车载柴油发电机远程监控系统的设计与实现

□梁 强 杨 璞

长期以来，海峡之声广播电台330KW 电源车的操作控制和工作状态掌握，只能依靠人工方式在发电车上完成，依靠手工记录的运行数据不能完成实时记录，当发电车运行状态出现异常或发生故障时得不到及时预警。另外电源车的噪音大、工作环境差，安全隐患大，不宜安排人员在发电车前值班。为此，需设计一套安全、简单、可靠的远程监控柴油发电机系统，以方便维护，降低运转成本。

远程监控系统的设计

车载柴油发电机远程监控系统通过INTEILITE NT AMF25 科迈控制器信号采集模块在本地采集柴油机组的各种信号，通过RS232 串口与PLC 进行通信。PLC 主要通过梯形图语言来实现对采集的状态信号执行逻辑、顺序、计时、计数及算术运算，根据上位机的输入信号产生相应的输出信号。同时PLC 与组态显示屏通信实现实时监控。组态显示屏在实时监控发电机组运行状态的同时还可以提供故障报警，以及机组运行数据的实时存储，以历史曲线的方式便于查询。系统控制原理如图一所示。

系统实现

信号采集。发电机组信号的采集主要以AMF25 信号采集模块为核心，配以分布在柴油机、电机各个部位的电流、电压互感器、频率变送器、转速计、温度、压力传感器等采集来的电站工作状态各个参数，参数经过处理后进入AMF 模块。AMF 模块对采集到的信号进行处理并判断是否有故障发生，无故障发生则循环执行问答程序。控制器能实现对机组的运行状态和故障情况进行本地控制也可以通过RS232 通讯接口PLC 连接进行各种控制逻辑写入、参数设置及远程监控。可完全设置的7 个辅助输入(用户可自编程定义)和7 个辅助输出端，可用于启动、报警或停机等其他功能。

图一：远程监控系统的设计原理图

PLC逻辑控制。PLC可选择维控可编程控制器，它主要将外部的输入信号如按键、感应器、开关及脉波等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、计时、计数及算术运算，产生相对应的输出信号如柴油发电机组的开关、机组合闸分闸的操作。通过电脑或程序书写器可轻易的编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护与试机调整。PLC的梯形图在形式上沿袭了传统的继电器电气控制图，是在原继电器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。设计中使用的元件如按钮X、中间继电器M、时间继电器T、计数器C、触点等，都和实际的电气元件的特性相似。

组态监控程序的实现。车载柴油发电机远程监控系统的实现主要选择“MCGS 嵌入版组态软件”。该软件是基于RTOS (real-timemulti-tasks operating system）实时多任务系统的组态软件，用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，从而把用户从繁琐的编程中解脱出来，使用起来更加得心应手。在车载柴油发电机远程监控系统实现中为了便于维护，防止错误操作带来的隐患，设计了用户权限的管理、重要操作的提示等。其次为了便于查询柴油机组历史运行状态，设计了历史运行曲线查询功能。在程序的框架上，主控窗口构造了应用系统的主框架，设备窗口是MCGS 嵌入版系统与外部设备联系的媒介，用户窗口实现了数据和流程的“可视化”。实时数据库是MCGS 嵌入版系统的核心，运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段。

系统运行实时数据的处理。远程监控主要是对柴油发电机在运行中的实时数据的监控，在实现这一功能时主要使用一个PID 算法。首先在循环策略块中创建一个策略行，在策略行的条件部分可以控制该算法是否启动，设置循环策略的定时时间，在策略行的功能部分放置脚本程序构件。在实时数据库中定义如下数据对象：

在设备窗口中加入相应的设备构件，指定ADdat0 数据对象和设备的模拟量输入通道建立连接，指定DAdat0数据对象和设备的模拟量输出通道建立连接。在策略行的程序构件中编制如下所示的程序：

监控系统运行时，每隔一秒钟，执行一次上面的程序，从而进行一次PID调节。在程序中，由设定值和采集进来的实际值计算输出值。而采集和输出的操作，由系统指挥设备构件来完成，这样就实现了对机组数据的实时监控。

远程监控系统运行实况。通过逻辑控制程序编写、界面设计、硬件连接完成后联机测试，系统可以成功地完成对柴油发电机组的实时监控。

为了便于监控，在主监控界面下还设计一个用于显示机组运行数据的历史曲线界面，系统运行数据通过该界面以曲线的方式显示。

结语

实践证明，采用可编程控制器来取代目前很多继电器等硬件控制电路是可行的，而且具有明显的优越性。相比使用工控机的监控，使用组态触摸屏监控可以更加直观，操作更方便，也更易于维护。本系统只是对柴油发电机组进行监控，实际上对于广播发射机在具备原有通讯协议和编程协议情况下也是可以实现监控的，故具有广泛应用前景。

①福州富昌维控电子科技有限公司：《WECON HMI PLC 可编程程控制器操作手册》

②曹卫彬：《C/C++串口通信典型应用实例编程实践》[M].北京:机械工业出版社，2004。

③田慕玲,杨洁明：《自动化柴油发电机组的智能化控制与监测》[J]，《煤矿机电》，2005,26(5):62-64。