析

2.1 PLC選型分析

PLC（Programmable Logic Controllrer）可編程邏輯控制器，其本質(zhì)是一種具有編程功能的存儲器，可根據(jù)其內(nèi)部存儲程序，進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循序控制、計數(shù)、定時等操作功能。

PLC型號的選擇和確定，應(yīng)以及試驗(yàn)臺架設(shè)計要求為基準(zhǔn)，綜合輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)、以及試驗(yàn)臺架內(nèi)的繼電器數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)，以確保PLC選型的科學(xué)性和適應(yīng)性。以某發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架為例，其控制系統(tǒng)共有5個輸入按鈕、4個開關(guān)量以及2個傳感器信號。輸出部分共有8個指示燈和5個繼電器。針對這種情況，選擇功能合適的小型可編程控制器，即可滿足試驗(yàn)臺架的自動控制要求。

2.2 I/O地址分配分析

PLC相關(guān)I/O分配工作，需依據(jù)系統(tǒng)實(shí)際控制要求和控制對象基本特點(diǎn)進(jìn)行。對于發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架PLC自動控制系統(tǒng)而言，直接將電氣設(shè)備與對應(yīng)的I/O輸入輸出相連，即可達(dá)到系統(tǒng)檢測和自動控制的實(shí)際要求。

2.3 PLC對應(yīng)的輸入/輸出端連接分析

確定I/O地址分配模式，并完成相應(yīng)的I/O地址分配之后，就可以進(jìn)行相應(yīng)的PLC硬件設(shè)計工作。

3 PLC程序設(shè)計分析

3.1 PLC控制流程設(shè)計

PLC控制流程設(shè)計是PLC程序設(shè)計的重要組成部分，在設(shè)計實(shí)施階段，設(shè)計人員需嚴(yán)格遵照發(fā)動機(jī)試驗(yàn)需求進(jìn)行，以確保流程設(shè)計的科學(xué)性和有效性。通常來說，PLC控制流程包含以下幾個步驟：一，試驗(yàn)開始階段，向發(fā)動機(jī)中注入冷卻液，同時供油啟動發(fā)動機(jī)；二，試驗(yàn)過程中，采集發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，驗(yàn)證發(fā)動機(jī)運(yùn)行性能是否合格；三，試驗(yàn)結(jié)束，停止試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行，自動排空發(fā)動機(jī)內(nèi)冷卻液。同時，需負(fù)責(zé)冷卻液注入量、注水管路通暢性的控制和檢查。

3.2 PLC梯形圖設(shè)計分析

繼電器電路梯形圖繪制工作，直接影響著PLC控制的整體性能。在實(shí)際操作過程中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)I/O地址分配情況和系統(tǒng)控制要求，進(jìn)行PLC控制梯形圖的繪制，以確保系統(tǒng)控制功能的正常實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺架多數(shù)采用繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)控制，受技術(shù)因素限制，客觀存在著可靠性差、易發(fā)生設(shè)備故障等問題。本文提出的PLC自動系統(tǒng)，可根據(jù)PLC內(nèi)部程序，完成對發(fā)動機(jī)試驗(yàn)整個過程的自動控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，具有較高應(yīng)用推廣價值。

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