PLC在電噴發動機試驗臺架控制系統中的應用

葉國印+燕昭陽

摘 要：隨著社會經濟不斷發展，我國汽車行業發展迅速，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。發動機作為汽車的核心元件，在發動機研發及出廠使用過程中，均必須通過相應的發動機試驗，對發動機的性能、穩定性和經濟性進行檢測。傳統模式下，發動機試驗臺架由繼電器控制系統控制，受技術因素限制，客觀存在著可靠性差、電力復雜、故障診斷困難等問題，不便于發動機試驗的良性操作。筆者即從電噴發發動機試驗臺架入手，就一種基于PLC的控制系統，發表幾點看法，以供相關人員參考。

關鍵詞：PLC；發動機試驗；試驗臺架；控制系統

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

近幾年，我國汽車行業發展迅速，無論是國民汽車持有量還是汽車制造能力，均得到了長足的發展和提高，相應提高了對于發動機試驗實效性的實際要求。發動機試驗具體是指針對發動機運行性能、運行可靠性和經濟性進行考核的試驗，是發動機研發和制造過程中的關鍵環節。試驗臺架則是發動機試驗的主要載體，負責各項性能測試的實施和開展。目前，我國多數試驗臺架采用繼電器控制系統進行試驗控制，受技術因素限制，發動機試驗科學性和實效性得不到應有的保障，客觀存在著設備故障率高、自動化水平低、可靠性差等問題，亟需進行相應的技術創新和改進，以滿足我國汽車行業的實際發展需求。本文即對一種以PLC為基礎的試驗臺架控制系統，進行了分析和探討，具體內容如下：

1 控制系統總體結構分析

根據發動機試驗基本要求和試驗臺架一般性結構，本文涉及的發動機試驗臺架主要由啟動系統、排水系統、進水系統、電子控制單元、供油系統、以及PLC控制系統構成。從發動機試驗操作實踐的角度分析，PLC控制系統需滿足以下幾點試驗控制要求：一，為發動機性能試驗提供燃油和冷卻液；二，發動機性能控制開始時，控制發動機啟動并使其空轉；三，如試驗過程中出現故障，需緊急停止后續試驗；四，實時顯示發動機機油壓力、水溫和轉速信息；五，試驗完成后，控制冷卻液自動排空；六，針對試驗過程中所有的異常情況進行報警。

對于本文涉及的試驗臺架自動控制系統而言，PLC（可編程邏輯控制器）是其絕對的控制核心。在試驗臺架正常工作過程中，PLC要同時完成發動機試驗控制和實驗數據傳輸兩項工作。發動機試驗控制過程，由PLC接收各類輸入信號，如傳感器信號、開關量信號等，并根據內部既有程序，對相關控制電氣元件下達指令，控制真空泵、起動機、注水泵等部件動作，從而完成對各個試驗環節的自動控制；數據通信過程，同樣以PLC為核心，主要負責各項試驗觀察參數的實時傳輸，并在顯示器一端進行數據顯示，以便于操作人員觀察和控制調整。

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，其本質是一種具有編程功能的存儲器，可根據其內部存儲程序，進行相應的邏輯運算，進而實現循序控制、計數、定時等操作功能。

PLC型號的選擇和確定，應以及試驗臺架設計要求為基準，綜合輸入點、輸出點、以及試驗臺架內的繼電器數量進行確認，以確保PLC選型的科學性和適應性。以某發動機試驗臺架為例，其控制系統共有5個輸入按鈕、4個開關量以及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，即可滿足試驗臺架的自動控制要求。

2.2 I/O地址分配分析

PLC相關I/O分配工作，需依據系統實際控制要求和控制對象基本特點進行。對于發動機試驗臺架PLC自動控制系統而言，直接將電氣設備與對應的I/O輸入輸出相連，即可達到系統檢測和自動控制的實際要求。

2.3 PLC對應的輸入/輸出端連接分析

確定I/O地址分配模式，并完成相應的I/O地址分配之后，就可以進行相應的PLC硬件設計工作。

3 PLC程序設計分析

3.1 PLC控制流程設計

PLC控制流程設計是PLC程序設計的重要組成部分，在設計實施階段，設計人員需嚴格遵照發動機試驗需求進行，以確保流程設計的科學性和有效性。通常來說，PLC控制流程包含以下幾個步驟：一，試驗開始階段，向發動機中注入冷卻液，同時供油啟動發動機；二，試驗過程中，采集發動機運行參數，并對采集數據進行分析和判斷，驗證發動機運行性能是否合格；三，試驗結束，停止試驗設備的運行，自動排空發動機內冷卻液。同時，需負責冷卻液注入量、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。在實際操作過程中，設計人員應根據系統I/O地址分配情況和系統控制要求，進行PLC控制梯形圖的繪制，以確保系統控制功能的正常實現。

4 結語

綜上所述，傳統的發電機試驗臺架多數采用繼電器控制系統進行試驗控制，受技術因素限制，客觀存在著可靠性差、易發生設備故障等問題。本文提出的PLC自動系統，可根據PLC內部程序，完成對發動機試驗整個過程的自動控制，具有結構簡單、可靠性高、動態特性好等優點，具有較高應用推廣價值。

參考文獻：

[1]毛開清，呂林，晏根等.基于PLC的發動機試驗臺架供油監控系統[J].自動化應用，2014（10）.

[2]孫茂軍.汽車機械變速器動力性能試驗臺的研究[D].武漢理工大學，2013.

[3]張申祥，王善強，丁磊等.發動機試驗臺架油耗測量系統誤差淺析[J].汽車實用技術，2016（04）.

[4]張惜輝，孫瑞，肖明偉等.發動機試驗臺架聯軸器的安裝和調試[J].內燃機與配件，2013（12）.

[5]劉占峰，劉建江，宋力等.DA462發動機試驗臺架研制與教學實踐[J].內蒙古農業大學學報（社會科學版），2011（03）.endprint