發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器及其控制方法。包括MCU、I/O控制電路、通信單元、人機(jī)交互單元、存儲(chǔ)單元和電源單元，I/O口控制電路連接至傳感器檢測(cè)單元、執(zhí)行單元和32位可重定義I/O口；所述傳感器檢測(cè)單元包括機(jī)油壓力傳感器、柴油液位傳感器、冷卻水溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、三通道電流傳感器、三通道市電電壓傳感器、三通道發(fā)電機(jī)電壓傳感器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；所述執(zhí)行單元包括發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)、緊急停車按鈕、噴油泵執(zhí)行器、冷卻液高水溫開(kāi)關(guān)、低機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)、外部鎖定開(kāi)關(guān)和斷路器合閘與斷開(kāi)控制器。本發(fā)明不但可以降低人工成本，且大大提高產(chǎn)品可靠性。
【專利說(shuō)明】發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]柴油發(fā)電機(jī)組與燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱發(fā)電機(jī)組)以其重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度大廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)中，市場(chǎng)上出售的發(fā)電機(jī)組由四大部分組成，發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，控制系統(tǒng)，外圍支撐系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，發(fā)電機(jī)把發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電能，發(fā)電機(jī)組在控制系統(tǒng)的控制下進(jìn)行工作，外圍支撐系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的工作起支撐作用。
[0003]發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)組的工作中非常重要，如果把發(fā)電機(jī)組比作一個(gè)人的話，發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)就相當(dāng)于人的“大腦”。發(fā)電機(jī)組發(fā)電功能的發(fā)揮全靠控制系統(tǒng)這個(gè)“大腦”來(lái)控制指揮。從整個(gè)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程來(lái)看，發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)經(jīng)歷了三代，第一代的純機(jī)械式控制系統(tǒng)，第二代的電氣化控制系統(tǒng)，第三代的無(wú)人值守型具備遠(yuǎn)程控制的控制系統(tǒng)。功能由單一到全面，結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。第三代發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是以發(fā)電機(jī)組控制器為核心，外加繼電器，保險(xiǎn)絲，接線端子排，各傳感器以及執(zhí)行器、通信接口，以及把上述各部分聯(lián)接起來(lái)的大量控制聯(lián)接導(dǎo)線。目前廣泛使用的發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)是第三代控制系統(tǒng)。
[0004]這種傳統(tǒng)的以控制器為核心的控制系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)運(yùn)輸、用戶使用、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)存在如下問(wèn)題:
(1)在發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)制造構(gòu)成中，大量的控制聯(lián)接導(dǎo)線造成發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，費(fèi)材料，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組控制器上面的聯(lián)接的傳感器有機(jī)油壓力傳感器，高水溫傳感器，三相電流互感器、三相電壓監(jiān)測(cè)導(dǎo)線、蓄電池電壓監(jiān)測(cè)導(dǎo)線、燃料液位傳感器，這些傳感器必須通過(guò)導(dǎo)線與控制器相聯(lián)，因傳統(tǒng)控制器輸出數(shù)字量的功率限制，必須外接繼電器來(lái)擴(kuò)大輸出功率控制發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)與發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。這些都大大增加控制器外部的器件數(shù)量與導(dǎo)線數(shù)量，導(dǎo)致為完成控制系統(tǒng)的制造工作，花費(fèi)電工大量工時(shí)，花費(fèi)大量導(dǎo)線材料，從企業(yè)的角度考慮一方面增加了發(fā)電機(jī)組的材料制造成本。另外一個(gè)方面導(dǎo)致企業(yè)必須使用高素質(zhì)的電工才能完成布線，從而提高了工人要求，增加了人工花費(fèi)，提高了產(chǎn)品成本，增加了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。
[0005](2)大大降低了產(chǎn)品的可靠性，大量外部繼電器，布線，以及接線端子的使用，使產(chǎn)品變得非常復(fù)雜，這些大量復(fù)雜的產(chǎn)品大大降低了產(chǎn)品的可靠性，任何一根導(dǎo)線的接線端子如果脫落或者任何一個(gè)繼電器損壞，那么將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電機(jī)組無(wú)法使用，而導(dǎo)線接線端子在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過(guò)程中最容易出現(xiàn)問(wèn)題。發(fā)電機(jī)組在工作過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)頻率高、振幅大，這些都會(huì)導(dǎo)致繼電器引腳容易松動(dòng)損壞。以上這些都大大降低了發(fā)電機(jī)組的可靠性。從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組不可預(yù)見(jiàn)的故障增多。
[0006](3)增加了售后維修服務(wù)的難度與售后服務(wù)的成本，不同品牌發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)組外部布線不同，而不同用戶對(duì)發(fā)電機(jī)組功能需求不同，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)組的外部布線的不同，外部布線不同導(dǎo)致了售后維修人員工作的繁瑣與復(fù)雜，大部分的發(fā)電機(jī)組的故障出現(xiàn)在控制系統(tǒng)的故障上面，而目前廣泛使用的第三代發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)無(wú)法對(duì)自身故障進(jìn)行自檢，導(dǎo)致了一個(gè)簡(jiǎn)單故障問(wèn)題，而售后人員必須得長(zhǎng)途出差到目的地進(jìn)行簡(jiǎn)單的維修處理工作。大量增加企業(yè)的售后服務(wù)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種降低人工成本，且大大提高產(chǎn)品可靠性，控制系統(tǒng)內(nèi)部故障自動(dòng)診斷技術(shù)與自動(dòng)修復(fù)技術(shù)的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器及其控制方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，包括MCU及與該MCU連接的I/O控制電路、通信單元、人機(jī)交互單元、存儲(chǔ)單元和用于為整個(gè)系統(tǒng)供電的電源單元，所述I/O 口控制電路連接至傳感器檢測(cè)單元和執(zhí)行單元，所述I/O 口控制電路還連接有32位可重定義I/O 口，其中，所述32位可重定義I/O 口中，16位為輸出，16位為輸入，且16位輸入中有4位為模擬量輸入，12位為開(kāi)關(guān)量輸入；
所述MCU用于控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，其由兩塊CPU組成，且能夠?qū)崿F(xiàn)工作與休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，即其中一 CPU工作時(shí)，另一 CPU處于冗余備份狀態(tài)；
所述傳感器檢測(cè)單元包括機(jī)油壓力傳感器、燃油液位傳感器、冷卻水溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、三通道電流傳感器、三通道市電電壓傳感器、三通道發(fā)電機(jī)電壓傳感器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；
所述執(zhí)行單元包括發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)執(zhí)行器、緊急停車按鈕、噴油泵執(zhí)行器、冷卻液高水溫開(kāi)關(guān)、低機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)、外部鎖定開(kāi)關(guān)和斷路器合閘與斷開(kāi)控制器；
所述通信單元用于實(shí)現(xiàn)MCU與外部終端設(shè)備的通信，該通信單元包括通信模塊及與該通信模塊連接的通信端口；
所述人機(jī)交互單元包括聲光告警模塊、用于顯示發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)及圖形的顯示模塊和輸入模塊；
所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)曲線及用戶設(shè)置。
[0009]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述CPU采用STM32F407VET6芯片，并配置有RAM和FLASH。
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述通信端口包括USB串口、485串口、INTERNET網(wǎng)絡(luò)串口、藍(lán)牙通信串口和WIFI通信串口。
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述顯示模塊采用7寸TFT彩屏，所述輸入模塊為一鍵盤輸入模塊，該鍵盤輸入模塊采用銀漿空氣泡沫鍵盤。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)單元包括一存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器采用24LC512存儲(chǔ)芯片。
[0013]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述電源單元包括蓄電池及與該蓄電池連接的電源模塊。
[0014]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器具有自檢及自修復(fù)功能，其實(shí)現(xiàn)原理為:所述MCU檢測(cè)I/O 口工作情況，若I/O 口工作異常，MCU通過(guò)I/O 口控制電路將正常I/O 口功能配置為與異常I/O所要實(shí)現(xiàn)的功能，并通過(guò)I/O 口控制電路實(shí)現(xiàn)I/O 口切換與外設(shè)電路的連接。
[0015]本發(fā)明還提供了一種采用如上述所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的控制方法包括如下步驟， 步驟s1:系統(tǒng)上電，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置；
步驟S2:用戶通過(guò)本地輸入模塊或通過(guò)遠(yuǎn)程終端，選擇發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的工作模式及工作參數(shù)，并啟動(dòng)；所述工作模式包括自動(dòng)、停止和手動(dòng)模式；
步驟S3:發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器延時(shí)2s，然后，控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；
步驟S4:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)換的20%時(shí)，停止發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器控制所述噴油泵執(zhí)行器打開(kāi)噴油泵，控制噴油泵的噴油量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并以怠速運(yùn)行30s ；
步驟S5:根據(jù)所述步驟S2設(shè)置的工作模式及工作參數(shù)，使得發(fā)電機(jī)組在50HZ或60HZ進(jìn)行工作，檢測(cè)發(fā)電機(jī)的機(jī)油壓力、冷卻水溫度、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油液位、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并在顯示模塊上顯示各數(shù)據(jù)；
步驟S6:當(dāng)用戶通過(guò)本地輸入模塊或通過(guò)遠(yuǎn)程終端停止系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器通過(guò)噴油泵執(zhí)行器減少噴油泵的噴油量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。
[0016]在本發(fā)明實(shí)施例中，還包括執(zhí)行發(fā)電機(jī)組保護(hù)以及屏幕顯示控制方法，其具體步驟如下:
步驟一:系統(tǒng)初始化后，各傳感器所連接的I/o 口控制電路均獲得各連接傳感器輸入的參數(shù)；
步驟二:MCU內(nèi)部的各CPU將各傳感器參數(shù)傳遞到MCU內(nèi)部的RAM中相應(yīng)地址空間，并將相應(yīng)RAM地址空間獲得數(shù)據(jù)顯示于顯示模塊上；
步驟三:CPU遍歷內(nèi)存中各傳感器的參數(shù)，并將其與FLASH存儲(chǔ)器中用戶設(shè)置的參數(shù)作比較，若傳感器的參數(shù)超過(guò)設(shè)置的參數(shù)范圍時(shí)，CPU通過(guò)I/O 口控制電路發(fā)出告警或者停機(jī)運(yùn)行，繼續(xù)比較。
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例中，還包括控制系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)與I/O 口功能復(fù)用控制方法，其具體步驟如下:
步驟(1):系統(tǒng)初始化后，I/O 口控制電路自檢各I/O 口輸入的反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)輸入到MCU內(nèi)部的中斷單元，當(dāng)信號(hào)超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)向CPU發(fā)出中斷；
步驟(2):CPU響應(yīng)中斷信號(hào)，進(jìn)行I/O 口電路功能轉(zhuǎn)移復(fù)用；
步驟(3):CPU成功進(jìn)行I/O 口電路功能轉(zhuǎn)移復(fù)用后，在記錄中備份數(shù)據(jù)，然后向外界傳輸此信息；保證問(wèn)題I/O 口控制電路不用拆除信號(hào)線就能可靠使用。
[0018]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明大幅度降低發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的制造成本，不但可以降低人工安裝成本，而且可以大幅度減少材料消耗，從而降低材料成本，同時(shí)還可以減少發(fā)電機(jī)生產(chǎn)周期以及大大降低控制系統(tǒng)安裝電工的技術(shù)要求；
(2)本發(fā)明大幅度提高產(chǎn)品的可靠性，減小產(chǎn)品故障率；本發(fā)明可以把外部繼電器以及保險(xiǎn)絲減少100%，接線端子以及導(dǎo)線減少90% ；
(3)減少售后服務(wù)維修成本與售后服務(wù)要求，本發(fā)明具有控制系統(tǒng)故障自檢功能，I/O口自動(dòng)復(fù)用備份功能，出現(xiàn)問(wèn)題的信息故障點(diǎn)能夠自行I/O 口復(fù)用配置；大大降低了售后服務(wù)維修成本；
(4)本產(chǎn)品不僅滿足單機(jī)控制要求，還能夠滿足并機(jī)控制要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的硬件框圖。
[0020]圖2為本發(fā)明發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器控制方法流程圖。
[0021]圖3為本發(fā)明執(zhí)行發(fā)電機(jī)組保護(hù)以及屏幕顯示控制方法流程圖。
[0022]圖4為本發(fā)明控制系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)與I/O 口功能復(fù)用控制方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一種發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，包括MCU及與該MCU連接的I/O控制電路、通信單元、人機(jī)交互單元、存儲(chǔ)單元和用于為整個(gè)系統(tǒng)供電的電源單元(所述電源單元包括蓄電池及與該蓄電池連接的電源模塊)，所述I/o 口控制電路連接至傳感器檢測(cè)單元和執(zhí)行單元，所述I/o 口控制電路還連接有32位可重定義I/O 口，其中，所述32位可重定義I/O 口中，16位為輸出，16位為輸入，且16位輸入中有4位為模擬量輸入，12位為開(kāi)關(guān)量輸入;
所述MCU用于控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，其由兩塊CPU組成，且能夠?qū)崿F(xiàn)工作與休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，即其中一 CPU工作時(shí)，另一 CPU處于冗余備份狀態(tài)；所述CPU采用STM32F407VET6芯片，并配置有RAM和FLASH;
所述傳感器檢測(cè)單元包括機(jī)油壓力傳感器、燃油液位傳感器、冷卻水溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、三通道電流傳感器、三通道市電電壓傳感器、三通道發(fā)電機(jī)電壓傳感器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；
所述執(zhí)行單元包括發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)執(zhí)行器、緊急停車按鈕、噴油泵執(zhí)行器、冷卻液高水溫開(kāi)關(guān)、低機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)、外部鎖定開(kāi)關(guān)和斷路器合閘與斷開(kāi)控制器；
所述通信單元用于實(shí)現(xiàn)MCU與外部終端設(shè)備的通信，該通信單元包括通信模塊及與該通信模塊連接的通信端口 ；所述通信端口包括USB串口、485串口、INTERNET網(wǎng)絡(luò)串口、藍(lán)牙通信串口和WIFI通信串口 ；
所述人機(jī)交互單元包括聲光告警模塊、用于顯示發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)及圖形的顯示模塊和輸入模塊；所述顯不模塊米用7寸TFT彩屏，所述輸入模塊為一鍵盤輸入模塊，該鍵盤輸入模塊采用銀漿空氣泡沫鍵盤；
所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)曲線及用戶設(shè)置；所述存儲(chǔ)單元包括一存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器采用24LC512存儲(chǔ)芯片。
[0025]上述所述發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器具有自檢及自修復(fù)功能，其實(shí)現(xiàn)原理為:所述MCU檢測(cè)I/O 口工作情況，若I/O 口工作異常，MCU通過(guò)I/O 口控制電路將正常I/O 口功能配置為與異常I/O所要實(shí)現(xiàn)的功能，并通過(guò)I/O 口控制電路實(shí)現(xiàn)I/O 口切換與外設(shè)電路的連接。
[0026]如圖2-4所示，本發(fā)明還提供了采用如上述所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的控制方法包括如下步驟，
(1)、正常工作過(guò)程控制方法(如圖2所示): 步驟s1:系統(tǒng)上電，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置；
步驟S2:用戶通過(guò)本地輸入模塊或通過(guò)遠(yuǎn)程終端，選擇發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的工作模式及工作參數(shù)，并啟動(dòng)；所述工作模式包括自動(dòng)、停止和手動(dòng)模式；
步驟S3:發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器延時(shí)2s，然后，控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；
步驟S4:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)換的20%時(shí)，停止發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器控制所述噴油泵執(zhí)行器打開(kāi)噴油泵，控制噴油泵的噴油量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并以怠速運(yùn)行30s ；
步驟S5:根據(jù)所述步驟S2設(shè)置的工作模式及工作參數(shù)，使得發(fā)電機(jī)組在50HZ或60HZ進(jìn)行工作，檢測(cè)發(fā)電機(jī)的機(jī)油壓力、冷卻水溫度、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油液位、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并在顯示模塊上顯示各數(shù)據(jù)；
步驟S6:當(dāng)用戶通過(guò)本地輸入模塊或通過(guò)遠(yuǎn)程終端停止系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器通過(guò)噴油泵執(zhí)行器減少噴油泵的噴油量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。
[0027](2)、執(zhí)行發(fā)電機(jī)組保護(hù)以及屏幕顯示控制方法(如圖3所示):
步驟S1:系統(tǒng)初始化后，各傳感器所連接的I/O 口控制器均獲得各傳感器輸出的參數(shù)；這些傳感器有機(jī)油壓力傳感器、燃油液位傳感器、冷卻水溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、三通道電流傳感器、三通道市電電壓傳感器、三通道發(fā)電機(jī)電壓傳感器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，所述I/O 口控制電路還連接有32位可重定義I/O 口，其中，所述32位可重定義I/O 口中，16位為輸出，16位為輸入，且16位輸入中有4位為模擬量輸入，12位為開(kāi)關(guān)量輸入；
步驟S2:MCU內(nèi)部的各CPU的DMA直接把這些參數(shù)傳遞到MCU內(nèi)部的RAM中相應(yīng)地址空間，TFT彩屏控制器在相應(yīng)RAM地址空間獲得數(shù)據(jù)顯示在TFT彩屏上，CPU循環(huán)的把內(nèi)存中這些傳感器的參數(shù)與FLASH存儲(chǔ)器中用戶設(shè)置的參數(shù)做比較，當(dāng)這些參數(shù)超過(guò)設(shè)置的參數(shù)范圍時(shí)，CPU通過(guò)I/O 口向告警單元發(fā)出告警或者停機(jī)運(yùn)行，繼續(xù)告警。
[0028](3)、控制系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)與I/O 口功能復(fù)用控制方法(如圖4所示):
步驟S1:系統(tǒng)初始化后，I/O 口電路自檢反饋單元輸出反饋信號(hào)，反饋信號(hào)直接輸入到MCU內(nèi)部的中斷單元，當(dāng)信號(hào)超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)向CPU發(fā)出中斷；
步驟S2:CPU響應(yīng)中斷信號(hào)，進(jìn)行I/O 口電路功能轉(zhuǎn)移復(fù)用；
步驟S3:CPU成功進(jìn)行I/O 口電路功能轉(zhuǎn)移復(fù)用后，在記錄中備份數(shù)據(jù)，然后向外界傳輸此信息；保證問(wèn)題I/O 口電路不用拆除信號(hào)線就能可靠使用。
[0029]為讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更加了解本發(fā)明技術(shù)方案，以下結(jié)合具體實(shí)施過(guò)程，講述本發(fā)明:
本發(fā)明的技術(shù)路線如下:
把以前控制系統(tǒng)里面的分散部件，AVR (模擬電壓調(diào)節(jié)器)、電調(diào)板(調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組燃油量控制發(fā)電機(jī)組電能頻率)、保險(xiǎn)絲、繼電器、市電充電器以及連接這些系統(tǒng)之間的導(dǎo)線和接線盒以及端子以及廣泛使用的第三代控制器全部去掉，用一塊全新的智能綜合一體式控制器來(lái)代替以上各部件所具有的功能。在智能化方面，還大大超過(guò)這些分散部件的功能。
[0030]使用本發(fā)明的發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)由以下三個(gè)部分，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)上的各傳感器與執(zhí)行器、第四代新型智能綜合一體式控制器、連接第四代新型智能綜合一體式控制器與傳感器與執(zhí)行器的導(dǎo)線。
[0031]本發(fā)明由以下幾個(gè)部分組成
(1)MCU:MCU是本發(fā)明的核心部分，MCU由兩塊芯片組成，兩塊芯片均為意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的STM32F407VET6，這兩塊CPU互為備用，當(dāng)一塊CPU在工作時(shí)，另外一塊CPU作為備用。MCU控制著整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工作，每塊芯片內(nèi)部集成了 CPU以及RAM，以及FLASH，以及外設(shè)。
[0032](2)存儲(chǔ)部分:存儲(chǔ)部分對(duì)數(shù)據(jù)曲線以及用戶設(shè)置等進(jìn)行存儲(chǔ)，本發(fā)明存儲(chǔ)器采用24LC512存儲(chǔ)芯片。
[0033](3)電源部分:電源部分為整個(gè)系統(tǒng)的工作提供穩(wěn)定可靠的電能。
[0034](4)人機(jī)界面:人機(jī)界面包含控制器與鍵盤，本發(fā)明采用7寸彩屏，全畫面顯示，鍵盤采用銀漿空氣泡沫鍵盤。顯示器顯示發(fā)電機(jī)組所有相關(guān)的參數(shù)和圖形。鍵盤用來(lái)操作發(fā)電機(jī)組。
[0035](5)通信部分:通信部分采用了 USB、串口 485、INTERNET、藍(lán)牙、W1-FI這五種通信方式，供對(duì)控制器維護(hù)、安裝調(diào)試、用戶靈活使用與安排。
[0036](6)1/0部分:1/0 口為本系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)以及外部通信電源上的傳感器或者執(zhí)行器相聯(lián)接的通道。
[0037]這些I/O 口通道連接傳感器與其它部件有:機(jī)油壓力傳感器、燃油液位傳感器、冷卻水溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、三通道電流傳感器、三通道市電電壓傳感器、三通道發(fā)電機(jī)電壓傳感器、發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)執(zhí)行器、緊急停車按鈕、冷卻液高水溫開(kāi)關(guān)量、低機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)量、外部鎖定、斷路器合閘與斷開(kāi)控制I/O 口等，外部16通道可編程擴(kuò)展輸出口，外部16通道可編程擴(kuò)展輸入□。
[0038](7)軟件部分:軟件部分分為下位機(jī)端程序與上位機(jī)端程序。上位機(jī)軟件功能主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的“三遙”功能，以及在應(yīng)用工程師對(duì)所應(yīng)用的發(fā)電機(jī)組參數(shù)設(shè)置，本發(fā)明中上位機(jī)程序只需要簡(jiǎn)單輸入發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)以及用戶供電相關(guān)等10個(gè)參數(shù)，控制器端的參數(shù)就自動(dòng)設(shè)置完成，免除了工程師應(yīng)用一個(gè)控制器需要設(shè)置120多個(gè)參數(shù)的問(wèn)題。
[0039]上位機(jī)軟件可以運(yùn)行在微軟WINDOWS各版本操作系統(tǒng)、蘋果10S各版本操作系統(tǒng)、谷歌ANDROID各版本操作系統(tǒng)。
[0040](8)下位機(jī)軟件主要功能為完成控制整個(gè)系統(tǒng)的工作。
[0041]本發(fā)明發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器工作原理如下:
本發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器上電后，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化工作，用戶選擇控制器工作模式(控制器有三種工作模式自動(dòng)、停止、手動(dòng))，用戶通過(guò)遠(yuǎn)程上位機(jī)軟件或者面板上按鈕點(diǎn)擊起動(dòng)，首先控制器延時(shí)2秒，芯片控制起動(dòng)機(jī)執(zhí)行器繼電器輸出起動(dòng)信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)開(kāi)始得電起動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的20%時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)停止工作，系統(tǒng)通過(guò)I/O 口向噴油泵執(zhí)行器輸出信號(hào)，噴油泵開(kāi)始向噴油嘴供油料，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，然后以怠速(900RPM)運(yùn)行30秒鐘，系統(tǒng)繼續(xù)控制噴油泵的噴油量，然后發(fā)電機(jī)組根據(jù)先前設(shè)置的參數(shù)在(1500RPM)50HZ，或者(1800RPM) 60HZ進(jìn)行工作，此時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始檢測(cè)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓、電流、頻率、機(jī)油壓力、水溫、燃油液位、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，并把這些參數(shù)顯示器7寸TFT彩屏上，當(dāng)外部負(fù)載變化時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量，把轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在恒定轉(zhuǎn)速(1500RPM或者1800RPM)，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓變化情況，I/O 口輸出相應(yīng)電壓信號(hào)，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)，從而使發(fā)電機(jī)端電壓保持穩(wěn)定。
[0042]當(dāng)用戶通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)或者本地按鍵按停機(jī)按鈕時(shí)候，系統(tǒng)輸出指令給噴油泵，噴油泵減少燃油的噴油量到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作運(yùn)行。
[0043]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不管是集成AVR (模擬電壓調(diào)節(jié)器)、電調(diào)板(調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組燃油量控制發(fā)電機(jī)組電能頻率)、保險(xiǎn)絲、繼電器、市電充電器以及連接這些系統(tǒng)之間的導(dǎo)線和接線盒以及端子以及廣泛使用的第三代控制器這些模塊部件的全部還是部分來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)均是本發(fā)明的保護(hù)范圍，
同時(shí)凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:包括MCU及與該MCU連接的I/O控制電路、通信單元、人機(jī)交互單元、存儲(chǔ)單元和用于為整個(gè)系統(tǒng)供電的電源單元，所述I/O 口控制電路連接至傳感器檢測(cè)單元和執(zhí)行單元，所述I/O 口控制電路還連接有32位可重定義I/O 口，其中，所述32位可重定義I/O 口中，16位為輸出，16位為輸入，且16位輸入中有4位為模擬量輸入，12位為開(kāi)關(guān)量輸入； 所述MCU用于控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，其由兩塊CPU組成，且能夠?qū)崿F(xiàn)工作與休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，即其中一 CPU工作時(shí)，另一 CPU處于冗余備份狀態(tài)； 所述傳感器檢測(cè)單元包括機(jī)油壓力傳感器、燃油液位傳感器、冷卻水溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、三通道電流傳感器、三通道市電電壓傳感器、三通道發(fā)電機(jī)電壓傳感器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器； 所述執(zhí)行單元包括發(fā)電機(jī)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)執(zhí)行器、緊急停車按鈕、噴油泵執(zhí)行器、冷卻液高水溫開(kāi)關(guān)、低機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)、外部鎖定開(kāi)關(guān)和斷路器合閘與斷開(kāi)控制器； 所述通信單元用于實(shí)現(xiàn)MCU與外部終端設(shè)備的通信，該通信單元包括通信模塊及與該通信模塊連接的通信端口； 所述人機(jī)交互單元包括聲光告警模塊、用于顯示發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)及圖形的顯示模塊和輸入模塊； 所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)曲線及用戶設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:所述CPU采用STM32F407VET6 芯片，并配置有 RAM 和 FLASH。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:所述通信端口包括USB串口、485串口、INTERNET網(wǎng)絡(luò)串口、藍(lán)牙通信串口和WIFI通信串口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:所述顯示模塊采用7寸TFT彩屏，所述輸入模塊為一鍵盤輸入模塊，該鍵盤輸入模塊采用銀漿空氣泡沫鍵盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:所述存儲(chǔ)單元包括一存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器采用24LC512存儲(chǔ)芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:所述電源單元包括蓄電池及與該蓄電池連接的電源模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器具有自檢及自修復(fù)功能，其實(shí)現(xiàn)原理為:所述MCU檢測(cè)I/O 口工作情況，若I/O 口工作異常，MCU通過(guò)I/O 口控制電路將正常I/O 口功能配置為與異常I/O所要實(shí)現(xiàn)的功能，并通過(guò)I/O 口控制電路實(shí)現(xiàn)I/O 口切換與外設(shè)電路的連接。
8.一種采用如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的控制方法，其特征在于:包括如下步驟， 步驟S1:系統(tǒng)上電，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置； 步驟S2:用戶通過(guò)本地輸入模塊或通過(guò)遠(yuǎn)程終端，選擇發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的工作模式及工作參數(shù)，并啟動(dòng)；所述工作模式包括自動(dòng)、停止和手動(dòng)模式； 步驟S3:發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器延時(shí)2s，然后，控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 步驟S4:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)換的20%時(shí)，停止發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器控制所述噴油泵執(zhí)行器打開(kāi)噴油泵，控制噴油泵的噴油量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并以怠速運(yùn)行30s ； 步驟S5:根據(jù)所述步驟S2設(shè)置的工作模式及工作參數(shù)，使得發(fā)電機(jī)組在50HZ或60HZ進(jìn)行工作，檢測(cè)發(fā)電機(jī)的機(jī)油壓力、冷卻水溫度、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流、轉(zhuǎn)速以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油液位、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并在顯示模塊上顯示各數(shù)據(jù)； 步驟S6:當(dāng)用戶通過(guò)本地輸入模塊或通過(guò)遠(yuǎn)程終端停止系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器通過(guò)噴油泵執(zhí)行器減少噴油泵的噴油量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的控制方法，其特征在于:還包括執(zhí)行發(fā)電機(jī)組保護(hù)以及屏幕顯示控制方法，其具體步驟如下: 步驟一:系統(tǒng)初始化后，各傳感器所連接的I/O 口控制電路均獲得各連接傳感器輸入的參數(shù)； 步驟二:MCU內(nèi)部的各CPU將各傳感器參數(shù)傳遞到MCU內(nèi)部的RAM中相應(yīng)地址空間，并將相應(yīng)RAM地址空間獲得數(shù)據(jù)顯示于顯示模塊上； 步驟三:CPU遍歷內(nèi)存中各傳感器的參數(shù)，并將其與FLASH存儲(chǔ)器中用戶設(shè)置的參數(shù)作比較，若傳感器的參數(shù)超過(guò)設(shè)置的參數(shù)范圍時(shí)，CPU通過(guò)I/O 口控制電路發(fā)出告警或者停機(jī)運(yùn)行，繼續(xù)比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的發(fā)電機(jī)組智能一體式控制器的控制方法，其特征在于:還包括控制系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測(cè)與I/o 口功能復(fù)用控制方法，其具體步驟如下: 步驟(I):系統(tǒng)初始化后，I/O 口控制電路自檢各I/O 口輸入的反饋信號(hào)，并將反饋信號(hào)輸入到MCU內(nèi)部的中斷單元，當(dāng)信號(hào)超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)向CPU發(fā)出中斷； 步驟(2) =CPU響應(yīng)中斷信號(hào)，進(jìn)行I/O 口電路功能轉(zhuǎn)移復(fù)用； 步驟(3):CPU成功進(jìn)行I/O 口電路功能轉(zhuǎn)移復(fù)用后，在記錄中備份數(shù)據(jù)，然后向外界傳輸此信息；保證問(wèn)題I/O 口控制電路不用拆除信號(hào)線就能可靠使用。
【文檔編號(hào)】F02D29/06GK104454198SQ201410692954
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】高秀玲 申請(qǐng)人:福建唐力電力設(shè)備有限公司