6C雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)應用

戴群偉（四川中車玉柴發(fā)動機股份有限公司,四川 資陽 641300）

?

6C雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)應用

戴群偉
（四川中車玉柴發(fā)動機股份有限公司,四川 資陽 641300）

摘 要：本文介紹了雙燃料發(fā)動機的自動控制系統(tǒng)，在自動系統(tǒng)控制下，實現(xiàn)發(fā)動機的自動啟動；同時介紹了系統(tǒng)的軟件和硬件相關設置。

關鍵詞：雙燃料發(fā)動機；自動控制系統(tǒng)；軟件；硬件

0 前言

隨著發(fā)動機燃料的發(fā)展，其控制系統(tǒng)更具智能化更具強大控制功能。本文筆者介紹了我公司6C雙燃料發(fā)動機的自動控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體結構

1.1 系統(tǒng)操作

為實現(xiàn)系統(tǒng)的操作，系統(tǒng)對外交流窗口（觸摸液晶顯示屏）設置了“發(fā)動機參數(shù)”、“開關量狀態(tài)”、“報警查詢”、“參數(shù)設置”、“實驗”五個功能按鈕。“實驗”功能按鈕用于調(diào)試發(fā)動機在非運行情況下各種技術動作。當發(fā)動機運行后，“發(fā)動機參數(shù)”功能按鈕可用于觀察和記錄發(fā)動機參數(shù)。“開關量狀態(tài)”功能按鈕主要是顯示當前發(fā)動機的各個開關和閥門情況。按下“參數(shù)設置”功能按鈕（有密碼保護），可修改和設置發(fā)動機的一些參數(shù)。按下“報警查詢”功能按鈕，可查詢發(fā)動機運行時的近期故障信息，做發(fā)動機保養(yǎng)和維修的技術參考，體現(xiàn)了人機快速交流智能化控制。

1.2 硬件系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用模塊化的設計思想，分為8個模塊。分別為輸入模塊、輸出執(zhí)行模塊、報警模塊、運行參數(shù)模塊、電源模塊、顯示模塊、通信模塊以及主模塊。主模塊選用和利時LM3108款PLC可編程邏輯控制器。為提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)將顯示和控制設置為兩個相對獨立的部分，兩者通過通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交換。這樣做可以實現(xiàn)兩者各自安裝，增強系統(tǒng)的整體抗干擾能力，這點在惡劣的環(huán)境中顯得尤為重要。

1.3 軟件操作系統(tǒng)

系統(tǒng)主要分為PLC控制系統(tǒng)后臺程序的編寫和顯示程序的編寫。兩者通過國際標準的MODBUS RTU 通信協(xié)議進行通信。

PLC系統(tǒng)控制有主程序、通信子程序、自動啟動子程序、手動啟動子程序、正常停機子程序、緊急停機子程序、顯示子程序、安保子程序、開關量輸入輸出子程序、雙燃料控制子程序組成。為實現(xiàn)系統(tǒng)控制的精確和迅速，主程序始終維持運行狀態(tài)，子程序等待主程序的調(diào)用。主程序調(diào)用完子程序，子程序退出；主程序可同時調(diào)用多個子程序。這樣做不僅節(jié)約PLC系統(tǒng)資源，而且子程序互不干擾。這樣做使得調(diào)試人員在現(xiàn)場調(diào)試發(fā)動機時直觀問題關鍵所在，排除故障。

觸摸液晶屏是發(fā)動機運行信息和操作人員信息交流的重要平臺，有 “發(fā)動機參數(shù)”、“開關量狀態(tài)”、“報警查詢”、“參數(shù)設置”、“實驗”五大功能。這五大功能相互配合使用，通過與PLC實時通信將操作人員的命令發(fā)送給PLC，PLC及時響應、分析命令后調(diào)用“輸出執(zhí)行模塊”驅動執(zhí)行器完成動作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制。

2 系統(tǒng)運行

2.1 發(fā)動機啟動

系統(tǒng)的啟動控制較復雜，如果生產(chǎn)需要發(fā)動機啟動，系統(tǒng)會自我判斷是否啟動。啟動中，如果第一次啟動沒成功，在啟機10（可修改此參數(shù)）秒以后發(fā)動機會自行再次啟動；如果三次啟動均不成功，控制系統(tǒng)會發(fā)出啟機失敗信號并并不再啟動發(fā)動機。啟動發(fā)動機的過程不僅要判斷發(fā)動機的各項運行參數(shù)，還要判斷發(fā)動機是否啟動成功，啟動成功則給出啟動成功信號并進入發(fā)動機工作狀態(tài)（如圖1）。

圖1 軟件系統(tǒng)主程序框架圖

2.2 發(fā)動機的運行維持

發(fā)動啟動成功后，進入運行狀態(tài)。運行過程中控制系統(tǒng)會實時監(jiān)控發(fā)動機本身的狀態(tài)，如機油壓力、增壓器轉速等。當發(fā)動機出現(xiàn)故障或者其他狀況，如發(fā)動機超速、燃氣壓力太低、調(diào)速器故障等，則控制系統(tǒng)立即反應給出報警信號并自動記錄報警信息和運行參數(shù)信息；如果報警等級達到停機等級，系統(tǒng)會立即自動緊急停機并自動記錄故障信息和停機原因。而在發(fā)動機的整個運行過程中，控制系統(tǒng)會一直監(jiān)控發(fā)動機的各種運行參數(shù)和外部因數(shù)做出相應的動作從而實現(xiàn)對發(fā)動機的智能控制。

3 結語

雙燃料發(fā)動機的工作環(huán)境一般比較惡劣，特別是燃氣不穩(wěn)定導致發(fā)動機工作狀態(tài)不穩(wěn)定。該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性在我公司的6C雙燃料發(fā)動機上進行了實驗和使用。使用結果表明該系統(tǒng)設計合理，穩(wěn)定可靠，工作正常，各項指標均達到了設計的要求。

參考文獻：

［1］宋伯生.PLC編程理論.算法及技巧（第二版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2011.

［2］周龍保.內(nèi)燃機學第三版［M］. 北京：機械工業(yè)出版社,2013.

［3］竇振中,汪立森.PLC 系列單片機應用設計與實例［M］.北京：北京航空航天大學出版社,1998.

［4］張金嬌，陳剛.PLC在柴油發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)中的應用［J］.湖北工學院學報,2003,4（18）：29-31.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.034