浅析国内外柴油发电机组自动化控制的发展现状及发展趋势.doc

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1、 浅析国内外柴油发电机组自动化控制的发展现状及发展趋势 一、引言用今天的眼光看，柴油发电机组自动化控制的水平，国内国外已经不存在很大的差别，经过国内从事柴油发电机组控制的科研人员多年不懈地努力，我们今天终于可以挺直腰杆，自豪地讲，我们已经看到了世界先进水平，我们正在追赶世界先进水平，我们将要赶上世界先进水平。那么，我们在哪些方面做出了进步？在那些领域还存在不足呢？回顾国内柴油发电机组自动化控制的成长经历，分析中国电信的发展对发电机组自动化控制的推动，比较国内外同行业的差距，紧跟国际自动化控制先进模式的步伐；我们沿着这条主线做一浅析，希望能能起到抛砖引玉的作用，对业内同行带来一定的启发。二、回顾

2、发展历程，分析国内柴油发电机组自动化控制现状回顾国内柴油发电机组自动化控制的发展，大概可以划分为四个阶段：1、以时间继电器和中间继电器为主构成的自动化控制系统，这种模式当时在同行业中非常普遍，而且也以相当的批量投向市场，突出的弱点是功能简单、结构复杂、维护调试困难、可靠性差，最终没有得到用户的认可。2、用分离电子元器件组成延时电路和逻辑判断电路来实现的自动化系统，这种模式相对于第一种模式，有了很大的进步，如果精心设计，提高工艺水平，应该能取得很好的效果。但是，在那个企业大而全的年代，每个企业各自为战，造成批量小、工艺落后、质量无法保证，所以这个阶段延续时间也较短。3、随着改革开放，国外各种新鲜

3、器件纷纷出现在国人面前，PLC（可编程序控制器）以性能稳定、方便灵活的优势迅速成为机组自动化控制领域的主力，时至今日仍有企业在应用。这种模式的优点相对于前两种较为明显，但也逐步显露出一些缺陷，如：外围电路复杂，需配置转速、电压等判断电路及供电电源、端口扩展继电器等器件；造价相对较高（带AD转换的PLC动辄上万元）。PLC是很可靠的，但它毕竟不是专门为我们这个行业而设计的，所以以PLC为核心构成的柴油发电机组自动化控制系统注定是一个匆匆的过客，随着技术的飞速发展很快失去了优势。4、控制系统功能模块化思路的出现，彻底解决了困扰发电机组控制领域的难题，这即是以专用控制器为核心构成的自动化系统，这些专

4、用控制器为发电机组量身打造，集多种功能于一身，甩掉了复杂的外围电路，使自动化控制系统一下子变得简单了。这些专用控制器大多采用了先进的微处理器及控制技术，可靠性和环境适应能力较PLC大大提高，同时，很多参数可以根据实际情况而设定，使用起来非常灵活。目前，我们已经处在第四个阶段十余年了，这种模式的生命力，随着技术的发展显示了越来越强大的生命力，可以说这种控制系统功能模块化就是柴油发电机组自动化控制的现状。三、中国通信的推动和发电机组自动化控制模块的发展用户对发电机组自动化的要求可谓各种各样，行业也对自动化的功能设置提出了较具体的要求，在这个用户是上帝的时代，市场才是最有发言权的，市场的要求就是最好

5、的标准。可以毫不夸张地说，近年来国内柴油发电机组自动化控制领域的快速发展，在很大程度上得益于中国通信事业的超常规发展。下面分两部分谈谈中国电信的发展对发电机组自动化控制器的推动。1、发电机组自起动模块的发展历程中国电信的发展，是从微波通信开始的，各地微波站如雨后春笋般地建立，鉴于微波站的地理位置一般选在一个地区的最高点，地理环境相对恶劣，为减少值班人员，对设备提出了自动化要求，对发电机组来讲，就是要求发电机组具备自起动功能，以缩减掉发电机组的值班人员。这时候的自动化功能要求相对较低，大致表述为：当市电停电和异常时，发电机组自动投入运行，市电恢复正常后自动停机；机组设有三次起动；有必要的保护如水

6、温高、油压低、超速、风扇皮带断、电压异常等；有一些辅助装置如水加温，油加温、自动补燃油、自动补机油、自动补水，进排风门的自动启闭等（在后期的发展中，因可靠性方面的考虑，对一些辅助装置的要求有所降低）。这些要求用今天的眼光看是容易的，但在当时却是很难的，他使国内行业中的众多发电机组厂家，在很短的时间内迅速明白了第一、第二种模式的自动化系统根本无法满足用户要求，特别在可靠性方面；大家纷纷开始了PLC的应用。这时从国外进来了全新的控制模式，即以单片机为核心的自动化模块为主，配以很简单的外围电路，而组成的结构简单、功能完善的自动化机组。大家肯定对第一次看到加拿大汤姆森公司的自启动模块MEC10时的心中

7、感受记忆犹新，原来自动化机组的控制可以如此简单。当时类似于MEC10的国外产品还有几家，基于当时国内的技术水平，国内还没有类似的产品出现，致使一个自起动模块以万元以上的价格在国内存在多年，当时的选择，一个是用国外的自起动模块，一个是用PLC，直到1995年后，才逐步出现了可以应用的国产自起动模块。从九十年代中期开始，国内各发电机组厂家开始逐步采用自动化模块为核心组成的自动化系统。2、有“三遥”功能的自动化模块的发展历程从八十年代初我国大力发展微波通信开始，中国电信走过了辉煌的二十年历程，在这二十年当中，电信业从默默无闻到家喻户晓，成为我国改革开放以来发展最迅猛、技术更新换代最快的行业之一，基本

8、上每过三至五年通信技术就出现一次大的飞跃，通信网也随着基础技术和系统技术的发展走向更高的层次。至九十年代后期，伴随着通信网整体水平的提高，通信电源系统也有了突飞猛进的发展。这时国家邮电局下发了关于电源设备维护改革的精神，电源设备维护改革的目的是要彻底改变传统的由维护人员日夜在机房值班看守的落后的维护方式，逐步实现通信局站电源设备的少人和无人值守；方向和措施是集中监控、集中维护。所谓通信电源集中监控就是采用计算机控制系统对分布在不同地域局站内的电源设备合理设置必要的监控点，进行遥控、遥测、遥信，实时监视设备运行参数、及时发现和处理故障，从而实现电源设备的少人和无人值守。正是电信的电源设备维护改革

9、催生了“三遥”自动化发电机组，邮电部在通信电源和空调集中监控系统技术要求中对备用柴油发电机组提出了较具体的要求，自起动方面类似与内燃机电站行业一级自动化水平，在此不多叙述；在监控方面对“三遥”提出了如下要求；遥测三相电压、三相电流、输出功率、频率（转速）、水温、油压、蓄电池电压，目的：实时、定量记录机组的三相电压、电流值，观看运行质量（三相平衡程度）；实时、定量记录机组的频率，可随时了解供电质量；实时、定量记录机组的水温、油压、电池电压，可随时了解机组运行状态。遥信工作状态（运行/停机）、工作方式（自动/手动）、ATS开关状态，电压异常、水温高、油压低、超速、起动失败、电池电压低、过载、油位低

10、报警；目的：实时了解机组的运行状态，实时、准确地对机组的故障作到迅速诊断和定位，以便维护人员及时处理。遥控开/关机，紧急停机，ATS开关转换（选项）；目的：对机组进行远距离操作。邮电部的要求从事实上成了“三遥”发电机组的标准，因为它是绝对的全球第一买家，国内外发电机组厂商纷纷义无反顾地调整自己的功能，向此要求看齐。时至今日，中国电信对发电机组的需求量已经不那么大了，但看一下目前市场上的“三遥”机组，虽然也增加了一些其他功能，而邮电部要求的功能，还是作为必备功能存在。四、国内外发机组自动化模块的现状现在是一个开放的年代，在国内市场上，既有国外品牌的各种自动化模块，又有国内的各种品牌的自动化模块。

11、国外主流产品在国内基本都能看到应用，并且以其优异的性能，和先入为主的姿态稳稳地占据着国内半壁江山；国内品牌也正如雨后春笋，以低廉的价格在国内品牌之间、以及和国外品牌展开了激烈的竞争，并迅速占有了一定的市场份额。国内外主流品牌如下。1、国外的主流产品有：DEEPSEA、THOMSON、COMAMP、MURPHY、BASLER、WOODWARD、LAVATTO、DEIF、TYCO等。2、中国大陆地区主流产品有：郑州众智、上海孚创、光明、三叶、康达、华洲、冲科、云飞等。3、中国大陆发电机组厂商自主研发的有：深圳赛瓦特、康明斯伟力等。4、中国港台地区有：台湾宏晋、香港凯讯等。五、国内外发电机组自动化模

12、块对比上面我们把自动化模块简单地分为两类是为了简单地说明功能，如果细化起来，在这两种的基础上，因功能的增减，会变形出很多种类，比如：1、手起动三保护的模块（不带电量监测、带状态指示灯）。2、不可编程的简单自起动模块（不带电量监测、带状态指示灯）。3、可编程的自起动模块（不带电量监测、带状态指示灯）。4、可编程的自起动模块（不带电量监测、带数码管显示）。5、可编程、带简单电量监测、带数码管显示的自动化模块。6、可编程、带简单电量监测、带液晶显示的自动化模块。7、可编程、带全面电量监测、带液晶显示的自动化模块。8、可编程、带全面电量监测、带液晶显示、带ATS控制的自动化模块。9、可编程、带全面电量

13、监测、带液晶显示、带ATS控制、带通信接口的自动化模块。10、可编程、带全面电量监测、带液晶显示、带ATS控制、带自动并车、带通信接口的自动化模块。上面这些分类似乎很全面，但还是不能全面描述目前市场上自动化模块的全部，我们就不一一列举。在第7种及以前的中低端产品当中，国内外产品在功能上不存在大的差异，在此我们不做太多表述，国内产品的主要劣势是稳定性和可靠性还不够高，主要优势是价格便宜。第8、9、10三种是中高端产品，前几年在国内主要还是用国外品牌的产品，近几年国内品牌异军突起，进步很快，大有迅速赶超国外品牌的趋势。附表是国外某机构对国际上有影响力的发电机组自动化模块（中高档）的功能所做的对比统

14、计表（为保持资料的完整性，没有翻译成中文），其中国内品牌列举了郑州众智，从该表列举的八个品牌可以看出，在中高端产品中，众智的综合性能还是不错的，也存在不足象没有J1939（电喷机用）、没有同步并车、没有负荷均分、没有进入发达国家所必需的某些国际质量认证等。六、举例说明目前国内外主流自动化模块的主要功能上面说了很多，但没有涉及具体产品，下面在国内知名品牌（众智、英文商标SMARTGEN）和国际知名品牌（深海、DEEPSEA）中各挑选两款市场应用批量比较大的产品，具体介绍自动化模块的功能。1、众智HGM300和深海DSE520。这两款产品均属于可编程的自起动模块（不带电量监测、带状态指示灯），两款

15、产品功能类似，主要功能表述如下（以众智HGM300为例）：三种工作模式：停机模式、自动模式和人工起动模式。指示灯指示模块的工作状态及输入、输出状态，用户可设置状态指示灯的指示意义及颜色。可设置起动机分离条件：磁电传感器测得的转速、充电发电机电压（WL或D）、发电频率。可以通过PC机测试软件设置控制器的各种延时、阈值，并对输入输出口进行定义等。四个固定开关量输入：低油压、高水温、紧急停机和远程开机输入。四个可编程开关量输入，所有开关量输入均采用光电隔离，以提高模块的抗干扰能力。四个(三个)可编程继电器输出，两个固定继电器触点输出：燃油继电器、起动继电器。完善的保护功能：发动机超速、欠速、低油压、

16、高水温、速度信号丢失、起动失败、紧急停机、充电失败、报警停机等。采用主从方式通信接口，应用MODBUS通信规约，实现发电机组的遥测、遥控和遥信功能（该接口主要用于编程）。宽范围的直流电源输入：835V。深海DSE520和众智HGM300的基本功能是一样的，只是众智为了适应中国国情，又增加了怠速控制、停机电磁铁得电停机，增加了一个继电器输出。2众智HGM820和深海DSE5320。这两款产品均属于可编程、带全面电量监测、带液晶显示、带ATS控制、带通信接口的自动化模块，两款产品功能差异比较小，主要功能表述如下（ 以众智HGM820为例）：具备市电电量监测和市电发电自动切换控制功能，特别适用于一市

17、一机构成的单机自动化系统。 以微处理器为核心，大屏幕LCD带背光中文显示，轻触按钮操作； 对柴油发电机组及市电的电参量（电压、电流、频率、功率、功率因数等）及水温、油压等实时监测； 实现柴油发电机组自动开机停机、负荷切换及报警保护功能；通过工业标准RS485通讯接口，应用ModBus通讯规约，实现柴油发电机组的“遥控、遥测、遥信”功能； 允许用户在前面板上或通过PC机对各种参数和输入输出口功能进行更改设定，同时记忆在内部FLASH存储器内，在系统掉电时也不会丢失； 具有进排风门自动控制功能； 多种温度、压力传感器可直接使用，对未知传感器参数可输入坐标点使用； 具有实时日历、时钟及运行时间累计功

18、能； 可累计发电机组电能； 多种起动成功条件可选择； 内置速度频率检测环节，可精确地判断起动成功、额定运行、超速状态； 可循环保存99组历史记录，并可在现场对记录进行查询； 供电电源范围宽(835)VDC，能适应不同的起动电池电压环境； 所有参数均采用数字化调整，摒弃了常规电位器的模拟调整方法，提高了整机的可靠性和稳定性；众智HGM820和深海DSE5320还是存在一定的差异，在上面性能对比表中已作表述，在此不再赘述。七、结束语从上面分析可以看出，功能模块化是国内外柴油发电机组自动化控制发展的现状，自动化模块的功能进一步完善和增强，是柴油发电机组自动化控制发展的趋势。模块功能的高度集成化和使用的高度灵活性，将会使柴油发电机组自动化控制系统的功能变得越来越完美、设计起来越来越简单、使用起来越来越可靠，只要我们紧跟潮流，牢牢把握柴油发电机组自动化控制的发展趋势，就一定能做出柴油发电机组自动化控制精品。