PLC在电喷发动机试验台架控制系统中的应用

叶国印+燕昭阳

摘 要：随着社会经济不断发展，我国汽车行业发展迅速，国民汽车持有总量逐年上涨，目前我国已然跻身世界汽车大国和汽车制造大国行列。发动机作为汽车的核心元件，在发动机研发及出厂使用过程中，均必须通过相应的发动机试验，对发动机的性能、稳定性和经济性进行检测。传统模式下，发动机试验台架由继电器控制系统控制，受技术因素限制，客观存在着可靠性差、电力复杂、故障诊断困难等问题，不便于发动机试验的良性操作。笔者即从电喷发发动机试验台架入手，就一种基于PLC的控制系统，发表几点看法，以供相关人员参考。

关键词：PLC；发动机试验；试验台架；控制系统

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

近几年，我国汽车行业发展迅速，无论是国民汽车持有量还是汽车制造能力，均得到了长足的发展和提高，相应提高了对于发动机试验实效性的实际要求。发动机试验具体是指针对发动机运行性能、运行可靠性和经济性进行考核的试验，是发动机研发和制造过程中的关键环节。试验台架则是发动机试验的主要载体，负责各项性能测试的实施和开展。目前，我国多数试验台架采用继电器控制系统进行试验控制，受技术因素限制，发动机试验科学性和实效性得不到应有的保障，客观存在着设备故障率高、自动化水平低、可靠性差等问题，亟需进行相应的技术创新和改进，以满足我国汽车行业的实际发展需求。本文即对一种以PLC为基础的试验台架控制系统，进行了分析和探讨，具体内容如下：

1 控制系统总体结构分析

根据发动机试验基本要求和试验台架一般性结构，本文涉及的发动机试验台架主要由启动系统、排水系统、进水系统、电子控制单元、供油系统、以及PLC控制系统构成。从发动机试验操作实践的角度分析，PLC控制系统需满足以下几点试验控制要求：一，为发动机性能试验提供燃油和冷却液；二，发动机性能控制开始时，控制发动机启动并使其空转；三，如试验过程中出现故障，需紧急停止后续试验；四，实时显示发动机机油压力、水温和转速信息；五，试验完成后，控制冷却液自动排空；六，针对试验过程中所有的异常情况进行报警。

对于本文涉及的试验台架自动控制系统而言，PLC（可编程逻辑控制器）是其绝对的控制核心。在试验台架正常工作过程中，PLC要同时完成发动机试验控制和实验数据传输两项工作。发动机试验控制过程，由PLC接收各类输入信号，如传感器信号、开关量信号等，并根据内部既有程序，对相关控制电气元件下达指令，控制真空泵、起动机、注水泵等部件动作，从而完成对各个试验环节的自动控制；数据通信过程，同样以PLC为核心，主要负责各项试验观察参数的实时传输，并在显示器一端进行数据显示，以便于操作人员观察和控制调整。

2 PLC选型及I/O地址分配分析

2.1 PLC选型分析

PLC（Programmable Logic Controllrer）可编程逻辑控制器，其本质是一种具有编程功能的存储器，可根据其内部存储程序，进行相应的逻辑运算，进而实现循序控制、计数、定时等操作功能。

PLC型号的选择和确定，应以及试验台架设计要求为基准，综合输入点、输出点、以及试验台架内的继电器数量进行确认，以确保PLC选型的科学性和适应性。以某发动机试验台架为例，其控制系统共有5个输入按钮、4个开关量以及2个传感器信号。输出部分共有8个指示灯和5个继电器。针对这种情况，选择功能合适的小型可编程控制器，即可滿足试验台架的自动控制要求。

2.2 I/O地址分配分析

PLC相关I/O分配工作，需依据系统实际控制要求和控制对象基本特点进行。对于发动机试验台架PLC自动控制系统而言，直接将电气设备与对应的I/O输入输出相连，即可达到系统检测和自动控制的实际要求。

2.3 PLC对应的输入/输出端连接分析

确定I/O地址分配模式，并完成相应的I/O地址分配之后，就可以进行相应的PLC硬件设计工作。

3 PLC程序设计分析

3.1 PLC控制流程设计

PLC控制流程设计是PLC程序设计的重要组成部分，在设计实施阶段，设计人员需严格遵照发动机试验需求进行，以确保流程设计的科学性和有效性。通常来说，PLC控制流程包含以下几个步骤：一，试验开始阶段，向发动机中注入冷却液，同时供油启动发动机；二，试验过程中，采集发动机运行参数，并对采集数据进行分析和判断，验证发动机运行性能是否合格；三，试验结束，停止试验设备的运行，自动排空发动机内冷却液。同时，需负责冷却液注入量、注水管路通畅性的控制和检查。

3.2 PLC梯形图设计分析

继电器电路梯形图绘制工作，直接影响着PLC控制的整体性能。在实际操作过程中，设计人员应根据系统I/O地址分配情况和系统控制要求，进行PLC控制梯形图的绘制，以确保系统控制功能的正常实现。

4 结语

综上所述，传统的发电机试验台架多数采用继电器控制系统进行试验控制，受技术因素限制，客观存在着可靠性差、易发生设备故障等问题。本文提出的PLC自动系统，可根据PLC内部程序，完成对发动机试验整个过程的自动控制，具有结构简单、可靠性高、动态特性好等优点，具有较高应用推广价值。

参考文献：

[1]毛开清，吕林，晏根等.基于PLC的发动机试验台架供油监控系统[J].自动化应用，2014（10）.

[2]孙茂军.汽车机械变速器动力性能试验台的研究[D].武汉理工大学，2013.

[3]张申祥，王善强，丁磊等.发动机试验台架油耗测量系统误差浅析[J].汽车实用技术，2016（04）.

[4]张惜辉，孙瑞，肖明伟等.发动机试验台架联轴器的安装和调试[J].内燃机与配件，2013（12）.

[5]刘占峰，刘建江，宋力等.DA462发动机试验台架研制与教学实践[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2011（03）.endprint