一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器，該控制器用于對蒸汽動(dòng)力機(jī)、增速機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，包括微處理器和電源模塊，還包括編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、油泵、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇、散熱管和油箱。該控制器以一種嵌入式控制系統(tǒng)作為核心，能監(jiān)控發(fā)電機(jī)的工作狀況并進(jìn)行智能調(diào)控，操作方便，控制簡單，易于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在蒸汽發(fā)電過程中，因蒸汽流量、溫度等參數(shù)常常不穩(wěn)定、變化幅度大，加之負(fù)載設(shè)備的啟、停等操作會(huì)引起起電機(jī)輸出端的功率變化，加大了輸出電能質(zhì)量控制的難度。上述任何一種因素的變化都會(huì)造成發(fā)電機(jī)輸出電能不穩(wěn)定，實(shí)際中通常是兩個(gè)或更多因素同時(shí)變化并相互作用，繼而使得發(fā)電機(jī)輸出電能更加不穩(wěn)定。針對這種情況，現(xiàn)有的解決方法是:通過檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速并控制蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度，以此構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)回路，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電能目的。
[0003]但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)這種發(fā)電設(shè)備控制器存在以下缺點(diǎn):
[0004](I)熱能轉(zhuǎn)換效率低。主要原因在于上述控制器采用單一變量控制結(jié)構(gòu)，例如:通過定時(shí)采樣檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，利用PID等調(diào)節(jié)算法，來調(diào)節(jié)蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而控制進(jìn)入蒸汽動(dòng)力機(jī)的氣體流量。然而蒸汽所蘊(yùn)含的內(nèi)能不僅僅與流量相關(guān)，還與溫度、壓力等參數(shù)相關(guān)，因此單一變量調(diào)節(jié)方法，不能更好地將蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)換成電能，因而導(dǎo)致其熱能轉(zhuǎn)換效率低下。
[0005](2)操作不便。主要表現(xiàn)在這種控制器在調(diào)試完成后程序中的各種控制參數(shù)相對固化，一旦蒸汽特性波動(dòng)超出原先預(yù)設(shè)定的范圍，由操作工人重新修改或調(diào)試的難度大，通常只能由專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試；個(gè)別控制器會(huì)設(shè)計(jì)操作按鍵，但因其缺乏相關(guān)的交互手段，使得非專業(yè)人員在修正控制參數(shù)時(shí)，無法準(zhǔn)確預(yù)測該參數(shù)修改而改變的控制效果，達(dá)不到理想的控制目的，更甚者會(huì)造成設(shè)備無法正常工作或引起事故。
[0006](3)管理不便。主要表現(xiàn)在:這種控制器主要針對單臺(tái)發(fā)電機(jī)組，而單獨(dú)工作具有孤立性，因此真正意義上的無人值守是不易實(shí)現(xiàn)的，一旦出現(xiàn)故障，即便控制器本身有自我保護(hù)功能，但由于其工作狀態(tài)無法被其它設(shè)備或者監(jiān)控室了解，因此會(huì)對與其相關(guān)的設(shè)備造成不可估計(jì)的損害，這點(diǎn)尤其體現(xiàn)不能斷電的負(fù)載設(shè)備上，以及使用該機(jī)組對管道蒸汽降壓的涉及以蒸汽為工作介質(zhì)的相關(guān)生產(chǎn)過程或設(shè)備上。
[0007](4)維護(hù)不便。主要表現(xiàn)在由于這種控制器在設(shè)計(jì)時(shí)便針對固定的控制對象，可能在某些功能上會(huì)留出富余的控制輸入輸出點(diǎn)，但其預(yù)留功能點(diǎn)也具有針對性，因此不便于后續(xù)為增強(qiáng)輸出電能質(zhì)量而新增或者改變的一些儀器儀表或執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備，從而無法滿足對后續(xù)功能改進(jìn)和優(yōu)化的需要；另一方面，若采用嵌入式系統(tǒng)作控制器會(huì)因器件固化在電路板上，使得出現(xiàn)電路故障時(shí)，不利于快速檢修，對工廠的生產(chǎn)造成影響。
[0008](5)不利于工廠未來的智能化升級(jí)。由于這種控制器不能向中央控制系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信息參數(shù)，也無法接受中央控制系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，這種功能上的上下“政令”不通，必將成為未來工廠智能化升級(jí)的障礙，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是:提供一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器。該控制器以一種嵌入式控制系統(tǒng)作為核心，能監(jiān)控發(fā)電機(jī)的工作狀況并進(jìn)行智能調(diào)控，操作方便，控制簡單，易于推廣應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器。該控制器用于對蒸汽動(dòng)力機(jī)、增速機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，包括微處理器和電源模塊，還包括編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、油泵、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇、散熱管和油箱；所述增速機(jī)構(gòu)安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間；
[0011]所述微處理器為整個(gè)控制器的核心部件，分別與電源模塊、編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇電連接；
[0012]所述微處理器包括單片機(jī)、通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/O接口及高速I/o接口 ；所述通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/O接口及高速I/O接口分別與單片機(jī)的引腳電連接；所述單片機(jī)通過內(nèi)部編程設(shè)定，將單片機(jī)的各個(gè)引腳重新規(guī)劃定義，使之與通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/o接口及高速I/O接口匹配；
[0013]所述通訊總線模塊是微處理器與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，包含3種通訊接口，具體為RS232、RS485和CAN總線接口 ；其中RS232接口與控制面板的觸控屏電連接，RS485接口與監(jiān)測儀電連接，CAN總線與工廠現(xiàn)場CAN總線電連接；
[0014]所述模擬量處理模塊包括I號(hào)模擬輸入、2號(hào)模擬輸入和模擬輸出，其中I號(hào)模擬輸入和2號(hào)模擬輸入均為4路12bit、最高響應(yīng)采樣頻率為lOOKsps的ADC轉(zhuǎn)換通道，模擬輸出為2路12bit的DAC模擬輸出轉(zhuǎn)換通道；所述I號(hào)模擬輸入的通道分別與溫度傳感器、濕度傳感器連接電連接；模擬輸出的一路通道與流量調(diào)節(jié)閥電連接；
[0015]所述普通I/O接口包括八組共32路I/O通道，每組接口 4路I/O通道；每組接口可自由定義為輸入端口或者輸出端口，將其中一組接口定義為輸出端口，分別與電機(jī)、風(fēng)扇、聲光報(bào)警器、工作狀態(tài)指示燈電連接；將另一組接口定義為輸入端口，其中一路通輸入道與模式選擇開關(guān)電連接；
[0016]所述高速I/O接口包括6路可編程的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、捕捉/比較模塊通道，其中一路通道與編碼器電連接；
[0017]所述電源模塊一端與外部供電連接，另一端與微處理器連接，提供24V、5V和3.3V的三種直流電源；
[0018]所述編碼器安裝在發(fā)電機(jī)的軸端，所述流量調(diào)節(jié)閥安裝在蒸汽輸進(jìn)管道上，所述溫度傳感器為兩個(gè)，分別為I號(hào)溫度傳感器和2號(hào)溫度傳感器，安裝于蒸汽動(dòng)力機(jī)內(nèi)部兩側(cè)的齒輪箱內(nèi)；
[0019]所述濕度傳感器為兩個(gè)，分別為I號(hào)濕度傳感器和2號(hào)濕度傳感器，分別安裝于蒸汽動(dòng)力機(jī)內(nèi)的蒸汽入口與蒸汽出口；
[0020]所述監(jiān)測儀連接發(fā)電機(jī)的電壓輸出端；所述電機(jī)與油泵連接；所述油泵通過管道一端與油箱連接，另一端與蒸汽動(dòng)力機(jī)一側(cè)的齒輪箱連接；所述油箱與蒸汽動(dòng)力機(jī)另一側(cè)的齒輪箱通過管道連通；所述蒸汽動(dòng)力機(jī)的兩齒輪箱之間有管道連通；所述散熱管安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)與油箱之間的管道上，風(fēng)扇安裝在散熱管附近；
[0021]所述控制面板包括電源指示燈、工作狀態(tài)指示燈、聲光報(bào)警器、啟動(dòng)按鈕、急停按鈕、工作模式選擇按鈕和觸控屏；所述電源指示燈與控制器的外部供電連接；所述啟動(dòng)按鈕受急停按鈕限制，為當(dāng)啟動(dòng)急停按鈕被按下后，操作無效，同時(shí)上電完成后操作無效，只有在斷電時(shí)，急停按鈕抬起的情況下有效。
[0022]本技術(shù)的實(shí)施具有以下效果:
[0023](I)提高熱能轉(zhuǎn)化效率。微處理器定時(shí)獲取編碼器采集的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，通時(shí)通過RS485接口獲取監(jiān)測儀監(jiān)測到的輸出電能的電壓、電流、和功率等信息，并將上述參量耦合到多參數(shù)的PID調(diào)節(jié)算法中，同時(shí)通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電能的電參量關(guān)系與監(jiān)測儀獲得電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行對照檢測，排除采集數(shù)據(jù)的偶然誤差，調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)的開度，進(jìn)而控制發(fā)電機(jī)輸出電能的質(zhì)量。由于監(jiān)測儀能夠測得輸出的功率變化，此參數(shù)能夠反映負(fù)載功率的變化，可用于快速調(diào)節(jié)蒸汽的進(jìn)氣流量，再通過轉(zhuǎn)速，電壓等參數(shù)的精確調(diào)節(jié)作用，使得發(fā)電機(jī)組既能快速響應(yīng)負(fù)載變化又能精確控制輸出電能質(zhì)量，從而提高了提高熱能轉(zhuǎn)化效率。
[0024](2)操作方便。通過操作面板上觸控屏，操作人員可以完成與控制器的人機(jī)交互。觸控屏上除顯示當(dāng)前發(fā)電機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)信息等還設(shè)計(jì)有參數(shù)調(diào)節(jié)對話框，并在操作人員設(shè)置或者修改參數(shù)時(shí)提供幫助信息，該幫助信息為設(shè)計(jì)者在調(diào)試中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，涵蓋該參數(shù)的調(diào)節(jié)方法，對系統(tǒng)的影響，以及如何驗(yàn)證參數(shù)設(shè)置是否生效等方法的介紹說明，每個(gè)參數(shù)都有極限范圍的限制，這是處于安全因素而考慮的，一般操作人員無法改限制范圍，這既便于非專業(yè)人員調(diào)試修改，又便于其對設(shè)備了解。
[0025](3)管理方便。該控制器同時(shí)設(shè)計(jì)了 RS232、RS485和CAN總線通訊接口。RS232通訊模塊主要與觸控屏進(jìn)行通訊，當(dāng)然在省去觸控屏的情況下可用于其他信息的管理使用；RS485通訊模塊主要負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)周邊的儀器儀表數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備管理，同時(shí)可以使該發(fā)電作為單個(gè)工廠設(shè)備被工廠中央控制系統(tǒng)控制，或者與其多臺(tái)發(fā)電機(jī)組協(xié)同工作。CAN總線與RS485總線作用類似，在本控制器中是預(yù)留的通信功能。豐富的通信功能，既能滿足本機(jī)控制的需要，同時(shí)又可方便的被工廠現(xiàn)有的控制總線識(shí)別和管理，其狀態(tài)可實(shí)時(shí)地被高層管理控制系統(tǒng)掌握，做到智能化控制，利于整個(gè)工廠的多設(shè)備協(xié)同工作。同時(shí)又能獨(dú)立自主的運(yùn)行，或者作為更高級(jí)管理系統(tǒng)，管理發(fā)電機(jī)的負(fù)載設(shè)備等。
[0026](4)維護(hù)方便。該控制器在設(shè)計(jì)之初便考慮到使用中維護(hù)因素，因此所有功能均按最小控制單位進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，即為可插拔控制模塊，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際要求選出多種功能塊，將其組合安裝到控制基板上，即完成控制系統(tǒng)的搭建；這種方式既滿足當(dāng)前控制功能的需求，又不會(huì)造成功能的浪費(fèi)，同時(shí)還能滿足未來的控制對象更換，或者升級(jí)換代的需求。使用中故障發(fā)生后即可拔出原有功能塊后安裝新的功能塊即可立即使用，十分方便。
[0027](5)利于工廠未來的智能化升級(jí)。由于這種控制器具有多種協(xié)議的通訊總線，因此既能向中央控制系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信息參數(shù)，也可接受中央控制系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，便于工廠的智能化管理或者升級(jí)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明蒸汽發(fā)電機(jī)控制器一種實(shí)施例的微處理器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明蒸汽發(fā)電機(jī)控制器一種實(shí)施例的工作現(xiàn)場設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明蒸汽動(dòng)力機(jī)控制器一種實(shí)施例的工作流程示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0031 ] 下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
[0032]本發(fā)明設(shè)計(jì)的蒸汽發(fā)電機(jī)控制器(簡稱控制器，參見圖1-3)，用于對蒸汽動(dòng)力機(jī)13、增速機(jī)構(gòu)14和發(fā)電機(jī)15進(jìn)行調(diào)控，其特征在于:該控制器包括微處理器I和電源模塊12，還包括編碼器2、流量調(diào)節(jié)閥3、監(jiān)測儀4、溫度傳感器5、濕度傳感器6、油泵7、電機(jī)8、控制面板9、風(fēng)扇10、散熱管11和油箱16 ;所述增速機(jī)構(gòu)14安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)13與發(fā)電機(jī)15之間；
[0033]所述微處理器I為整個(gè)控制器的核心部件，分別與電源模塊12、編碼器2、流量調(diào)節(jié)閥3、監(jiān)測儀4、溫度傳感器5、濕度傳感器6、電機(jī)8、控制面板9、風(fēng)扇10電連接；
[0034]所述微處理器I包括單片機(jī)101、通訊總線模塊102、模擬量處理模塊103、普通I/O接口 104及高速I/O接口 105，其負(fù)責(zé)處理所有傳感器及儀表數(shù)據(jù)，并向執(zhí)行任務(wù)部件發(fā)出控制指令，同時(shí)負(fù)責(zé)向其他設(shè)備或者系統(tǒng)發(fā)送本身狀態(tài)信息和接受指令；所述單片機(jī)101的型號(hào)為C8051F040，通過內(nèi)部編程設(shè)定，將單片機(jī)101的各個(gè)引腳重新規(guī)劃定義，使之與通訊總線模塊102、模擬量處理模塊103、普通I/O接口 104及高速I/O接口 105匹配；
[0035]所述通訊總線模塊102是微處理器I與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，包含3種通訊接口，具體為RS232、RS485和CAN總線接口 ；其中RS232接口與控制面板9的觸控屏電97連接，RS485接口與監(jiān)測儀4電連接，CAN總線與工廠現(xiàn)場CAN總線電連接；
[0036]所述模擬量處理模塊103包括I號(hào)模擬輸入、2號(hào)模擬輸入和模擬輸出，其中I號(hào)模擬輸入和2號(hào)模擬輸入均為4路12bit、最高響應(yīng)采樣頻率為lOOKsps的ADC轉(zhuǎn)換通道，模擬輸出為2路12bit的DAC模擬輸出轉(zhuǎn)換通道；所述I號(hào)模擬輸入的通道分別與I號(hào)溫度傳感器51、2號(hào)溫度傳感器52、I號(hào)濕度傳感器61、2號(hào)濕度傳感器連接62電連接；模擬輸出的一路通道與流量調(diào)節(jié)閥3電連接；
[0037]所述普通I/O接口 104包括八組共32路I/O通道，每組接口 4路I/O通道；每組接口可自由定義為輸入端口或者輸出端口，將其中一組接口定義為輸出端口，分別與電機(jī)
8、風(fēng)扇10、聲光報(bào)警器93、工作狀態(tài)指示燈92電連接；將另一組接口定義為輸入端口，其中一路通輸入道與模式選擇96開關(guān)電連接，其余端口作為預(yù)留端口 ；
[0038]所述高速I/O接口 105包括6路可編程的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、捕捉/比較模塊通道，其一路通道與編碼器2電連接，其余通道預(yù)留；
[0039]所述電源模塊11 一端與外部供電連接，另一端與微處理器I連接，提供24V、5V和
3.3V的三種直流電源；其為單片機(jī)101提供3.3V的工作電源，為通訊總線模塊102、模擬量處理模塊103及高速I/O接口 105提供5V電源，為普通I/O接口 104提供24V電源；
[0040]所述編碼器2安裝在發(fā)電機(jī)15的軸端，將發(fā)電機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度信息轉(zhuǎn)變成頻率信號(hào)以脈沖的方式通過高速I/o接口 104的一路通道輸送給單片機(jī)101 ;所述編碼器的型號(hào)為 T印S3806G-300BM-C526 ；
[0041]所述流量調(diào)節(jié)閥3安裝在蒸汽輸進(jìn)管道上，接受單片機(jī)101的信號(hào)來控制閥門的開度，調(diào)節(jié)通過閥門處的蒸汽流量，達(dá)到間接調(diào)節(jié)輸出電能質(zhì)量的目的，所述流量調(diào)節(jié)閥3為電動(dòng)單座調(diào)節(jié)閥；
[0042]所述溫度傳感器5為兩個(gè)，分別為I號(hào)溫度傳感器51和2號(hào)溫度傳感器52，安裝于蒸汽動(dòng)力機(jī)13內(nèi)部兩側(cè)的齒輪箱內(nèi)，分別與模擬量處理模塊102的I號(hào)模擬輸入兩路模擬輸入通道電連接，用于保證蒸汽動(dòng)力機(jī)工作在安全的溫度環(huán)境下；所述溫度傳感器的型號(hào)為PTlOO ；
[0043]所述濕度傳感器6為兩個(gè)，分別為I號(hào)濕度傳感器61和2號(hào)濕度傳感器62，安裝于蒸汽動(dòng)力機(jī)13內(nèi)的蒸汽入口與蒸汽出口，分別與模擬量處理模塊102的I號(hào)模擬輸入的兩路通道電連接，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測蒸汽在入口處和出口處的濕度，通過轉(zhuǎn)換的數(shù)值與設(shè)定的閾值比較來監(jiān)測蒸汽動(dòng)力機(jī)在運(yùn)行過程中是否發(fā)生泄露；所述濕度傳感器6的型號(hào)為GY-HCTM204 ；
[0044]所述監(jiān)測儀4連接發(fā)電機(jī)15的電壓輸出端，監(jiān)測發(fā)電機(jī)15發(fā)出電能的電壓、頻率、有功功率、無功功率等電參量信息，與通訊總線模塊101的RS485接口電連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，用于反饋調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥3的開度；所述監(jiān)測儀4的型號(hào)為GB-YP100TY ；
[0045]所述電機(jī)8與油泵7連接并為其提供工作動(dòng)力；所述油泵7通過管道一端與油箱16連接，另一端與蒸汽動(dòng)力機(jī)13 —側(cè)的齒輪箱連接；所述油箱16用于裝油劑，與蒸汽動(dòng)力機(jī)13另一側(cè)的齒輪箱通過管道連通；所述蒸汽動(dòng)力機(jī)13的兩齒輪箱之間有管道連通；油泵7采用主動(dòng)循環(huán)的工作方式將油劑在蒸汽動(dòng)力機(jī)13的齒輪箱與油箱16之間進(jìn)行循環(huán)回流，把蒸汽動(dòng)力機(jī)13的轉(zhuǎn)子和機(jī)殼產(chǎn)生的熱量向外釋放；
[0046]所述散熱管11安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)13與油箱16之間的管道上；所述風(fēng)扇10安裝在散熱管11附近；所述風(fēng)扇9與普通I/O接口 103的一路輸出通道電連接，接收微處理器I的啟、停信號(hào)并動(dòng)作；當(dāng)風(fēng)扇9啟動(dòng)后，加速散熱管11周圍空氣流動(dòng)，使其中油劑的熱量快速向空氣中釋放；
[0047]所述控制面板9包括電源指示燈91、工作狀態(tài)指示燈92、聲光報(bào)警器93、啟動(dòng)按鈕94、急停按鈕95、工作模式選擇按鈕96、觸控屏97 ;所述控制面板9中觸控屏97用于機(jī)組工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)的顯示以及接受操作人員的輸入的參數(shù)和控制指令，其主要作用是用于人機(jī)交互，與通訊總線模塊101中的RS232接口連接；所述電源指示燈91與控制器的外部供電連接，用于顯示當(dāng)前機(jī)組外接電源的狀態(tài)；所述工作狀態(tài)指示燈92用于指示當(dāng)前機(jī)組的工作模式(自動(dòng)運(yùn)行或調(diào)試運(yùn)行)；所述聲光報(bào)警器93用于機(jī)組異常工作狀態(tài)的警示目的；所述啟動(dòng)按鈕94用于整個(gè)控制器的初始上電操作，受急停按鈕95限制，為當(dāng)啟動(dòng)急停按鈕95被按下后，操作無效，同時(shí)上電完成后操作無效，只有在斷電時(shí)，急停按鈕95抬起的情況下有效；所述急停按鈕95用于緊急情況時(shí)的斷電保護(hù)，一旦被按下整個(gè)系統(tǒng)關(guān)斷電源；所述工作模式選擇按鈕96，用于切換機(jī)組的工作模式，與普通I/O接口 103的一路輸入通道電連接。
[0048]本發(fā)明蒸汽發(fā)電機(jī)控制器工作原理與工作過程為:正常連接各電源線路和控制線路后，松開急停按鈕95，按下啟動(dòng)按鈕94，整個(gè)控制器得電，進(jìn)入準(zhǔn)備階段，與此同時(shí)控制器的微處理器I完成上電初始化；觸控屏97完成初始化啟動(dòng)后，進(jìn)行工作狀態(tài)確認(rèn)程序，包括工作模式選擇按鈕96的旋動(dòng)、參數(shù)檢查等操作,此階段為發(fā)電機(jī)15啟動(dòng)準(zhǔn)備階段；啟動(dòng)后機(jī)組進(jìn)入工作狀態(tài)；微處理器I向流量調(diào)節(jié)閥3發(fā)出開啟信號(hào)，此時(shí)蒸汽通過蒸汽動(dòng)力機(jī)13，進(jìn)其工作腔，膨脹做工，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子將扭矩傳遞給增速機(jī)構(gòu)14，將轉(zhuǎn)速增大，然后將扭矩傳遞給發(fā)電機(jī)15，發(fā)電機(jī)15旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能；編碼器2測得發(fā)電機(jī)15轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)監(jiān)測儀4測得相關(guān)電參量、轉(zhuǎn)速信號(hào)和電參量信號(hào)定時(shí)傳輸給微處理器I ;微處理器I對上述信息處理，將計(jì)算結(jié)果輸送給流量調(diào)節(jié)閥3，流量調(diào)節(jié)閥3進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，此階段為蒸汽流量調(diào)節(jié)；流量調(diào)節(jié)閥3的動(dòng)作將改變進(jìn)入蒸汽動(dòng)力機(jī)13的蒸汽能量，繼而影響其輸出扭矩，最終影響發(fā)電機(jī)15輸出的電能，以此構(gòu)成閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)，周而復(fù)始地運(yùn)行；在此調(diào)節(jié)運(yùn)行過程中，來自I號(hào)溫度傳感器51和2號(hào)溫度傳感器52的數(shù)據(jù)將被采集，此階段為機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信息獲取過程，微處理器I將根據(jù)上述信息判斷，散熱狀態(tài)是否良好，決定是否開啟油泵7進(jìn)行強(qiáng)制散熱，是否開啟風(fēng)扇10加快散熱，此即為有油劑循環(huán)散熱控制；同時(shí)I號(hào)濕度傳感器61和2號(hào)濕度傳感器62的數(shù)據(jù)也將被采集，微處理器I通過比較由觸控屏97設(shè)置的泄露閾值來判斷是否發(fā)生泄露，如果發(fā)生則需要立即關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥3，并開啟聲光報(bào)警器93 ;如果機(jī)組運(yùn)行良好則工作狀態(tài)指示燈92指示顯示為綠色，否則為紅色；急停按鈕95用于意外情況下的處理操作。
[0049]本實(shí)施例僅為本發(fā)明裝置的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例，并不用來作為權(quán)利要求的限制，凡在本發(fā)明的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單的模仿、改造，均在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0050]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器，用于對蒸汽動(dòng)力機(jī)、增速機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，其特征在于:該控制器包括微處理器和電源模塊，以及編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、油泵、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇、散熱管和油箱；所述增速機(jī)構(gòu)安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間； 所述微處理器為整個(gè)控制器的核心部件，分別與電源模塊、編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、電機(jī)、控制面板和風(fēng)扇電連接； 所述微處理器包括單片機(jī)、通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/o接口及高速I/O接口 ；所述通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/o接口及高速I/O接口分別與單片機(jī)的引腳電連接；所述單片機(jī)通過內(nèi)部編程設(shè)定，將單片機(jī)的各個(gè)引腳重新規(guī)劃定義，使之與通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/o接口及高速I/O接口匹配； 所述通訊總線模塊是微處理器與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，包含3種通訊接口，具體為RS232、RS485和CAN總線接口；其中RS232接口與控制面板的觸控屏電連接，RS485接口與監(jiān)測儀電連接，CAN總線與工廠現(xiàn)場CAN總線電連接； 所述模擬量處理模塊包括I號(hào)模擬輸入、2號(hào)模擬輸入和模擬輸出，其中I號(hào)模擬輸入和2號(hào)模擬輸入均為4路12bit、最高響應(yīng)采樣頻率為lOOKsps的ADC轉(zhuǎn)換通道，模擬輸出為2路12bit的DAC模擬輸出轉(zhuǎn)換通道；所述I號(hào)模擬輸入的通道分別與溫度傳感器、濕度傳感器連接電連接；模擬輸出的一路通道與流量調(diào)節(jié)閥電連接； 所述普通I/O接口包括八組，共32路I/O通道，每組接口 4路I/O通道；每組接口可自由定義為輸入端口或者輸出端口，將其中一組接口定義為輸出端口，分別與電機(jī)、風(fēng)扇、聲光報(bào)警器、工作狀態(tài)指示燈電連接；將另一組接口定義為輸入端口，其中一路通輸入道與模式選擇開關(guān)電連接； 所述高速I/O接口包括6路可編程的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、捕捉/比較模塊通道，其中一路通道與編碼器電連接； 所述電源模塊一端與外部供電連接，另一端與微處理器連接，提供24V、5V和3.3V的三種直流電源； 所述編碼器安裝在發(fā)電機(jī)的軸端，所述流量調(diào)節(jié)閥安裝在蒸汽輸進(jìn)管道上；所述溫度傳感器為兩個(gè)，分別為I號(hào)溫度傳感器和2號(hào)溫度傳感器，分別安裝于蒸汽動(dòng)力機(jī)內(nèi)部兩側(cè)的齒輪箱內(nèi)； 所述濕度傳感器為兩個(gè)，分別為I號(hào)濕度傳感器和2號(hào)濕度傳感器，分別安裝于蒸汽動(dòng)力機(jī)內(nèi)的蒸汽入口與蒸汽出口； 所述監(jiān)測儀連接發(fā)電機(jī)的電壓輸出端；所述電機(jī)與油泵連接；所述油泵通過管道一端與油箱連接，另一端與蒸汽動(dòng)力機(jī)一側(cè)的齒輪箱連接；所述油箱與蒸汽動(dòng)力機(jī)另一側(cè)的齒輪箱通過管道連通；所述蒸汽動(dòng)力機(jī)的兩齒輪箱之間有管道連通；所述散熱管安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)與油箱之間的管道上，風(fēng)扇安裝在散熱管附近； 所述控制面板包括電源指示燈、工作狀態(tài)指示燈、聲光報(bào)警器、啟動(dòng)按鈕、急停按鈕、工作模式選擇按鈕和觸控屏；所述電源指示燈與控制器的外部供電連接；所述啟動(dòng)按鈕受急停按鈕限制，為當(dāng)啟動(dòng)急停按鈕被按下后，操作無效，同時(shí)上電完成后，操作無效；只有在斷電時(shí)，急停按鈕抬起的情況下，操作有效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)電機(jī)控制器，其特征在于:所述單片機(jī)的型號(hào)為C8051F040 ;所述編碼器的型號(hào)為T印S3806G-300BM-C526 ;所述流量調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)單座調(diào)節(jié)閥；所述溫度傳感器的型號(hào)為PTlOO ;所述濕度傳感器的型號(hào)為GY-HCTM204 ;所述監(jiān)測儀的型號(hào)為GB-YP10TY。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK104199317SQ201410331027
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月12日
【發(fā)明者】肖艷軍, 李永聰, 姜云峰, 張賀 申請人:河北工業(yè)大學(xué)