基于MCU的發電機控制器設計

呂登侖

摘 要 廣西的中波發射臺用發電機中的控制器來監控發電機的運行系統在設備中工作狀況；傳感器是包括承載體在內的和電路連接的敏感元件，發電機上的所有傳感器連接智能儀表，憑借智能儀表設置發電機正常工作時的機油壓力、柴油機水溫等參數值，如果不在參數值范圍內，智能儀表就會發出報警信號；現在擁有的控制器在運用時，已經出現了數次故障問題，維修費用特別高，況且現在所有的控制器沒有能夠把信號傳送到遠距離通訊的通訊接口，無法對發電機的應用狀態進行遠程監督控制；我們對此研究出在STC單片機的基礎上設計一種發電機控制器，這種控制器具備原來的所有功能，只是多設計了一個通訊接口，這是為方便發電機在運轉狀態時進行遠程監控；這種控制器升級方便，容易維護，降低成本等優點，在實際的應用中能發揮很好的作用。

【關鍵詞】單片機 控制器 發電機

1 發電機控制器的設計背景

針對廣西防城中波臺的發電機控制器運行故障次數多，維護困難且費用相當高的情況下；我們發展了智能遠程監控系統，它能監控發電機控制器的運作，要想實現智能遠程監控我們需要在原來的控制器上增加一個通信接口；新發電機的設計只在原有的基礎上加了通信接口，減小了發電機維護的經濟負擔，降低故障維修難度，實現了遠程監控，對研制新發電機控制器有一定的必要性。

2 發電機控制器的設計方案

2.1 對硬件系統實行設計

市電供電和發電機供電是兩路電源供電，發電機控制器系統的工作流程是這樣的：

如圖1所示。在發電機控制器的工作中，我們要進行幾點必要的說明：

（1）ATS遠程控制，手動控制，自動控制三種功能，它們之間可以相互切換。

ATS切換柜能接收到發電機是否在發電的信號； ATS遠程控制功能：無論有沒有市電，發電機的啟動與停機都受ATS自動切換功能的控制； 手動控制功能：無論有沒有市電，發電機是停機還是啟動都可在發電機操作面板上直接進行操作； 自動功能：在自動狀態下，如果有市電，我們不啟動發電機；市電供應異常或者根本沒有市電供應，與此同時ATS控制柜發出外電信號異常的警報時，發電機可以自動啟動；發電機成功發電后，給ATS控制柜送信號切換供電，而且自動選擇市電給負載供電；市電變成原來正常工作狀態后，停止發電機運行供電工作，如果自動切換屏檢測到市電又不正常，發電機供電必須立即恢復供電。

（2）嚴格檢測發電機的發電電壓狀態，水溫狀態，油壓狀態。

（3）故障停機功能：無論發電機處于哪種工作狀態，如果出現發電機發電電壓故障，水溫故障，油壓故障中的任何一種故障時，我們必須馬上啟動故障停機功能。

（4）故障停機自鎖功能：因為故障導致的發電機停機，無論是什么情況都不能啟動發電機工作；完成故障清零復位功能后，才能對發電機進行正常啟動。

（5）故障清零復位功能：把開關切換到復位位置，完成故障清零復位功能。

（6）通信功能：可以和直接發出操控命令的計算機進行通信。

2.2 控制器的硬件設計方案

我們利用STC89C52單片機為控制器的控制核心，STC類型的單片機穩定性好，而且功能特別強，具有對電壓的適應能力強，寬電壓供電，抵抗靜電能力高，受干擾程度小，這種單片機的工作狀態對溫度的限制不大；單片機是把中央處理器，只讀存儲器，隨機存儲器定時器芯片與一些輸入，輸出接口電路集成在一個芯片上的微控制器；我們對現在的單片機技術上的掌握比較成熟，而且應用簡單方便；因為原來的發電機控制器上裝有智能儀表，它能檢測出發電狀態，油壓狀態，水溫狀態是否在符合規定的正常范圍內，發電機工作是否正常對應它的智能儀表都能檢測出來，高電平是智能儀表顯示的正常狀態，低電平顯示就是故障狀態；如果發電機的發電電壓，水溫狀態，油壓狀態這三種的任何一種檢測出故障，就必須立刻控制發電機控制器停機；油門和啟動馬達是用來控制發電機的；油門和啟動馬達的控制程序都是由單片微型計算機輸出信號，操控繼電器來執行控制指令。

控制面板上的操作按鈕設計成鑰匙開關，有手動啟動功能，復位停止功能和自動功能三個檔位；處在手動啟動功能檔的時候，發電機控制不受ATS自動切換屏的信號影響，發電機的啟動可直接由控制器來完成；發電機的發電電壓，水溫，油壓這些狀態都能在操控面板上顯示；控制器設有232通信接口，它連接上位機并進行監測控制。

2.3 軟件設計方案

控制器的軟件任務就是執行判斷發電機的狀態檢測和發電機的啟動與停止；發電機的控制方法：啟動ATS控制柜的遠程控制；啟動面板的手動操作；這兩種控制方式的啟動過程相同；先開戶油門是發電機的啟動過程，檢測油壓狀態，沒有油壓的時，才能啟動馬達，馬達可帶動發電機啟動；軟件的編程由計算機C語言來完成，軟件設計有四部分組成。

2.3.1 設備初始化

它對所有接口狀態進行初始化，讓設備等待指令。

2.3.2 停止發電機

它由故障保護，自動和手動停止發電機三個組成部分；故障保護停止是指發電機在工作時，只要發電電壓，水溫，油壓中有一個不正常，就停止發電機；自動停止是設備在自動狀態，沒有遠程自啟動信號時，停止發電機；手動停止是依據檢測鑰匙開關來判斷能否停止發電機。

2.3.3 發電機的啟動包括遠程自啟動，手動啟動

遠程自啟動是在自動切換屏輸送遠程啟動信號時，鑰匙開關在自動狀態下啟動發電機。

2.3.4 檢測保護

它是對發電電壓狀態，水溫狀態，油壓狀態的檢測，如果有任何一個出現故障，就要停止發電機，從而保護發電機設備的安全。

3 結束語

基于STC單片機系統為核心，完成發電機控制器功能，在原有的基礎上增加一個通信接口，為遠程控制目標提供了方便；新發電機控制器通過長時間的試驗，已經能夠成功在發電機上運作，而且工作狀態穩定；有故障時，發電機可自動停止，保護了設備的安全；成功研制發電機控制器對國家的意義非凡，這是一項重要的應用，證明這種設計合理，功能齊全，安裝方便，簡單實用，能快速維修更換，這就方便了發電機的發展和維護，減小了維護成本費用，新發電機控制器的技術掌握在我們自己的手里，這種發電機控制器在廣電系統的應用中已經推廣開來，也為我們能開展進一步研究作好了鋪墊。

參考文獻

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[2]姜成明，閆靜茹.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2014.

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