CN209879318U - 一种斯特林发动机的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种斯特林发动机的自动控制系统，涉及发动机自动化控制技术领域；该系统包括可编程控制器、触摸屏、工控机、控制电路、测量变送器、供电电路；该控制系统对多缸自由活塞式斯特林发动机的各个缸体的气压、温度实时监测，控制启停，并通过电磁泵对各个缸体输送燃料，实现了多缸自由活塞式斯特林发动机自动控制运行，同时通过针对发动机工作特点采用一套完善的控制方法，降低了发动机故障率，同时可根据历史数据提前做出故障预判，延长发动机工作寿命。

Description

一种斯特林发动机的自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及发动机自动化控制技术领域，具体涉及一种斯特林发动机的自动控制系统。

背景技术

公开号为CN206175085U，授权公告日为2017年05月17的中国实用新型专利“一种模块化多缸自由活塞式斯特林发动机”，公开了一种多缸自由活塞式斯特林发动机，该发动机在工作时，需按顺序启动各个缸体，为了提高发动机的工作寿命，要实时监测各个缸体的工作台，运行温度、气压等参数，一般的方法是设置相关测量仪表和控制设备，人工启停并定期进行检查，这种方法自动化程度不高，费时费力，发动机易出现故障，限制了该种发动机的大规模使用。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种斯特林发动机的自动控制系统，该控制系统对多缸自由活塞式斯特林发动机的各个缸体的气压、温度实时监测，控制启停，并通过电磁泵对各个缸体输送燃料，实现了多缸自由活塞式斯特林发动机自动控制运行，同时通过针对发动机工作特点采用一套完善的控制方法，降低了发动机故障率，延长发动机的使用寿命，解决了一般的方法自动化程度不高，费时费力，发动机易出现故障，限制了该种发动机的大规模使用的问题。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种斯特林发动机的自动控制系统，一种斯特林发动机的自动控制系统，包括可编程控制器、触摸屏、工控机、控制电路、测量变送器、供电电路；所述的供电电路为系统中可编程控制器、触摸屏、工控机、控制电路、测量变送器提供电能；所述的可编程控制器包括CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块A、数字量输出模块B、模拟量输出模块、模拟量输入模块A、模拟量输入模块B、模拟量输入模块C；所述的触摸屏、工控机分别通过以太网接口与可编程控制器的CPU模块连接；所述的控制电路包括风扇/照明/气泵控制电路、电磁给料泵控制电路、供风风机控制电路、排风风机控制电路、预热控制电路、点火开关控制电路；所述的控制电路与数字量输入模块、数字量输出模块A、数字量输出模块B、模拟量输出模块、模拟量输入模块C连接；所述的测量变送器包括温度变送器、压力变送器、流量变送器；所述的测量变送器与模拟量输入模块A、模拟量输入模块B连接。

优选的，所述的供电电路接入AC220V电源，在供电电路中AC220V电源进线上设置有浪涌保护开关L1，浪涌保护开关L1后端接有两条相互并联的支路，其中一条支路由AC220V电源L端依次串联有接触器KM1的一组常闭触点、按钮SW1、指示灯H1、接触器KM2控制线圈到达AC220V电源N端，同时按钮SW1 上并联有接触器KM2的一组触点；另一条支路上在AC220V电源L、N线路上依次安装有KM1的两组常闭触点、断路器Q1、滤波器FI1，滤波器FI1后端的AC220V电源L端接有KM2的一组常开触点， KM2的常开触点后端的AC220V电源L端以及滤波器FI1后端的AC220V电源N端上依次并联有断路器Q8、断路器Q7、断路器Q6、断路器Q5、断路器Q4、断路器Q3、断路器Q2，7个断路器；断路器Q2后端接工控机，断路器Q3后端接有DC24V电源、风扇/照明/气泵控制电路，断路器Q4后端接电磁给料泵控制电路，断路器Q5后端接供风风机控制电路，断路器Q6后端接排风风机控制电路，断路器Q7后端接预热控制电路，断路器Q8后端接点火开关控制电路；实现了对控制电路的供电；接触器KM1的线圈一端与数字量输出模块的DO9连接，另一端接地； DC24V电源后端连接可编程控制器、触摸屏、温度变送器、压力变送器、流量变送器，实现了对可编程控制器、触摸屏、测量变送器的供电；在断路器Q3和断路器Q4之间的AC220V电源L、N线路上串联有不间断电源V1，实现断电时对工控机、 DC24V电源、风扇/照明/气泵控制电路的正常供电。

优选的，所述的风扇/照明/气泵控制电路包括气泵、风扇、照明三条控制回路，气泵控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM9一组常开触点、气泵M7，接触器KM9的控制线圈一端与数字量输出模块B的D08连接，另一端接地；风扇控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM1的一组常闭触点、按钮SW2、接触器KM3的线圈、风扇M8，其中按钮SW2上并联有接触器KM3的一组常开触点；照明控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有开端S1、照明灯H0；所述的点火开关控制电路从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM10一组常开触点、点火开关FF；接触器KM10的控制线圈一端与数字量输出模块B的D07连接，另一端接地。

优选的，所述的电磁给料泵控制包括变频器VVVF1、整流电路V2、电磁泵M1-M6；所述的变频器VVVF1的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF1的L1、L2接整流电路V2，整流电路V2后端并联电磁泵M1-M6；变频器VVVF1的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA1-KA4的触点；继电器KA1-KA4的线圈一端与数字量输出模块A的DO0-DO3端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA1-KA4的线圈来控制继电器KA1-KA4的触点，继而实现对变频器VVVF1的控制，继电器KA1-KA4触点的开关信号的分别实现电磁泵M1-M6启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF1的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI1、DI2端连接；所述的变频器VVVF1的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:0+/ AO:0-连接；所述的变频器VVVF1的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:0+/ AI:0-连接。

优选的，所述的供风风机控制电路包括变频器VVVF2、供风风机M9；所述的变频器VVVF2的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF2的L1、L2接供风风机M9；变频器VVVF2的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA5-KA8的触点；继电器KA5-KA8的线圈一端与数字量输出模块A的DO4-DO7端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA5-KA8的线圈来控制继电器KA5-KA8的触点，继而实现对变频器VVVF2的控制，继电器KA5-KA8触点的开关信号的分别实现供风风机M9启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF2的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI3、DI4端连接；所述的变频器VVVF2的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:1+/ AO:1-连接；所述的变频器VVVF2的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:1+/ AI:1-连接。

优选的，所述的排风风机控制电路包括变频器VVVF3、排风风机M10；所述的变频器VVVF3的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF3的L1、L2接排风风机M10；变频器VVVF3的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA9-KA12的触点；继电器KA9-KA12的线圈一端与数字量输出模块A的DO8-DO11端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA9-KA12的线圈来控制继电器KA9-KA12的触点，继而实现对变频器VVVF3的控制，继电器KA9-KA12触点的开关信号的分别实现排风风机M10启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF3的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI5、DI6端连接；所述的变频器VVVF3的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:2+/ AO:2-连接；所述的变频器VVVF3的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:2+/ AI:2-连接。

优选的，所述的预热控制电路包括变频器VVVF4、预热器E1；所述的变频器VVVF4的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF4的L1、L2接预热器E1；变频器VVVF4的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA13-KA16的触点；继电器KA13-KA16的线圈一端与数字量输出模块A的DO12-DO15端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA13-KA16的线圈来控制继电器KA13-KA16的触点，继而实现对变频器VVVF4的控制，继电器KA13和KA15触点的开关信号的分别实现预热器E1启停、故障应答，继电器KA14触点的开关信号的预留扩展用， KA16触点的开关信号的实现变频器VVVF4初始运行状态给定；所述的变频器VVVF4的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI7、DI8端连接；所述的变频器VVVF4的AI1+\0两端与模拟量输出模块104的AO:3+/ AO:3-连接；所述的变频器VVVF4的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:3+/ AI:3-连接。

优选的，所述的控制电路还包括有电磁阀VD1、电磁阀VD2、流量开关SF；所述的数字量输入模块101的DI0端连接有急停按钮S0，急停按钮S0后端与DI11端、DI12端、DI13端、DI14端之间分别连接有电磁阀VD1输出触点、电磁阀VD2输出触点、接触器KM9的辅助触点、流量开关SF输出触点；用于监测电磁阀VD1、电磁阀VD2、气泵M7、流量开关SF的状态；所述的数字量输出模块B的DO5、DO6端与地之间连接电磁阀VD1、电磁阀VD2的控制线圈；所述的温度变送器有8个、压力变送器有6个，8个温度变送器其中6个设置发动机缸体上，两个设置在预热器E1上；所述的模拟量输入模块A的AI0-AI7输入端分别与8个温度变送器连接；所述的模拟量输入模块B的AI0-AI5输入端分别与6个压力变送器连接；所述的模拟量输入模块B的AI6输入端与流量变送器连接。

一种斯特林发动机的自动控制系统的控制方法：

首先，上电开机系统初始化，然后进行电气检查，电气检查通过后控制系统启动，启动前用户进行确认，若电气检查不通过或用户不确认控制系统再次进入系统初始化；用户确认后选择进入调试模式或运行模式；进入运行模式后首先进行系统安全检查，包括缸体气密性测试、进排风测试、燃料供给测试；安全检查通过后控制点火启动，发动机点火启动完成后对发动机缸体的温度、压力数据实时监测记录，当数据出现异常时进行故障报警并记录，最后停机。

优选的，控制方法中发动机点火启动后对发动机缸体的温度、压力数据、故障记录实时监测存储在工控机中，并保留1年历史数据形成数据追溯单元，可在发动机组运行时及时做出异常判断、故障趋势判断。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

系统通过工控机实现对多缸自由活塞式斯特林发动机的自动化控制，省时省力，有利于多缸自由活塞式斯特林发动机机组大规模使用，系统启动前可对发动机安全检查，避免出现运行事故，发动机启动后可实时监测发送机运行状态，包括缸体温度、压力等，并对故障数据实时记录，可根据历史数据提前做出故障预判，出现故障时可及时停机，延长发动机工作寿命。

附图说明

图1是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统结构示意图；

图2是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的供电电路图；

图3是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统中风扇/照明/气泵控制电路、点火开关控制电路的电路图；

图4是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的电磁给料泵控制电路图；

图5是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的供风风机控制电路图；

图6是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的排风风机控制电路图；

图7是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的预热控制电路图；

图8是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的数字量输入模块及其相关连接电路图；

图9是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统供的数字量输出模块A及其相关连接电路图；

图10是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的数字量输出模块B及其相关连接电路图；

图11是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的模拟量输出模块及其相关连接电路图；

图12是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的模拟量输入模块A和模拟量输入模块B及其相关连接电路图；

图13是本实用新型一种斯特林发动机的自动控制系统的模拟量输入模块C及其相关连接电路图；

图中：可编程控制器1、触摸屏2、工控机3、控制电路4、测量变送器5、供电电路6、数字量输入模块101、数字量输出模块A102、数字量输出模块B103、模拟量输出模块104、模拟量输入模块A105、模拟量输入模块B106、模拟量输入模块C107、风扇/照明/气泵控制电路401、电磁给料泵控制电路402、供风风机控制电路403、排风风机控制电路404、预热控制电路405、点火开关控制电路406、温度变送器501、压力变送器502、流量变送器503、DC24V电源601。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

如图1所示，在本实用新型的具体实施中，一种斯特林发动机的自动控制系统，包括可编程控制器1（PLC）、触摸屏2、工控机3、控制电路4、测量变送器5、供电电路6；所述的供电电路6为系统中可编程控制器1（PLC）、触摸屏2、工控机3、控制电路4、测量变送器5提供电能；所述的可编程控制器1包括CPU模块、数字量输入模块101、数字量输出模块A102、数字量输出模块B103、模拟量输出模块104、模拟量输入模块A105、模拟量输入模块B106、模拟量输入模块C107；所述的触摸屏2、工控机3分别通过以太网接口与可编程控制器1的CPU模块连接；所述的控制4电路包括风扇/照明/气泵控制电路401、电磁给料泵控制电路402、供风风机控制电路403、排风风机控制电路404、预热控制电路405、点火开关控制电路406；所述的控制电路4与数字量输入模块101、数字量输出模块A102、数字量输出模块B103、模拟量输出模块104、模拟量输入模块C107连接；所述的测量变送器5包括温度变送器501、压力变送器502、流量变送器503；所述的测量变送器5与模拟量输入模块A105、模拟量输入模块B106连接。

在具体实施时，可编程控制器1可采用S7-1200型号，可编程控制器1通过测量变送器5采集温度、压力、流量数据并传输至工控机3，工控机3通过相关控制指令发送至可编程控制器1，可编程控制器1按指令控制相关电路工作，触摸屏2主要用于显示系统运行画面、提供系统操作界面，温度、压力等数据实时显示；

相关的控制器、控制电路集中安装在控制柜中，风扇/照明控制电路主要对控制柜内部进行散热和照明，气泵控制电路401安装在发动机气缸进气口的管路上，主要控制气泵对发动机各个缸体进行补气；电磁给料泵控制电路402对电磁泵实现控制，通过燃料管道向发动机各个缸体内输送燃料，并控制燃料量；供风风机控制电路403、排风风机控制电路404通过对发动机工作环境实现供风、排风，形成有效的散热系统；预热控制电路405主要针对低温环境下对于发动机各个缸体进行预热，使得发动机顺利在低温环境下启动并稳定运行；点火控制电路406实现对发动机的启动控制；温度变送器501有多个主要对发动机各个缸体的温度以及预热控制电路中的预热温度实时监测，温度变送器501可固定在发动机缸体的外壁上，温度探头通过螺纹连接至气缸内；压力变送器502有多个主要对发动机各个缸体内的压力，具体安装时可将压力变送器502安装至于管道发动机缸体连通的管道内；流量变送器503安装在燃料输送管道上，监测燃料流量。

如图2所示，优选的，所述的供电电路6接入AC220V电源，在供电电路6中AC220V电源进线上设置有浪涌保护开关L1，浪涌保护开关L1后端接有两条相互并联的支路，其中一条支路由AC220V电源L端依次串联有接触器KM1的一组常闭触点、按钮SW1、指示灯H1、接触器KM2控制线圈到达AC220V电源N端，同时按钮SW1 上并联有接触器KM2的一组触点；另一条支路上在AC220V电源L、N线路上依次安装有KM1的两组常闭触点、断路器Q1、滤波器FI1，滤波器FI1后端的AC220V电源L端接有KM2的一组常开触点， KM2的常开触点后端的AC220V电源L端以及滤波器FI1后端的AC220V电源N端上依次并联有断路器Q8、断路器Q7、断路器Q6、断路器Q5、断路器Q4、断路器Q3、断路器Q2，7个断路器；断路器Q2后端接工控机3，断路器Q3后端接有DC24V电源601、风扇/照明/气泵控制电路401，断路器Q4后端接电磁给料泵控制电路402，断路器Q5后端接供风风机控制电路403，断路器Q6后端接排风风机控制电路404，断路器Q7后端接预热控制电路405，断路器Q8后端接点火开关控制电路406；实现了对控制电路的供电；接触器KM1的线圈一端与数字量输出模块103的DO9连接，另一端接地（如图10所示）； DC24V电源601后端连接可编程控制器1、触摸屏2、温度变送器501、压力变送器502、流量变送器503，实现了对可编程控制器1、触摸屏2、测量变送器5的供电；在断路器Q3和断路器Q4之间的AC220V电源L、N线路上串联有不间断电源V1，实现断电时对工控机3、 DC24V电源601、风扇/照明/气泵控制电路401的正常供电。

在具体工作时，AC220V电源L端、N端即单相交流电的火线和零线，在按下按钮SW1后，接触器KM2控制线圈通电，与按钮SW1并联的器KM2的一组触点闭合，KM2控制线圈保持通电，滤波器FI1后端的KM2的一组触点闭合，而两条支路上的KM1的三组常闭触点可在突发情况下用于控制电路切断电源，KM1的控制器线圈接入可编程控制器1 ，通过可编程控制器1控制；

优选的，如3所示，所述的风扇/照明/气泵控制电路401包括气泵、风扇、照明三条控制回路，气泵控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM9一组常开触点、气泵M7，接触器KM9的控制线圈一端与PLC的数字量输出模块B103的D08连接，另一端接地（如图10所示）；可通过PLC控制气泵M7；风扇控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM1的一组常闭触点、按钮SW2、接触器KM3的线圈、风扇M8，其中按钮SW2上并联有接触器KM3的一组常开触点；照明控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有开端S1、照明灯H0；所述的点火开关控制电路406从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM10一组常开触点、点火开关FF；接触器KM10的控制线圈一端与PLC的数字量输出模块B103的D07连接，另一端接地（如图10所示）；可通过PLC控制气泵M7和点火开关FF。

优选的，如图4所示，所述的电磁给料泵控制402包括变频器VVVF1、整流电路V2、电磁泵M1-M6；6个电磁泵对应给6个缸体提供燃料；所述的变频器VVVF1的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF1的L1、L2接整流电路V2，整流电路V2后端并联电磁泵M1-M6；变频器VVVF1的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA1-KA4的触点；继电器KA1-KA4的线圈一端与PLC的数字量输出模块A102的DO0-DO3端连接，另一端接地；PLC的数字量输出模块A102通过控制KA1-KA4的线圈来控制继电器KA1-KA4的触点，继而实现对变频器VVVF1的控制，继电器KA1-KA4触点的开关信号的分别实现电磁泵M1-M6启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF1的DO1+、DO2_NO端分别与PLC的数字量输入模块DI1、DI2端连接（如图8所示），实现PLC对变频器VVVF1的运行、故障信号的采集；所述的变频器VVVF1的AI1+\0两端与PLC模拟量输出模块104的AO:0+/ AO:0-连接（如图11所示），通过PLC实现对电磁泵M1-M6转速的控制；所述的变频器VVVF1的A01/0V两端与PLC模拟量输入模块C107的AI:0+/ AI:0-连接,通过PLC实现对电磁泵M1-M6转速反馈信号的采集，实现闭环控制。

优选的，如图5所示，所述的供风风机控制电路403包括变频器VVVF2、供风风机M9；所述的变频器VVVF2的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF2的L1、L2接供风风机M9；变频器VVVF2的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA5-KA8的触点；继电器KA5-KA8的线圈一端与PLC的数字量输出模块A102的DO4-DO7端连接，另一端接地（如图9所示）；PLC的数字量输出模块A102通过控制KA5-KA8的线圈来控制继电器KA5-KA8的触点，继而实现对变频器VVVF2的控制，继电器KA5-KA8触点的开关信号的分别实现供风风机M9启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF2的DO1+、DO2_NO端分别与PLC的数字量输入模块DI3、DI4端连接（如图8所示），实现PLC对变频器VVVF2的运行、故障信号的采集；所述的变频器VVVF2的AI1+\0两端与PLC模拟量输出模块104的AO:1+/ AO:1-连接（如图11所示），通过PLC实现对供风风机M9转速的控制；所述的变频器VVVF2的A01/0V两端与PLC模拟量输入模块C107的AI:1+/ AI:1-连接,通过PLC实现对供风风机M9转速反馈信号的采集，实现闭环控制。

优选的，如图6所示，所述的排风风机控制电路404包括变频器VVVF3、排风风机M10；所述的变频器VVVF3的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF3的L1、L2接排风风机M10；变频器VVVF3的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA9-KA12的触点；继电器KA9-KA12的线圈一端与PLC的数字量输出模块A102的DO8-DO11端连接，另一端接地（如图9所示）；PLC的数字量输出模块A102通过控制KA9-KA12的线圈来控制继电器KA9-KA12的触点，继而实现对变频器VVVF3的控制，继电器KA9-KA12触点的开关信号的分别实现排风风机M10启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF3的DO1+、DO2_NO端分别与PLC的数字量输入模块DI5、DI6端连接（如图8所示），实现PLC对变频器VVVF3的运行、故障信号的采集；所述的变频器VVVF3的AI1+\0两端与PLC模拟量输出模块104的AO:2+/ AO:2-连接（如图11所示），通过PLC实现对排风风机M10转速的控制；所述的变频器VVVF3的A01/0V两端与PLC模拟量输入模块C107的AI:2+/ AI:2-连接,通过PLC实现对排风风机M10转速反馈信号的采集，实现闭环控制。

优选的，如图7所示，所述的预热控制电路405包括变频器VVVF4、预热器E1；所述的变频器VVVF4的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF4的L1、L2接预热器E1；变频器VVVF4的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA13-KA16的触点；继电器KA13-KA16的线圈一端与PLC的数字量输出模块A102的DO12-DO15端连接，另一端接地（如图9所示）；PLC的数字量输出模块A102通过控制KA13-KA16的线圈来控制继电器KA13-KA16的触点，继而实现对变频器VVVF4的控制，继电器KA13和KA15触点的开关信号的分别实现预热器E1启停、故障应答，继电器KA14触点的开关信号的预留扩展用， KA16触点的开关信号的实现变频器VVVF4初始运行状态给定；所述的变频器VVVF4的DO1+、DO2_NO端分别与PLC的数字量输入模块DI7、DI8端连接（如图8所示），实现PLC对变频器VVVF4的运行、故障信号的采集；所述的变频器VVVF4的AI1+\0两端与PLC模拟量输出模块104的AO:3+/ AO:3-连接（如图11所示），通过PLC实现对预热器E1电流控制；所述的变频器VVVF4的A01/0V两端与PLC模拟量输入模块C107的AI:3+/ AI:3-连接,通过PLC实现对预热器E1电流反馈信号的采集，实现闭环控制。

具体实施时，变频器VVVF1-4可采用6SL3210-5BE21-5UV0-1.5KW型号。

优选的，所述的控制电路4还包括有电磁阀VD1、电磁阀VD2、流量开关SF；具体实施时，电磁阀VD1和电磁阀VD2安装在6个气缸的进气和排气总管上，流量开关SF安装在通向发动机气缸的燃料输送管道上，在流量变送器503之间，监测是否有燃料通过管道；如图8所示，所述的数字量输入模块101的DI0端连接有急停按钮S0，急停按钮S0后端与DI11端、DI12端、DI13端、DI14端之间分别连接有电磁阀VD1输出触点、电磁阀VD2输出触点、接触器KM9的辅助触点、流量开关SF输出触点；用于监测电磁阀VD1、电磁阀VD2、气泵M7、流量开关SF的状态；所述的数字量输出模块B的DO5、DO6端与地之间连接电磁阀VD1、电磁阀VD2的控制线圈；（如图10所示）；所述的温度变送器501有8个、压力变送器502有6个，8个温度变送器501其中6个设置发动机缸体上，两个设置在预热器E1上，实现对6缸斯特林发动机组缸体的温度、压力采集，以及对预热器E1温度的采集；所述的模拟量输入模块A105的AI0-AI7输入端分别与8个温度变送器501（T1-T8）连接；所述的模拟量输入模块B106的AI0-AI5输入端分别与6个压力变送器501（P1-P6）连接；所述的模拟量输入模块B106的AI6输入端与流量变送器503（L1）连接；（如图12所示）。

该系统在具体运行由工控机3控制，其控制方法为：

上电开机系统初始化，然后进行电气检查，电气检查通过后控制系统启动，启动前用户进行确认，若电气检查不通过或用户不确认控制系统再次进入系统初始化；用户确认后选择进入调试模式或运行模式；进入运行模式后首先进行系统安全检查，包括缸体气密性测试、进排风测试、燃料供给测试；安全检查通过后控制点火启动，发动机点火启动完成后对发动机缸体的温度、压力数据实时监测记录，当数据出现异常时进行故障报警并记录，最后停机。

优选的，控制方法中发动机点火启动后对发动机缸体的温度、压力数据、故障记录实时监测存储在工控机3中，并保留1年历史数据形成数据追溯单元，可在发动机组运行时及时做出异常判断、故障趋势判断。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种斯特林发动机的自动控制系统，包括可编程控制器、触摸屏、工控机、控制电路、测量变送器、供电电路；其特征在于：所述的供电电路为系统中可编程控制器、触摸屏、工控机、控制电路、测量变送器提供电能；所述的可编程控制器包括CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块A、数字量输出模块B、模拟量输出模块、模拟量输入模块A、模拟量输入模块B、模拟量输入模块C；所述的触摸屏、工控机分别通过以太网接口与可编程控制器的CPU模块连接；所述的控制电路包括风扇/照明/气泵控制电路、电磁给料泵控制电路、供风风机控制电路、排风风机控制电路、预热控制电路、点火开关控制电路；所述的控制电路与数字量输入模块、数字量输出模块A、数字量输出模块B、模拟量输出模块、模拟量输入模块C连接；所述的测量变送器包括温度变送器、压力变送器、流量变送器；所述的测量变送器与模拟量输入模块A、模拟量输入模块B连接。

2.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的供电电路接入AC220V电源，在供电电路中AC220V电源进线上设置有浪涌保护开关L1，浪涌保护开关L1后端接有两条相互并联的支路，其中一条支路由AC220V电源L端依次串联有接触器KM1的一组常闭触点、按钮SW1、指示灯H1、接触器KM2控制线圈到达AC220V电源N端，同时按钮SW1 上并联有接触器KM2的一组触点；另一条支路上在AC220V电源L、N线路上依次安装有KM1的两组常闭触点、断路器Q1、滤波器FI1，滤波器FI1后端的AC220V电源L端接有KM2的一组常开触点， KM2的常开触点后端的AC220V电源L端以及滤波器FI1后端的AC220V电源N端上依次并联有断路器Q8、断路器Q7、断路器Q6、断路器Q5、断路器Q4、断路器Q3、断路器Q2，7个断路器；断路器Q2后端接工控机，断路器Q3后端接有DC24V电源、风扇/照明/气泵控制电路，断路器Q4后端接电磁给料泵控制电路，断路器Q5后端接供风风机控制电路，断路器Q6后端接排风风机控制电路，断路器Q7后端接预热控制电路，断路器Q8后端接点火开关控制电路；实现了对控制电路的供电；接触器KM1的线圈一端与数字量输出模块的DO9连接，另一端接地； DC24V电源后端连接可编程控制器、触摸屏、温度变送器、压力变送器、流量变送器，实现了对可编程控制器、触摸屏、测量变送器的供电；在断路器Q3和断路器Q4之间的AC220V电源L、N线路上串联有不间断电源V1，实现断电时对工控机、 DC24V电源、风扇/照明/气泵控制电路的正常供电。

3.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的风扇/照明/气泵控制电路包括气泵、风扇、照明三条控制回路，气泵控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM9一组常开触点、气泵M7，接触器KM9的控制线圈一端与数字量输出模块B的D08连接，另一端接地；风扇控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM1的一组常闭触点、按钮SW2、接触器KM3的线圈、风扇M8，其中按钮SW2上并联有接触器KM3的一组常开触点；照明控制回路中从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有开端S1、照明灯H0；所述的点火开关控制电路从AC220V电源L端到AC220V电源N端依次串联有接触器KM10一组常开触点、点火开关FF；接触器KM10的控制线圈一端与数字量输出模块B的D07连接，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的电磁给料泵控制包括变频器VVVF1、整流电路V2、电磁泵M1-M6；所述的变频器VVVF1的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF1的L1、L2接整流电路V2，整流电路V2后端并联电磁泵M1-M6；变频器VVVF1的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA1-KA4的触点；继电器KA1-KA4的线圈一端与数字量输出模块A的DO0-DO3端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA1-KA4的线圈来控制继电器KA1-KA4的触点，继而实现对变频器VVVF1的控制，继电器KA1-KA4触点的开关信号的分别实现电磁泵M1-M6启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF1的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI1、DI2端连接；所述的变频器VVVF1的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:0+/ AO:0-连接；所述的变频器VVVF1的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:0+/ AI:0-连接。

5.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的供风风机控制电路包括变频器VVVF2、供风风机M9；所述的变频器VVVF2的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF2的L1、L2接供风风机M9；变频器VVVF2的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA5-KA8的触点；继电器KA5-KA8的线圈一端与数字量输出模块A的DO4-DO7端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA5-KA8的线圈来控制继电器KA5-KA8的触点，继而实现对变频器VVVF2的控制，继电器KA5-KA8触点的开关信号的分别实现供风风机M9启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF2的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI3、DI4端连接；所述的变频器VVVF2的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:1+/ AO:1-连接；所述的变频器VVVF2的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:1+/ AI:1-连接。

6.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的排风风机控制电路包括变频器VVVF3、排风风机M10；所述的变频器VVVF3的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF3的L1、L2接排风风机M10；变频器VVVF3的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA9-KA12的触点；继电器KA9-KA12的线圈一端与数字量输出模块A的DO8-DO11端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA9-KA12的线圈来控制继电器KA9-KA12的触点，继而实现对变频器VVVF3的控制，继电器KA9-KA12触点的开关信号的分别实现排风风机M10启停、反转、故障应答、正转；所述的变频器VVVF3的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI5、DI6端连接；所述的变频器VVVF3的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:2+/ AO:2-连接；所述的变频器VVVF3的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:2+/ AI:2-连接。

7.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的预热控制电路包括变频器VVVF4、预热器E1；所述的变频器VVVF4的L、N端接入AC220V电源，COM端接地；变频器VVVF4的L1、L2接预热器E1；变频器VVVF4的DI1-DI4与DC24V电源之间分别接有继电器KA13-KA16的触点；继电器KA13-KA16的线圈一端与数字量输出模块A的DO12-DO15端连接，另一端接地；数字量输出模块A通过控制KA13-KA16的线圈来控制继电器KA13-KA16的触点，继而实现对变频器VVVF4的控制，继电器KA13和KA15触点的开关信号的分别实现预热器E1启停、故障应答，继电器KA14触点的开关信号的预留扩展用， KA16触点的开关信号的实现变频器VVVF4初始运行状态给定；所述的变频器VVVF4的DO1+、DO2_NO端分别与数字量输入模块DI7、DI8端连接；所述的变频器VVVF4的AI1+\0两端与模拟量输出模块的AO:3+/AO:3-连接；所述的变频器VVVF4的A01/0V两端与模拟量输入模块C的AI:3+/ AI:3-连接。

8.根据权利要求1所述的一种斯特林发动机的自动控制系统，其特征在于：所述的控制电路还包括有电磁阀VD1、电磁阀VD2、流量开关SF；所述的数字量输入模块的DI0端连接有急停按钮S0，急停按钮S0后端与DI11端、DI12端、DI13端、DI14端之间分别连接有电磁阀VD1输出触点、电磁阀VD2输出触点、接触器KM9的辅助触点、流量开关SF输出触点；用于监测电磁阀VD1、电磁阀VD2、气泵M7、流量开关SF的状态；所述的数字量输出模块B的DO5、DO6端与地之间连接电磁阀VD1、电磁阀VD2的控制线圈；所述的温度变送器有8个、压力变送器有6个，8个温度变送器其中6个设置发动机缸体上，两个设置在预热器E1上；所述的模拟量输入模块A的AI0-AI7输入端分别与8个温度变送器连接；所述的模拟量输入模块B的AI0-AI5输入端分别与6个压力变送器连接；所述的模拟量输入模块B的AI6输入端与流量变送器连接。