6C双燃料发动机控制系统应用

戴群伟（四川中车玉柴发动机股份有限公司,四川 资阳 641300）



6C双燃料发动机控制系统应用

戴群伟
（四川中车玉柴发动机股份有限公司,四川 资阳 641300）

摘 要：本文介绍了双燃料发动机的自动控制系统，在自动系统控制下，实现发动机的自动启动；同时介绍了系统的软件和硬件相关设置。

关键词：双燃料发动机；自动控制系统；软件；硬件

0 前言

随着发动机燃料的发展，其控制系统更具智能化更具强大控制功能。本文笔者介绍了我公司6C双燃料发动机的自动控制系统。

1 系统总体结构

1.1 系统操作

为实现系统的操作，系统对外交流窗口（触摸液晶显示屏）设置了“发动机参数”、“开关量状态”、“报警查询”、“参数设置”、“实验”五个功能按钮。“实验”功能按钮用于调试发动机在非运行情况下各种技术动作。当发动机运行后，“发动机参数”功能按钮可用于观察和记录发动机参数。“开关量状态”功能按钮主要是显示当前发动机的各个开关和阀门情况。按下“参数设置”功能按钮（有密码保护），可修改和设置发动机的一些参数。按下“报警查询”功能按钮，可查询发动机运行时的近期故障信息，做发动机保养和维修的技术参考，体现了人机快速交流智能化控制。

1.2 硬件系统

该系统采用模块化的设计思想，分为8个模块。分别为输入模块、输出执行模块、报警模块、运行参数模块、电源模块、显示模块、通信模块以及主模块。主模块选用和利时LM3108款PLC可编程逻辑控制器。为提高系统的可靠性，系统将显示和控制设置为两个相对独立的部分，两者通过通信实现数据的实时交换。这样做可以实现两者各自安装，增强系统的整体抗干扰能力，这点在恶劣的环境中显得尤为重要。

1.3 软件操作系统

系统主要分为PLC控制系统后台程序的编写和显示程序的编写。两者通过国际标准的MODBUS RTU 通信协议进行通信。

PLC系统控制有主程序、通信子程序、自动启动子程序、手动启动子程序、正常停机子程序、紧急停机子程序、显示子程序、安保子程序、开关量输入输出子程序、双燃料控制子程序组成。为实现系统控制的精确和迅速，主程序始终维持运行状态，子程序等待主程序的调用。主程序调用完子程序，子程序退出；主程序可同时调用多个子程序。这样做不仅节约PLC系统资源，而且子程序互不干扰。这样做使得调试人员在现场调试发动机时直观问题关键所在，排除故障。

触摸液晶屏是发动机运行信息和操作人员信息交流的重要平台，有 “发动机参数”、“开关量状态”、“报警查询”、“参数设置”、“实验”五大功能。这五大功能相互配合使用，通过与PLC实时通信将操作人员的命令发送给PLC，PLC及时响应、分析命令后调用“输出执行模块”驱动执行器完成动作，从而实现系统的自动化控制。

2 系统运行

2.1 发动机启动

系统的启动控制较复杂，如果生产需要发动机启动，系统会自我判断是否启动。启动中，如果第一次启动没成功，在启机10（可修改此参数）秒以后发动机会自行再次启动；如果三次启动均不成功，控制系统会发出启机失败信号并并不再启动发动机。启动发动机的过程不仅要判断发动机的各项运行参数，还要判断发动机是否启动成功，启动成功则给出启动成功信号并进入发动机工作状态（如图1）。

图1 软件系统主程序框架图

2.2 发动机的运行维持

发动启动成功后，进入运行状态。运行过程中控制系统会实时监控发动机本身的状态，如机油压力、增压器转速等。当发动机出现故障或者其他状况，如发动机超速、燃气压力太低、调速器故障等，则控制系统立即反应给出报警信号并自动记录报警信息和运行参数信息；如果报警等级达到停机等级，系统会立即自动紧急停机并自动记录故障信息和停机原因。而在发动机的整个运行过程中，控制系统会一直监控发动机的各种运行参数和外部因数做出相应的动作从而实现对发动机的智能控制。

3 结语

双燃料发动机的工作环境一般比较恶劣，特别是燃气不稳定导致发动机工作状态不稳定。该控制系统的稳定性在我公司的6C双燃料发动机上进行了实验和使用。使用结果表明该系统设计合理，稳定可靠，工作正常，各项指标均达到了设计的要求。

参考文献：

［1］宋伯生.PLC编程理论.算法及技巧（第二版）［M］.北京：机械工业出版社,2011.

［2］周龙保.内燃机学第三版［M］. 北京：机械工业出版社,2013.

［3］窦振中,汪立森.PLC 系列单片机应用设计与实例［M］.北京：北京航空航天大学出版社,1998.

［4］张金娇，陈刚.PLC在柴油发电机组自动控制系统中的应用［J］.湖北工学院学报,2003,4（18）：29-31.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.034