車載柴油發電機遠程監控系統的設計與實現

□梁 強 楊 璞

長期以來，海峽之聲廣播電臺330KW 電源車的操作控制和工作狀態掌握，只能依靠人工方式在發電車上完成，依靠手工記錄的運行數據不能完成實時記錄，當發電車運行狀態出現異常或發生故障時得不到及時預警。另外電源車的噪音大、工作環境差，安全隱患大，不宜安排人員在發電車前值班。為此，需設計一套安全、簡單、可靠的遠程監控柴油發電機系統，以方便維護，降低運轉成本。

遠程監控系統的設計

車載柴油發電機遠程監控系統通過INTEILITE NT AMF25 科邁控制器信號采集模塊在本地采集柴油機組的各種信號，通過RS232 串口與PLC 進行通信。PLC 主要通過梯形圖語言來實現對采集的狀態信號執行邏輯、順序、計時、計數及算術運算，根據上位機的輸入信號產生相應的輸出信號。同時PLC 與組態顯示屏通信實現實時監控。組態顯示屏在實時監控發電機組運行狀態的同時還可以提供故障報警，以及機組運行數據的實時存儲，以歷史曲線的方式便于查詢。系統控制原理如圖一所示。

系統實現

信號采集。發電機組信號的采集主要以AMF25 信號采集模塊為核心，配以分布在柴油機、電機各個部位的電流、電壓互感器、頻率變送器、轉速計、溫度、壓力傳感器等采集來的電站工作狀態各個參數，參數經過處理后進入AMF 模塊。AMF 模塊對采集到的信號進行處理并判斷是否有故障發生，無故障發生則循環執行問答程序。控制器能實現對機組的運行狀態和故障情況進行本地控制也可以通過RS232 通訊接口PLC 連接進行各種控制邏輯寫入、參數設置及遠程監控。可完全設置的7 個輔助輸入(用戶可自編程定義)和7 個輔助輸出端，可用于啟動、報警或停機等其他功能。

圖一：遠程監控系統的設計原理圖

PLC邏輯控制。PLC可選擇維控可編程控制器，它主要將外部的輸入信號如按鍵、感應器、開關及脈波等的狀態讀取后，依據這些輸入信號的狀態或數值并根據內部儲存預先編寫的程序，以微處理機執行邏輯、順序、計時、計數及算術運算，產生相對應的輸出信號如柴油發電機組的開關、機組合閘分閘的操作。通過電腦或程序書寫器可輕易的編輯/修改程序及監控裝置狀態，進行現場程序的維護與試機調整。PLC的梯形圖在形式上沿襲了傳統的繼電器電氣控制圖，是在原繼電器控制系統的繼電器梯形圖基礎上演變而來的一種圖形語言。設計中使用的元件如按鈕X、中間繼電器M、時間繼電器T、計數器C、觸點等，都和實際的電氣元件的特性相似。

組態監控程序的實現。車載柴油發電機遠程監控系統的實現主要選擇“MCGS 嵌入版組態軟件”。該軟件是基于RTOS (real-timemulti-tasks operating system）實時多任務系統的組態軟件，用戶只需要通過簡單的模塊化組態就可構造自己的應用系統，從而把用戶從繁瑣的編程中解脫出來，使用起來更加得心應手。在車載柴油發電機遠程監控系統實現中為了便于維護，防止錯誤操作帶來的隱患，設計了用戶權限的管理、重要操作的提示等。其次為了便于查詢柴油機組歷史運行狀態，設計了歷史運行曲線查詢功能。在程序的框架上，主控窗口構造了應用系統的主框架，設備窗口是MCGS 嵌入版系統與外部設備聯系的媒介，用戶窗口實現了數據和流程的“可視化”。實時數據庫是MCGS 嵌入版系統的核心，運行策略是對系統運行流程實現有效控制的手段。

系統運行實時數據的處理。遠程監控主要是對柴油發電機在運行中的實時數據的監控，在實現這一功能時主要使用一個PID 算法。首先在循環策略塊中創建一個策略行，在策略行的條件部分可以控制該算法是否啟動，設置循環策略的定時時間，在策略行的功能部分放置腳本程序構件。在實時數據庫中定義如下數據對象：

在設備窗口中加入相應的設備構件，指定ADdat0 數據對象和設備的模擬量輸入通道建立連接，指定DAdat0數據對象和設備的模擬量輸出通道建立連接。在策略行的程序構件中編制如下所示的程序：

監控系統運行時，每隔一秒鐘，執行一次上面的程序，從而進行一次PID調節。在程序中，由設定值和采集進來的實際值計算輸出值。而采集和輸出的操作，由系統指揮設備構件來完成，這樣就實現了對機組數據的實時監控。

遠程監控系統運行實況。通過邏輯控制程序編寫、界面設計、硬件連接完成后聯機測試，系統可以成功地完成對柴油發電機組的實時監控。

為了便于監控，在主監控界面下還設計一個用于顯示機組運行數據的歷史曲線界面，系統運行數據通過該界面以曲線的方式顯示。

結語

實踐證明，采用可編程控制器來取代目前很多繼電器等硬件控制電路是可行的，而且具有明顯的優越性。相比使用工控機的監控，使用組態觸摸屏監控可以更加直觀，操作更方便，也更易于維護。本系統只是對柴油發電機組進行監控，實際上對于廣播發射機在具備原有通訊協議和編程協議情況下也是可以實現監控的，故具有廣泛應用前景。

①福州富昌維控電子科技有限公司：《WECON HMI PLC 可編程程控制器操作手冊》

②曹衛彬：《C/C++串口通信典型應用實例編程實踐》[M].北京:機械工業出版社，2004。

③田慕玲,楊潔明：《自動化柴油發電機組的智能化控制與監測》[J]，《煤礦機電》，2005,26(5):62-64。