論移動電站的自動控制系統設計

歐陽紅霞

摘要：目前，以柴油發電機組為基礎的移動電站作為獨立的供電電源極為廣泛的應用于現場發電系統，它具有使用方便、可靠性高和成本低等優勢，可滿足短期供電需求，滿足長時間電力負荷，因而，在現代工業生產中也得到認可與重視。本文針對移動電站自動控制系統的研究，詳細介紹了基于PLC控制的新自動控制系統和基于C8051FXXX單片機的新自動化控制系統，并分析了其優勢，推動新的自動控制系統設計的投入使用。

關鍵詞：移動電站；自動控制系統；設計

近些年，隨著我國移動電站自動控制系統在標準化、研發能力上的較大突破，尤其是數字控制技術的日趨成熟，使得我國移動電站自動控制系統的設計上升到新的階段，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、成本低廉等優勢被廣泛應用于郵電通訊、醫院學校等，滿足其應急需求。但是，移動電站多為繼電器控制，在實際操作中，其系統的可靠性較差，維修的工作量較重，本文就從實際出發，提出一些先進的設計方案，來實現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。

這是為了實現對移動電站在運行過程中可能處理的故障進行有效監測、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，首先對周圍環境溫度的充分考慮，在程序開始的時候，重要判斷車廂內的溫度是否高于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控制系統運行中10s內自行起動3次都未成功時，就會自動報告輸出起動失敗并自動關機。另外，對油壓和飛車的檢測，當起動成功后，應該重視對其機油壓力和飛車與否進行檢測，當機油油壓低于0.16，MPa或者發生飛車都會各自發出報警信號，并且自動進入緊急停機處理的程序。在設計的時候，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控制系統主要對移動電站進行密切監控，并針對所出現的異常情況發出報警信號并及時采取相應的處理措施，如：電壓不穩定時，PLC會報警并進入緊急停機；當冷卻水溫和機油溫度超過規定的溫度值時，PLC也會自動輸出相應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

C8051FXXX系列單片機是集成在一塊芯片上的混合信號系統級單片機，它使用CIP51微控制器內核，與MCS51TM指令集萬千兼容，可以使用標準803X/805X的匯編器和編譯器進行軟件開發，是一個真正能夠獨立工作的片上系統。本文采用其中的C8051F005作為控制系統的主要構件，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寬的通用數字I/O端口等。其片內還設置有VDD監視器、WDT和時鐘振蕩器，并且支持JTAG調試系統，能夠對在最終應用系統上的單片機進行全速在線調試和在系統內的編程。在設計上，它是通過以下幾個方面來實現對移動電站進行自動控制和檢測。

2.1.硬件電路的設計。首先，整個電路采用的是閉環控制型的計算機測控系統的結構形式，整個控制過程是由實時數據采集、實時判斷決策和實時控制三個環節組成，可以及時完成自動或者緊急開關機、自動送電、參數測量和越限報警等各種功能，其次，整個控制系統的核心是由微控制器、復位電路和時鐘構成，其主要任務就是協調和監督整個系統的正常運行，并進行詳細的數據采集和處理、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，將窗口的邊界參數輸入ADC的上下限寄存器，經A/D轉換后，當可編程窗口檢測器發現輸入信號產生了越限行為，就會通知微控制器，發出報警信號，同時會自動中斷運行，為系統提供了快捷相應的時間。同時，為了增強系統的抗干擾能力，用VDD監視器、WDT和時鐘丟失監測器等，能夠第一時間檢測到程序的異常，并能夠自動進行處理、恢復其正常運行。

2.2.軟件的設計上，我們都知道，系統軟件是由加載引導程序和控制程序組成，C8051F005內有32KB Flash存儲器，利用MOVC和MOVX對它在系統編程，并且設計了通過RS232端口進行程序升級的方法，這就是加載引導程序，加載引導程序區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。控制程序主要由主程序和各功能子程序模塊做出，其主要任務就是密切監測機組的運行狀態參數，并根據這些狀態參數做出控制判斷，以此保障機組的穩定運行。

3.基于MSP430FXXX單片機的移動電站控制系統

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，從而實現對移動電站的自動控制，這種新處理器適用于工業控制、儀器儀表領域等，設計中主要采用了簡單的RISC結構，簡潔的內核指令和模擬指令，可進行多種運算的數據存儲器和寄存器；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，它是整個控制系統的主控器件，有著以下幾點優勢：首先是其功耗低。MSP430F149內設置有快速閃存，它能夠使監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據的芯片上的存儲器，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，并完成系統的自動復位；內置3個晶振和時鐘發生器，可以根據不同的工作狀態靈活的選擇不同的時鐘源，充分發揮芯片的性能，降低功耗。

結束語：

本文在優化移動電站控制系統，降低投資，提高其穩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設計和基于C8051FXXX單片機的移動電站控制系統設計結構簡單，操作方便，穩定性好，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[J]. 移動電源與車輛. 2007（03）

[2] 高學禮，馮高輝，趙錦成，栗彥輝. 移動電站測試中感性負載的控制[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控系統設計[J]. 自動化儀表. 2012（12）