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    1  引言

    天然氣發(fā)電機(jī)組是順應(yīng)國(guó)家節(jié)約能源的號(hào)召及當(dāng)前能源緊張的局勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的。以往的小型發(fā)電機(jī)組大都以柴油機(jī)為動(dòng)力，當(dāng)前柴油供應(yīng)緊張而且價(jià)格大幅提升，而大部分煤礦產(chǎn)生的天然氣又僅僅通過(guò)燃燒的方式處理掉，無(wú)法有效的利用。針對(duì)以上情況國(guó)內(nèi)某柴油機(jī)廠開(kāi)發(fā)了以天然氣為原料的天然氣發(fā)電機(jī)組。本文介紹基于和利時(shí)公司LM系列PLC的天然氣發(fā)電機(jī)組應(yīng)用實(shí)例。

    2  天然氣發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成

    天然氣發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)主要有上位PC機(jī)、觸摸屏、PLC組件（數(shù)據(jù)采集與控制部分）、現(xiàn)場(chǎng)儀表等組成，如圖1所示。

       

                          圖1 天然氣發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)圖

    該天然氣發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)要求上位機(jī)通過(guò)串口通訊的方式采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、速度、天然氣濃度、蓄電池電壓等數(shù)據(jù)，要求現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備對(duì)以上參數(shù)作出判斷產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)或是停機(jī)信號(hào)，對(duì)于各個(gè)參數(shù)報(bào)警值要求能通過(guò)上位機(jī)或是觸摸屏修改并保存。該天然氣發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)以前采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，單片機(jī)程序的可讀性差，系統(tǒng)不易維護(hù)，程序更改復(fù)雜。而且由于單片機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力較差，在現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境下，該控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察和反復(fù)研究，在可靠性、穩(wěn)定性、方便性等方面做了大量工作，提出了基于和利時(shí)公司LM系列PLC的解決方案，采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的PLC組件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制。

    該系統(tǒng)需要與上位機(jī)、觸摸屏通訊，而且現(xiàn)場(chǎng)共有31路溫度信號(hào)，6路壓力信號(hào)，2路4-20mA電流信號(hào)，1路高速輸入信號(hào)，9開(kāi)關(guān)量信號(hào)，由于1個(gè)CPU最大只能擴(kuò)展7個(gè)模塊，故采用兩個(gè)CPU分別采集，數(shù)據(jù)共享進(jìn)行控制并且將相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)串口通訊的方式送到上位機(jī)以及觸摸屏。

    如圖1天然氣發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)圖所示，PLC模塊分為兩組，上面為第一組PLC，下面為第二組PLC，共采用2個(gè)LM3109 CPU，6個(gè)LM3311模擬量輸入模塊，4個(gè)LM3312模擬量輸入模塊，1個(gè)LM3310模擬量輸入模塊。系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配如表1及表2所示。

      

    3  PLC系統(tǒng)介紹

    上位機(jī)組態(tài)王監(jiān)控軟件與第一組PLC通過(guò)RS232口采用ModBus協(xié)議通訊，可以方便的監(jiān)控和修改PLC的位狀態(tài)和數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)，方便了客戶管理層，提高了設(shè)備的可靠性。

    觸摸屏與第二組PLC通過(guò)RS232口采用ModBus協(xié)議通訊。

    兩PLC之間通過(guò)RS485口采用無(wú)協(xié)議通訊，實(shí)現(xiàn)了兩PLC之間數(shù)據(jù)的共享，間接擴(kuò)展了和利時(shí)公司LM系列PLC的擴(kuò)展能力。
為客戶訂制了壓力傳感器專(zhuān)用模擬量輸入模塊，方便了客戶。

    熱電偶、熱電阻模擬量輸入模塊具有斷線、短路等檢測(cè)，提高了設(shè)備的可靠性。

    4  PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

    天然氣發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)選用和利時(shí)公司的PLC取代了原系統(tǒng)中的單片機(jī)，較大程度地提高了系統(tǒng)的配置，增加了系統(tǒng)的靈活性，能夠更好地滿足用戶的需求。本系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)。

    （1）采集精度、分辨率高

    和利時(shí)公司HOLLiAS-LEC G3PLC模擬量模塊誤差在0.2%以內(nèi)，采用16位精度的數(shù)據(jù)寄存器。

    （2）采集速度快

    和利時(shí)公司LM系列PLC模擬量模塊采集周期小于500毫秒。

    （3）可靠性高

    本系統(tǒng)的控制核心是和利時(shí)公司LM系列PLC，能夠在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期、可靠、無(wú)故障地運(yùn)行，接線簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，隔離性好，抗腐蝕能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)較寬的溫度變化范圍，平均無(wú)故障時(shí)間間隔（MTBF）大于15年。

    （4）功能強(qiáng)大

    和利時(shí)公司LM系列PLC的編程語(yǔ)言遵從IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，易學(xué)、易懂、易用。除了具有傳統(tǒng)的指令表、梯形圖和功能塊圖等編程功能外，還具有結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言和順序功能圖等編程功能。和利時(shí)公司的PLC系統(tǒng)提供了多種應(yīng)用功能模塊，包括各種通訊功能模塊、可以具體到年月日和時(shí)刻的多種定時(shí)器和超長(zhǎng)時(shí)間繼電器等，方便了各種功能的實(shí)現(xiàn)，有利于縮短開(kāi)發(fā)周期和節(jié)省程序容量。

    5  結(jié)論

    天然氣發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，基于和利時(shí)公司LM系列PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣發(fā)電機(jī)組工作參數(shù)的采集與控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活等顯著特色。

    參 考 文 獻(xiàn)

    [1] 杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC硬件手冊(cè)，2006

    [2] 杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC軟件手冊(cè)，2006

    [3] 杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC指令與功能塊手冊(cè)，2006