CN204283632U - 发电机组智能一体式控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发电机组智能一体式控制器。包括MCU、I/O控制电路、通信单元、人机交互单元、存储单元和电源单元，所述I/O口控制电路连接至传感器检测单元、执行单元和32位可重定义I/O口；所述传感器检测单元包括机油压力传感器、柴油液位传感器、冷却水温度传感器、发动机起动机转速传感器、柴油机转速传感器、三通道电流传感器、三通道市电电压传感器、三通道发电机电压传感器和发电机转速传感器；所述执行单元包括发电机电压自动调节执行器、发动机起动机、紧急停车按钮、喷油泵执行器、冷却液高水温开关、低机油压力开关、外部锁定开关和断路器合闸与断开控制器。本实用新型硬件结构简单，易于实现，具有极大的推广价值。

Description

发电机组智能一体式控制器

技术领域

本实用新型涉及发电机组智能一体式控制器。

背景技术

柴油发电机组与燃气发电机组（以下简称发电机组）以其重量轻、结构简单、功率密度大广泛应用在各行各业中，市场上出售的发电机组由四大部分组成，发动机，发电机，控制系统，外围支撑系统。发电机组提供动力，发电机把发动机提供的动力转换成电能，发电机组在控制系统的控制下进行工作，外围支撑系统对发电机组的工作起支撑作用。

发电机组的控制系统在发电机组的工作中非常重要，如果把发电机组比作一个人的话，发电机组控制系统就相当于人的“大脑”。发电机组发电功能的发挥全靠控制系统这个“大脑”来控制指挥。从整个发电机组控制系统的发展历程来看，发电机组控制系统经历了三代，第一代的纯机械式控制系统，第二代的电气化控制系统，第三代的无人值守型具备远程控制的控制系统。功能由单一到全面，结构由简单到复杂。第三代发电机组的控制系统是以发电机组控制器为核心，外加继电器，保险丝，接线端子排，各传感器以及执行器、通信接口，以及把上述各部分联接起来的大量控制联接导线。目前广泛使用的发电机组控制系统是第三代控制系统。

这种传统的以控制器为核心的控制系统在发电机组的设计、制造生产运输、用户使用、售后服务等各个环节存在如下问题：

（1）在发电机组生产制造构成中，大量的控制联接导线造成发电机组生产过程中费时、费力，费材料，传统发电机组控制器上面的联接的传感器有机油压力传感器，高水温传感器，三相电流互感器、三相电压监测导线、蓄电池电压监测导线、燃料液位传感器，这些传感器必须通过导线与控制器相联，因传统控制器输出数字量的功率限制，必须外接继电器来扩大输出功率控制发电机组的起动与发电机组的转速。这些都大大增加控制器外部的器件数量与导线数量，导致为完成控制系统的制造工作，花费电工大量工时，花费大量导线材料，从企业的角度考虑一方面增加了发电机组的材料制造成本。另外一个方面导致企业必须使用高素质的电工才能完成布线，从而提高了工人要求，增加了人工花费，提高了产品成本，增加了产品生产周期。

（2）大大降低了产品的可靠性，大量外部继电器，布线，以及接线端子的使用，使产品变得非常复杂，这些大量复杂的产品大大降低了产品的可靠性，任何一根导线的接线端子如果脱落或者任何一个继电器损坏，那么将会导致整个发电机组无法使用，而导线接线端子在生产、运输、使用过程中最容易出现问题。发电机组在工作过程中机械振动频率高、振幅大，这些都会导致继电器引脚容易松动损坏。以上这些都大大降低了发电机组的可靠性。从而导致发电机组不可预见的故障增多。

（3）增加了售后维修服务的难度与售后服务的成本，不同品牌柴油机与发电机组外部布线不同，而不同用户对发电机组功能需求不同，导致了发电机组的外部布线的不同，外部布线不同导致了售后维修人员工作的繁琐与复杂，大部分的发电机组的故障出现在控制系统的故障上面，而目前广泛使用的第三代发电机组控制系统无法对自身故障进行自检，导致了一个简单故障问题，而售后人员必须得长途出差到目的地进行简单的维修处理工作。大量增加企业的售后服务成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种外部应用、硬件结构简单，易于实现的发电机组智能一体式控制器。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种发电机组智能一体式控制器，包括MCU及与该MCU连接的I/O控制电路、通信单元、人机交互单元、存储单元和用于为整个系统供电的电源单元，所述I/O口控制电路连接至传感器检测单元和执行单元，所述I/O口控制电路还连接有32位可重定义I/O口；

所述MCU由两块CPU组成；

所述传感器检测单元包括机油压力传感器、柴油液位传感器、冷却水温度传感器、发动机起动机转速传感器、柴油机转速传感器、三通道电流传感器、三通道市电电压传感器、三通道发电机电压传感器和发电机转速传感器；

所述执行单元包括发电机电压自动调节执行器、发动机起动机、紧急停车按钮、喷油泵执行器、冷却液高水温开关、低机油压力开关、外部锁定开关和断路器合闸与断开控制器；

所述通信单元用于实现MCU与外部终端设备的通信，该通信单元包括通信模块及与该通信模块连接的通信端口；

所述人机交互单元包括声光告警模块、显示模块和输入模块；

所述存储单元用于存储数据曲线及用户设置。

在本实用新型实施例中，所述CPU采用STM32F407VET6芯片，并配置有RAM和FLASH。

在本实用新型实施例中，所述通信端口包括USB串口、485串口、INTERNET网络串口、蓝牙通信串口和WIFI通信串口。

在本实用新型实施例中，所述显示模块采用7寸TFT彩屏，所述输入模块为一键盘输入模块，该键盘输入模块采用银浆空气泡沫键盘。

在本实用新型实施例中，所述存储单元包括一存储器，该存储器采用24LC512存储芯片。

在本实用新型实施例中，所述电源单元包括蓄电池及与该蓄电池连接的电源模块。

在本实用新型实施例中，所述32位可重定义I/O口，其中，16位为输出，16位为输入，16位输入中有4位为模拟量输入，12位为开关量输入。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型外部应用硬件结构简单，易于用户应用实现；

2、功能大量增加：配置非电喷柴油机的发电机组实现实时油耗检测与显示功能，以及发电机发电效率显示功能；同时该产品还能实现输出输入（I/O）口复用功能以及系统内部故障检测与修复功能；

3、在发电机组生产制造过程环节，大量降低产品生产过程中的人工工时费与材料费用，大幅度降低发电机组控制系统的实现成本；

4、大量减少了器件的使用，大大提高发电机组控制系统的可靠性；

5、大幅度减少了企业与用户售后维修成本。

附图说明

图1是本实用新型发电机组智能一体式控制器的硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

如图1所示，本实用新型的一种发电机组智能一体式控制器，包括MCU及与该MCU连接的I/O控制电路、通信单元、人机交互单元、存储单元和用于为整个系统供电的电源单元，所述I/O口控制电路连接至传感器检测单元和执行单元，所述I/O口控制电路还连接有32位可重定义I/O口，其中，所述32位可重定义I/O口中，16位为输出，16位为输入，16位输入中有4位为模拟量输入，12位为开关量输入。

所述MCU由两块CPU组成；所述CPU采用STM32F407VET6芯片，并配置有RAM和FLASH；

所述传感器检测单元包括机油压力传感器、柴油液位传感器、冷却水温度传感器、发动机起动机转速传感器、柴油机转速传感器、三通道电流传感器、三通道市电电压传感器、三通道发电机电压传感器和发电机转速传感器。

所述执行单元包括发电机电压自动调节执行器、发动机起动机、紧急停车按钮、喷油泵执行器、冷却液高水温开关、低机油压力开关、外部锁定开关和断路器合闸与断开控制器；

所述通信单元用于实现MCU与外部终端设备的通信，该通信单元包括通信模块及与该通信模块连接的通信端口；所述通信端口包括USB串口、485串口、INTERNET网络串口、蓝牙通信串口和WIFI通信串口；

所述人机交互单元包括声光告警模块、显示模块和输入模块；所述显示模块采用7寸TFT彩屏，所述输入模块为一键盘输入模块，该键盘输入模块采用银浆空气泡沫键盘；

所述存储单元用于存储数据曲线及用户设置；所述存储单元包括一存储器，该存储器采用24LC512存储芯片；

所述电源单元包括蓄电池及与该蓄电池连接的电源模块。

为让本领域技术人员更了解本实用新型方案以及目的，以下结合现有软体讲述本实用新型，需特别说明的是，以下过程涉及的软体不属于本实用新型的保护内容，本实用新型只保护硬件结构。一般技术人员根据以下原理（即现有软体）可实现如下：本发电机组智能一体式控制器上电后，整个系统进行初始化工作，用户选择控制器工作模式（控制器有三种工作模式自动、停止、手动），用户通过远程上位机软件或者面板上按钮点击起动，首先控制器延时2秒，芯片控制起动机执行器继电器输出起动信号，发动机起动机开始得电起动，当发动机起动机转速达到额定转速的20%时，发动机起动机停止工作，系统通过I/O口向喷油泵执行器输出信号，喷油泵开始向喷油嘴供油料，柴油机起动，然后以怠速（900RPM）运行30秒钟，系统继续控制喷油泵的喷油量，然后发电机组根据先前设置的参数在（1500RPM)50HZ，或者（1800RPM）60HZ进行工作，此时系统开始检测发电机发出的电压、电流、频率、机油压力、水温、柴油液位、转速等参数，并把这些参数显示器7寸TFT彩屏上，当外部负载变化时，系统根据转速控制柴油机的喷油量，把转速稳定在恒定转速（1500RPM或者1800RPM），系统根据发电机电压变化情况，I/O口输出相应电压信号，控制发电机励磁机系统，从而使发电机端电压保持稳定。

 当用户通过远程控制系统或者本地按键按停机按钮时候，系统输出指令给喷油泵，喷油泵减少燃油的喷油量到柴油机气缸内，柴油机停止工作运行。

以上是本实用新型的较佳实施例，不管是集成AVR（模拟电压调节器）、电调板（调节发电机组燃油量控制发电机组电能频率）、保险丝、继电器、市电充电器以及连接这些系统之间的导线和接线盒以及端子以及广泛使用的第三代控制器这些部件的全部还是部分来实现发电机组控制系统均是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种发电机组智能一体式控制器，其特征在于：包括MCU及与该MCU连接的I/O控制电路、通信单元、人机交互单元、存储单元和用于为整个系统供电的电源单元，所述I/O口控制电路连接至传感器检测单元和执行单元，所述I/O口控制电路还连接有32位可重定义I/O口；

所述MCU由两块CPU组成；

所述传感器检测单元包括机油压力传感器、柴油液位传感器、冷却水温度传感器、发动机起动机转速传感器、柴油机转速传感器、三通道电流传感器、三通道市电电压传感器、三通道发电机电压传感器和发电机转速传感器；

所述执行单元包括发电机电压自动调节执行器、发动机起动机、紧急停车按钮、喷油泵执行器、冷却液高水温开关、低机油压力开关、外部锁定开关和断路器合闸与断开控制器；

所述通信单元用于实现MCU与外部终端设备的通信，该通信单元包括通信模块及与该通信模块连接的通信端口；

所述人机交互单元包括声光告警模块、显示模块和输入模块；

所述存储单元用于存储数据曲线及用户设置。

2.根据权利要求1所述的发电机组智能一体式控制器，其特征在于：所述CPU采用STM32F407VET6芯片，并配置有RAM和FLASH。

3.根据权利要求1所述的发电机组智能一体式控制器，其特征在于：所述通信端口包括USB串口、485串口、INTERNET网络串口、蓝牙通信串口和WIFI通信串口。

4.根据权利要求1所述的发电机组智能一体式控制器，其特征在于：所述显示模块采用7寸TFT彩屏，所述输入模块为一键盘输入模块，该键盘输入模块采用银浆空气泡沫键盘。

5.根据权利要求1所述的发电机组智能一体式控制器，其特征在于：所述存储单元包括一存储器，该存储器采用24LC512存储芯片。

6.根据权利要求1所述的发电机组智能一体式控制器，其特征在于：所述电源单元包括蓄电池及与该蓄电池连接的电源模块。

7.根据权利要求1所述的发电机组智能一体式控制器，其特征在于：所述32位可重定义I/O口，其中，16位为输出，16位为输入，16位输入中有4位为模拟量输入，12位为开关量输入。