试述PLC检测柴油机转速的设计
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[摘 要]文章首先分析了三个阶段柴油机转速检测回路比较、随后针对相关问题提出了plc检测控制系统的改进设计，并提出了具体的方案已经优化设计，最后对文章进行了总结，希望给予相关人士以参考。
[关键词]可编程控制器；转速传感器；安全保护回路；断线检测
中图分类号：TH865 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0314-01
前言
柴油机的转数监控对于在柴油机安保控制系统中有着至关重要的作用，一般来讲，自从继电器控制改为PLC控制后，柴油机转速检测回路大体分为三个阶段，每一阶段都有其独特的优点，但也会随之带来一些其他阶段没有的问题，正因为如此，需要在实际工作中不断思考、试验、完善设计工作，提出新的解决问题方案，提高产品的可靠性、降低成本，实现利润最大化。
1 柴油机转速检测回路比较
柴油机转数的回路比较一般采取三个阶段进行。第一阶段，直接采用三线制转速传感器的脉冲信号经过处理后输出，接线简单、信号准确，可靠性高，但缺点是无法实现断线报警，当发生断线的时候，柴油机会发出超速停车误报警；
第二阶段，较之第一阶段的不同是，这一阶段需要使用PLC配合光耦板来检测三线制转速传感器的回路是否正常，并且采集转速信号，新增加了转速传感器断线检测功能，信号也比较准确，但缺点是从柴油机上启动电磁阀处应急启动柴油机后，控制屏没有转速信号显示，无法自动起到应有的保护作用；
第三阶段，采用PLC、两线制转速传感器以及断线检测模块这三者配合起来检测转速传感器的回路是否正常，并完成柴油机转速信号采集的功能，此回路的优点是更容易实现转速传感器断线检测和转速检测，解决了第二阶段检测回路在应急启动后没有运行信号的问题，较之于前两个阶段其检测精确度以及检测效果有了明显的提升。但是该阶段的缺点是额外增加了采购断线检测模块的成本，并且断线检测模块的故障率较高、其配套的电流型的转速传感器更容易受到外界的干扰。三种检测回路优缺点比较见表1。
2 控制系统的改进设计
2.1新方案
在控制系统的程序里面增加一个4s的脉冲信号（2s的高电平，2s的低电平）用来驱动转速切换继电器K25的线圈，在停机状态下此脉冲型号一直有效输出，且驱动K25工作用来检测柴油机是否在运行状态，如果检测到当前转速大于30r/min，则之前设定的脉冲型号将被屏蔽，K25一直处在持续检测转速的工作状态；而如果转速低于30r/min，则检测脉冲又恢复工作状态[2]。鉴于目前使用的MY4NJ型继电器的触点使用寿命约为1000万次，如果长此以往，则K25继电器的触点将会很快氧化（如果柴油机在停机状态下估计只能使用约1.5年），使用寿命会大大缩短。考虑到以上弊端，需要选用没有实际触点的固体继电器（或其他门电路功能的电气元件）替代这个MY4NJ型的K25继电器，避免实体触点频繁地动作导致触点氧化，因为固体继电器没有实际的触点，使用周期就是其设计生命周期。如图1所示，只在高电平时输出。
2.2 优化
再经过深入分析，固体继电器的“线圈”和“触点”之间可能有漏电流存在，如果有漏电流，可能会对转速传感器的信号产生有效的干扰，为了避免漏电流产生干扰，决定用光电耦合器来代替固体继电器。因为光电耦合器的特有功能：光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离，光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏（三极）管封装在一起。发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。只要光耦合器质量好，电路参数设计合理，一般故障少见。而且光耦的价格与断线报警模块相比，基本可以忽略不计。见图2光耦合器。
2.3 试验
按试验电路接线图将实物接线通电，并输入程序，将转速传感器的任意一根电缆断开，控制屏发出“转速传感器断线报警”，柴油机至150r/min后，立即给出“运行”信号，通过软件监控PLC的运行状态，确认实际转速与软件监控的转速显示基本一致[3-4]；将柴油机的转速调整到超速值后，Q0.0有输出，1K6发出超速指示。输入输出分配表见表2、表3。
表2输入分配表
3.总结
通过试验得出结论：无论在开机状态还是在停机状态下，断开速度传感器的接线后，在3s的时间内，电路发出“转速传感器断线报警”；无论在柴油机旁还是在远程位置启动柴油机，在转速达到150r/min后，试验电路给出“运行”信号；当实际转速达到所测柴油机额定转速的112%后，电路发出“超速停车”指示。这项设计确保了安保系统的可靠性，还具有如下优点：
（1）每台机节省成本600元，按年产400台机计算可以节省24万元；
（2）增强了对柴油机控制技术的自主控制能力；
（3）解决了三线制转速传感器在运行状态下断线后可能发生超速停车的问题；
（4）降低故障率，缩短调试、检修周期，节约经济开支。
参考文献
[1]隋媛媛.西门子系列PLC原理及应用[M].北京：人民邮电出版社，2009.