论移动电站的自动控制系统设计

欧阳红霞

摘要：目前，以柴油发电机组为基础的移动电站作为独立的供电电源极为广泛的应用于现场发电系统，它具有使用方便、可靠性高和成本低等优势，可满足短期供电需求，满足长时间电力负荷，因而，在现代工业生产中也得到认可与重视。本文针对移动电站自动控制系统的研究，详细介绍了基于PLC控制的新自动控制系统和基于C8051FXXX单片机的新自动化控制系统，并分析了其优势，推动新的自动控制系统设计的投入使用。

关键词：移动电站；自动控制系统；设计

近些年，随着我国移动电站自动控制系统在标准化、研发能力上的较大突破，尤其是数字控制技术的日趋成熟，使得我国移动电站自动控制系统的设计上升到新的阶段，极大的提高了移动电站的工作效率。目前移动电站以其方便快捷、成本低廉等优势被广泛应用于邮电通讯、医院学校等，满足其应急需求。但是，移动电站多为继电器控制，在实际操作中，其系统的可靠性较差，维修的工作量较重，本文就从实际出发，提出一些先进的设计方案，来实现对移动电站的有效控制，保障移动电站的工作效率。

1.基于PLC控制的自动控制系统。

这是为了实现对移动电站在运行过程中可能处理的故障进行有效监测、报警，并采取及时的保护措施的自动控制，它能够提高移动电站的自动化控制能力，有效的控制操作人员的工作失误率。从软件设计来看，它通过以下几个方面来对移动电站进行自动控制和检测。

1.1.开机起动阶段。在开机阶段，首先对周围环境温度的充分考虑，在程序开始的时候，重要判断车厢内的温度是否高于0℃，这样才能保证有效起动柴油机，否则PLC会输出报警提示。其次是起动的方式，在操作中根据实际情况，柴油机的起动方式分为正常和紧急起动，自动开机起动的时候，PLC控制系统运行中10s内自行起动3次都未成功时，就会自动报告输出起动失败并自动关机。另外，对油压和飞车的检测，当起动成功后，应该重视对其机油压力和飞车与否进行检测，当机油油压低于0.16，MPa或者发生飞车都会各自发出报警信号，并且自动进入紧急停机处理的程序。在设计的时候，其机油压力的信号通过压力传感器，而飞车的信号是通过相应的三极管，并考虑到在怠速延时时期其机油压力可能偏低，所以，在怠速进行3min后进行机油压力检测。

1.2.送电阶段。在送电阶段，PLC控制系统主要对移动电站进行密切监控，并针对所出现的异常情况发出报警信号并及时采取相应的处理措施，如：电压不稳定时，PLC会报警并进入紧急停机；当冷却水温和机油温度超过规定的温度值时，PLC也会自动输出相应的报警信号并进行紧急停机。

2.基于C8051FXXX单片机的移动电站控制系统

C8051FXXX系列单片机是集成在一块芯片上的混合信号系统级单片机，它使用CIP51微控制器内核，与MCS51TM指令集万千兼容，可以使用标准803X/805X的汇编器和编译器进行软件开发，是一个真正能够独立工作的片上系统。本文采用其中的C8051F005作为控制系统的主要构件，它采用64TQFP进行封装，其运行速度高达25MI/s，支持电源管理，能够在省电模式下正常工作，芯片中有一个具有32KB的Flash存储器，这与8051兼容的微控制器内涵，22个中断源，1个具有窗口检测功能的12位多通道SAR ADC，1个可编程增益放大器PGA，4个通用的16位定时器和4B宽的通用数字I/O端口等。其片内还设置有VDD监视器、WDT和时钟振荡器，并且支持JTAG调试系统，能够对在最终应用系统上的单片机进行全速在线调试和在系统内的编程。在设计上，它是通过以下几个方面来实现对移动电站进行自动控制和检测。

2.1.硬件电路的设计。首先，整个电路采用的是闭环控制型的计算机测控系统的结构形式，整个控制过程是由实时数据采集、实时判断决策和实时控制三个环节组成，可以及时完成自动或者紧急开关机、自动送电、参数测量和越限报警等各种功能，其次，整个控制系统的核心是由微控制器、复位电路和时钟构成，其主要任务就是协调和监督整个系统的正常运行，并进行详细的数据采集和处理、进行逻辑判断等。六路传感器通过PGA再次放大，并进行A/D转换，并且利用ADC的可编程窗口检测功能，对水温、油温、油压和油门位置四路窗口信号，将窗口的边界参数输入ADC的上下限寄存器，经A/D转换后，当可编程窗口检测器发现输入信号产生了越限行为，就会通知微控制器，发出报警信号，同时会自动中断运行，为系统提供了快捷相应的时间。同时，为了增强系统的抗干扰能力，用VDD监视器、WDT和时钟丢失监测器等，能够第一时间检测到程序的异常，并能够自动进行处理、恢复其正常运行。

2.2.软件的设计上，我们都知道，系统软件是由加载引导程序和控制程序组成，C8051F005内有32KB Flash存储器，利用MOVC和MOVX对它在系统编程，并且设计了通过RS232端口进行程序升级的方法，这就是加载引导程序，加载引导程序区用于同用户操作界面的PC机部分进行通讯握手、程序接受及装载等工作。控制程序主要由主程序和各功能子程序模块做出，其主要任务就是密切监测机组的运行状态参数，并根据这些状态参数做出控制判断，以此保障机组的稳定运行。

3.基于MSP430FXXX单片机的移动电站控制系统

MSP430FXXX单片机充分运用高速芯片的特有性能，加以简单的外围电路，从而实现对移动电站的自动控制，这种新处理器适用于工业控制、仪器仪表领域等，设计中主要采用了简单的RISC结构，简洁的内核指令和模拟指令，可进行多种运算的数据存储器和寄存器；还有高效的查表处理指令，这些都可以保障可编制高效率的源程序。

本文所采用的是MSP430FXXX系列中的MSP430F149，它是整个控制系统的主控器件，有着以下几点优势：首先是其功耗低。MSP430F149内设置有快速闪存，它能够使监控器的电流消耗变小，延长电池寿命；其次是用于存储程序指令和数据的芯片上的存储器，并且可以大大提高运算速度，适合快速的运算；另外，多外设接口，能够很好的处理程序中所遇到的未知错误，并完成系统的自动复位；内置3个晶振和时钟发生器，可以根据不同的工作状态灵活的选择不同的时钟源，充分发挥芯片的性能，降低功耗。

结束语：

本文在优化移动电站控制系统，降低投资，提高其稳定性方面做出积极的探索，其中基于MSP430FXXX单片机的移动电站控制系统设计和基于C8051FXXX单片机的移动电站控制系统设计结构简单，操作方便，稳定性好，可靠性高，可得到广泛的推广使用。

参考文献

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