重康动力（深圳）有限公司

摘要：康明斯HGM系列柴驱发电机组控制器采用32位ARM微处理器架构，集成了开机停机控制、数据测量、维护保养、报警保护及“三遥”（遥测、遥信、遥控）功能。该控制器具有CANBUS（SAE J1939）接口，可适配多种电喷或非电喷柴驱发电机组，并支持通过面板或PC机（RS485/USB）进行参数数字化整定。本文系统阐述了该控制器的核心性能特点（含IP65防护等级、模块化阻燃ABS外壳与金属卡件设计）、关键技术规格（工作电压DC 8.0～35.0 V、功耗<3 W、多类型模拟量传感器接口及7路可编程继电器输出），并以流程图方式说明了标准开机/停机时序逻辑。此外，深入解析了控制器与ATS（自动转换开关）配合实现市电故障时自动启动、切换与负载转移的工作原理，为HGM系列控制器在柴驱发电机组控制系统中的选型、安装与调试提供了全面的技术参考。

 

一、性能特点

 

发电机组控制面板功能如图1所示，控制箱外观如图2所示。HGM系列控制器的主要性能特点如下：

（1）历史记录与实时时钟功能：控制器具备历史记录存储功能（可记录运行事件、故障报警等），并内置实时时钟，为故障追溯和运行管理提供时间标记。

（2）辅助设备控制功能：控制器具有加热器（缸套水预热）、冷却器（散热风扇控制）、燃油泵（供油泵控制）等辅助设备控制功能，实现机组的智能化热管理和燃油供给管理。

（3）维护保养功能：控制器具有维护保养计时功能，维护时间到后的动作（报警或停机）可由用户根据需要设置，便于实现计划性预防维护。

（4）数字化参数调整：所有参数均采用数字化调整方式，摒弃了常规电位器的模拟调整方法，提高了整机的可靠性和稳定性（避免了电位器触点氧化、振动导致的参数漂移问题）。

（5）前面板高防护等级：外壳设计有橡胶密封圈，前面板防护等级可达到IP65（防尘和防喷水），适用于发电机组机房多尘、潮湿的工业环境。

（6）高温环境适应性：固定控制器的卡件采用金属卡件（而非塑料卡件），在高温环境下性能出色，不易变形老化。

（7）模块化结构设计：采用阻燃ABS外壳，可插拔式接线端子（方便维修更换），嵌入式安装方式，结构紧凑，安装方便。

 

 

图1   柴油发电机组控制器前面板图

图2   柴油发电机组控制系统外观示意图

 

二、技术规格与参数

 

HGM系列控制器的主要技术规格与参数如表1所示。

表1 技术参数

 

三、开停机操作

 

控制器面板上设有报警指示灯和状态指示灯。报警指示灯：警告报警时，慢速闪烁（1秒1次）；停机报警时，快速闪烁（1秒5次）；无报警时，灯不亮。状态指示灯：发电机组正常运行时，灯常亮。

1. 开机顺序

（1）按开机键，发电机组进入起动流程。

（2）若设置了预热时间，预热继电器输出（如果该功能被配置），LCD显示“预热延时XX”秒。

（3）预热延时结束后，燃油继电器输出设定的起动前燃油时间（默认1秒，使燃油系统建立初始压力），然后起动继电器输出。如果在“起动时间”内发电机组没有起动成功，燃油继电器和起动继电器停止输出，进入“起动间隔时间”，等待下一次起动。

（4）在设定的起动次数内（通常为3次），如果发电机组没有起动成功，控制器发出“起动失败”停机报警，同时LCD的报警页显示“起动失败”报警信息。

（5）在任意一次起动时，若起动成功，则进入“安全运行时间”。在此时间内，油压低、水温高、欠速、充电失败等报警量均被屏蔽（无效）。安全运行延时结束后，进入“开机怠速延时”（如果开机怠速延时被配置）。

（6）在开机怠速延时过程中，欠速报警无效。开机怠速延时结束，进入怠速运行。若按下加载键，加载控制输出，进入“高速暖机时间延时”（如果高速暖机延时被配置）。

（7）当高速暖机延时结束时，发电机组进入正常运行状态。如果转速不正常，则控制器报警停机（LCD的报警页显示相应报警量）。

2. 停机顺序

（1）按停机键，可使正常运行的发电机组停机。停机前如果加载控制处于输出状态，则断开加载控制（先卸载后停机）。

（2）若设置了高速散热时间，开始“高速散热延时”（让涡轮增压器和发动机在带载后得到充分冷却）。当高速散热延时结束后，进入“停机怠速延时”。

（3）进入“停机怠速延时”（如果被配置）时，怠速继电器加电输出。

（4）进入“得电停机延时”，得电停机继电器加电输出（控制燃油切断电磁阀动作），燃油继电器输出断开（切断燃油供给）。

（5）进入“停稳时间”，自动判断发动机是否已完全停稳（通过转速传感器检测）。

（6）若发电机组停稳，则进入“停稳后延时”；否则控制器进入“停机失败”警告（在停机失败报警后，若发电机组停稳，则进入“停稳后延时”并自动消除停机失败警告）。

（7）停稳后延时结束后，进入待机状态（控制器处于备用状态，等待下一次启动指令）。

 

四、控制系统工作原理

 

柴油发电机组控制面板已发展成为集成微型计算机的智能电子控制单元，能够处理来自各类传感器的输入信号，并向执行器输出反馈控制信号，以实现对发电机组的闭环自动控制。其电气电路如图3所示。

1. 传感器信号采集与处理

发电机组控制系统的核心是嵌入在控制面板电路中的微处理器（32位ARM）。其工作流程如下：

（1）传感器检测：发电机上的各类传感器实时检测运行参数——转速传感器（检测发动机转速）、温度传感器（检测冷却液温度、排气温度）、压力传感器（检测机油压力、燃油压力）等。

（2）信号传输：传感器将检测到的物理量转换为电信号（脉冲信号、电阻信号、电流信号或电压信号），传送至控制面板中的微处理器。

（3）逻辑判断：微处理器按预设的控制逻辑对输入信号进行分析判断——例如，当机油压力过低或冷却液温度过高时，系统判断为危险工况。

（4）执行器控制：微处理器根据判断结果向执行器输出控制指令——例如，当出现严重故障（超速、低油压、高水温）时，控制器立即切断燃油供给并发出停机报警，以防止设备损坏。

2. 与ATS配合的自动切换功能

柴油发电机组控制面板可以与自动转换开关（ATS，Automatic Transfer Switch）配合使用，以实现市电与发电机电源之间的自动切换，保证关键负载的供电连续性：

（1）市电监测：ATS系统持续监测市电（电网）的电压和频率。当市电电压低于设定阈值（如额定电压的70%）或完全失电时，ATS检测到断电状态。

（2）启动信号：ATS向发电机组控制面板发出远程启动信号（干接点信号）。

（3）启动过程：控制面板接收到启动信号后，按预设程序自动启动发电机组——首先进行预热（若配置），然后起动电机带动发动机旋转，直至发动机达到额定转速。

（4）自动切换：当发电机组频率和电压达到额定值并稳定后，ATS自动将负载从市电侧切换至发电机侧，由发电机继续为负载供电，整个过程无需人工干预。

（5）市电恢复：当市电恢复正常并稳定后，ATS将负载切换回市电侧，发电机组进入冷却延时后自动停机，返回待机状态。

3. 控制面板的工业应用价值

控制面板的这一智能化自动控制功能使其在恶劣天气、偏远地区及工业环境中的应用极为重要——可确保医院、数据中心、通信基站等关键设施的供电连续性（7×24小时不间断）。大多数发电机组制造商将控制面板作为嵌入式产品集成于发电机组中，出厂前已完成系统配置和测试。

4. 操作面板的定义

操作面板是操纵柴油发电机组的人机交互界面。任何复杂设备都需要一个操作界面，使用户能够控制其操作过程、查看其运行状态，并在必要时进行调整控制。机组运行参数（如温度过高、转速过低、频率波动）的调整通常需依据多种因素（如损耗、环境温度、配件和零部件的磨损状态）综合判断后通过操作面板实施调控。

 

 

图3  康明斯柴油发电机组电气原理图

 

总结

康明斯HGM系列控制器以其32位ARM微处理器核心、宽电压适应范围（DC 8～35 V）及灵活的传感器接口配置，为柴驱发电机组提供了一套高可靠性、高集成度的自动化控制解决方案。其完备的“三遥”功能和与ATS的无缝协同，确保了在市电异常时关键负载供电的快速恢复与连续性，显著提升了备用电源系统的应急响应能力。数字化参数调整与模块化硬件设计，不仅简化了现场调试与维护流程，也有效增强了设备在复杂工业环境下的长期运行稳定性。该系列控制器已成为现代柴驱发电机组实现智能化、网络化控制管理的理想配套选择。

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