基于MCU的发电机控制器设计

摘 要 广西的中波发射台用发电机中的控制器来监控发电机的运行系统在设备中工作状况；传感器是包括承载体在内的和电路连接的敏感元件，发电机上的所有传感器连接智能仪表，凭借智能仪表设置发电机正常工作时的机油压力、柴油机水温等参数值，如果不在参数值范围内，智能仪表就会发出报警信号；现在拥有的控制器在运用时，已经出现了数次故障问题，维修费用特别高，况且现在所有的控制器没有能够把信号传送到远距离通讯的通讯接口，无法对发电机的应用状态进行远程监督控制；我们对此研究出在STC单片机的基础上设计一种发电机控制器，这种控制器具备原来的所有功能，只是多设计了一个通讯接口，这是为方便发电机在运转状态时进行远程监控；这种控制器升级方便，容易维护，降低成本等优点，在实际的应用中能发挥很好的作用。

【关键词】单片机 控制器 发电机

1 发电机控制器的设计背景

针对广西防城中波台的发电机控制器运行故障次数多，维护困难且费用相当高的情况下；我们发展了智能远程监控系统，它能监控发电机控制器的运作，要想实现智能远程监控我们需要在原来的控制器上增加一个通信接口；新发电机的设计只在原有的基础上加了通信接口，减小了发电机维护的经济负担，降低故障维修难度，实现了远程监控，对研制新发电机控制器有一定的必要性。

2 发电机控制器的设计方案

2.1 对硬件系统实行设计

市电供电和发电机供电是两路电源供电，发电机控制器系统的工作流程是这样的：

如图1所示。在发电机控制器的工作中，我们要进行几点必要的说明：

（1）ATS远程控制，手动控制，自动控制三种功能，它们之间可以相互切换。

ATS切换柜能接收到发电机是否在发电的信号； ATS远程控制功能：无论有没有市电，发电机的启动与停机都受ATS自动切换功能的控制； 手动控制功能：无论有没有市电，发电机是停机还是启动都可在发电机操作面板上直接进行操作； 自动功能：在自动状态下，如果有市电，我们不启动发电机；市电供应异常或者根本没有市电供应，与此同时ATS控制柜发出外电信号异常的警报时，发电机可以自动启动；发电机成功发电后，给ATS控制柜送信号切换供电，而且自动选择市电给负载供电；市电变成原来正常工作状态后，停止发电机运行供电工作，如果自动切换屏检测到市电又不正常，发电机供电必须立即恢复供电。

（2）严格检测发电机的发电电压状态，水温状态，油压状态。

（3）故障停机功能：无论发电机处于哪种工作状态，如果出现发电机发电电压故障，水温故障，油压故障中的任何一种故障时，我们必须马上启动故障停机功能。

（4）故障停机自锁功能：因为故障导致的发电机停机，无论是什么情况都不能启动发电机工作；完成故障清零复位功能后，才能对发电机进行正常启动。

（5）故障清零复位功能：把开关切换到复位位置，完成故障清零复位功能。

（6）通信功能：可以和直接发出操控命令的计算机进行通信。

2.2 控制器的硬件设计方案

我们利用STC89C52单片机为控制器的控制核心，STC类型的单片机稳定性好，而且功能特别强，具有对电压的适应能力强，宽电压供电，抵抗静电能力高，受干_程度小，这种单片机的工作状态对温度的限制不大；单片机是把中央处理器，只读存储器，随机存储器定时器芯片与一些输入，输出接口电路集成在一个芯片上的微控制器；我们对现在的单片机技术上的掌握比较成熟，而且应用简单方便；因为原来的发电机控制器上装有智能仪表，它能检测出发电状态，油压状态，水温状态是否在符合规定的正常范围内，发电机工作是否正常对应它的智能仪表都能检测出来，高电平是智能仪表显示的正常状态，低电平显示就是故障状态；如果发电机的发电电压，水温状态，油压状态这三种的任何一种检测出故障，就必须立刻控制发电机控制器停机；油门和启动马达是用来控制发电机的；油门和启动马达的控制程序都是由单片微型计算机输出信号，操控继电器来执行控制指令。

控制面板上的操作按钮设计成钥匙开关，有手动启动功能，复位停止功能和自动功能三个档位；处在手动启动功能档的时候，发电机控制不受ATS自动切换屏的信号影响，发电机的启动可直接由控制器来完成；发电机的发电电压，水温，油压这些状态都能在操控面板上显示；控制器设有232通信接口，它连接上位机并进行监测控制。

2.3 软件设计方案

控制器的软件任务就是执行判断发电机的状态检测和发电机的启动与停止；发电机的控制方法：启动ATS控制柜的远程控制；启动面板的手动操作；这两种控制方式的启动过程相同；先开户油门是发电机的启动过程，检测油压状态，没有油压的时，才能启动马达，马达可带动发电机启动；软件的编程由计算机C语言来完成，软件设计有四部分组成。

2.3.1 设备初始化

它对所有接口状态进行初始化，让设备等待指令。

2.3.2 停止发电机

它由故障保护，自动和手动停止发电机三个组成部分；故障保护停止是指发电机在工作时，只要发电电压，水温，油压中有一个不正常，就停止发电机；自动停止是设备在自动状态，没有远程自启动信号时，停止发电机；手动停止是依据检测钥匙开关来判断能否停止发电机。

2.3.3 发电机的启动包括远程自启动，手动启动

远程自启动是在自动切换屏输送远程启动信号时，钥匙开关在自动状态下启动发电机。

2.3.4 检测保护

它是对发电电压状态，水温状态，油压状态的检测，如果有任何一个出现故障，就要停止发电机，从而保护发电机设备的安全。

3 结束语

基于STC单片机系统为核心，完成发电机控制器功能，在原有的基础上增加一个通信接口，为远程控制目标提供了方便；新发电机控制器通过长时间的试验，已经能够成功在发电机上运作，而且工作状态稳定；有故障时，发电机可自动停止，保护了设备的安全；成功研制发电机控制器对国家的意义非凡，这是一项重要的应用，证明这种设计合理，功能齐全，安装方便，简单实用，能快速维修更换，这就方便了发电机的发展和维护，减小了维护成本费用，新发电机控制器的技术掌握在我们自己的手里，这种发电机控制器在广电系统的应用中已经推广开来，也为我们能开展进一步研究作好了铺垫。

参考文献

[1]张天一.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]姜成明，闫静茹.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]李阳旭.完全手册51单片机C语言开发详解[M].北京：电子工业出版社，2014.