EC10系列PLC在直流屏中的应用

EC10系列PLC在直流屏中的应用

一 、概述

PLC是直流屏系统监测、控制、保护、管理、通讯的核一个核心部件。不但可以实现繁琐的逻辑控制、模拟运算，而且对交流过欠压保护、控制母线过欠压保护、合闸母线过欠压保护和接地等保护都起着重要作用。艾默生 PLC有RS-232、485两个通信口，不但可与HMI直接通信（利用RS232或者485），还可用另一个485口和远动设备（RTU或通过MODEM与远程PC机）通信，实现数据交换与资源共享。真正实现了直流屏系统的全自动控制，在无人值守的场所系统都可以安全运转与远程维护。

二 、系统组成与功能

直流屏系统中的监控与控制功能可由一台HMI（触摸屏）与一台EC10-1410BRA组成来实现。

所有的系统参数设定，充电模块和整流模块的电压及电流调整与监控，电池巡检，对地电压的测量，电池充放电曲线等均通过触摸屏各画面进行。

监控系统以艾默生可编程控制（PLC）作为中央控制系统的核心部分，PLC可完成如下功能：

1. 接受系统的各种开关量状态检测与命令输入信号。

2 . 对直流屏系统的故障状态做指示。主要故障状态有充电器故障、两路交流电自动切换、熔断器熔断等做报警指示。

3 . 对高频开关充电模块输出的直流电压通过高速脉冲计数进行测量。

4 . 与电流传感器、绝缘检测仪、电池检测仪、蓄电池组逆变放电装置（MODBUS通信）和HMI进行通信。检测合闸母线电压、 单体电池电压、 电池组电压、控制母线电流、 充电电流、 放电电流、 控制母线绝缘电压、合闸母线绝缘电压、正负母线绝缘电压等。

5 . 与电力自动化系统局方通信（CDT协议），可用自由口协议方式来实现。

艾默生 PLC主模块本体集成有COM0和COM1两个通信口，其中COM0为232接口，COM1为232或者485接线方式可选。C0M0和COM1都支持MODBUS与FREEPORT协议。其通信口0（也作为编程口）支持MODBUS从站，通信口1支持MODBUS主站和从站（可由编程软件设置）。 在这里我们重点说明一下PLC与电流传感器、绝缘检测仪和电池检测仪等设备的通信。

三 、实现原理与方式

3．1 协议简介

Modbus 协议是应用于控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。本文主要描述了Modbus协议在此系统中的应用。通讯采用应答方式，由主机发起请求，从机执行请求并且应答。

3．2 接线方式

PLC主模块的COM1口上RS485+、RS485-两端接从站设备的RS485+、RS485-口，接线图如下：

3．3 MODBUS RTU模式

协议格式

从机地址：网络上设备的地址，确定目的站从站。有效范围1-247。

功能代码： 与HMI和MODBUS从站设备通信时主要用到的功能码： 01读线圈、02读离散量输入、03读保存寄存器、05写单个线圈、06写单个寄存器、15写多个线圈、16写多个寄存器。艾默生 PLC MODBUS全部支持所有的功能码。此次与从站设备的通信用到的03（读）与16（写）这两个功能码。

数据：要读取或者写入数据的寄存器地址与数量。RTU模式下，最多252字节（2×252个字节，ASII模式）。

CRC检验码： 艾默生 PLC编程软件（ContrStar）里的MODBUS指令执行时会自动加校验码（使用CRC校验情况下），用户不需计算校验和。如果用LRC校验时，在发送MODBUS指令时，才用计算检验码。

四、PLC程序

本控制系统程序由四个功能块组成，分别是逻辑控制、高速计数子程序、通信读子程序、通信写子程序。

逻辑控制，主要包括：两路交流电自动切换、 对控制模块电压进行调节 、 对充电模块电压、电流进行调节 、 自动控制电池充电过程 、 充电电流温度补偿、自动调压 、电池活化 、充电器故障保护与电池组过放电保护等处理控制。

高速计数子程序，直接利用Contrstar 软件里SPD指令对6个输入端口进行高速脉冲计数（2路最高计数频率50KHZ，4路最高计数频率10KHZ），来计算整流模块的输出电压。

读取从站数据子程序，读取电流传感器、绝缘检测仪、电池检测仪等设备数据时采用此功能子程序。设备不同，其站地址、参数个数、参数寄存器地址、参数存放PLC里的软元件地址等都不同，却都可以调用此程序，只要填上该设备的相应参数即可完成。

写入从站数据子程序，如果用艾默生 PLC主模块上的COM0口或者COM1口与触摸屏通信，并且PLC做MODBUS从站时，HMI可以直接读写PLC数据（客户只要设置好通信参数即可）。但如果PLC做主站，HMI做从站时，就需要在PLC里编写通信程序给HMI写数据。

无论读取还是写入从站数据，通信程序都有以下几部分组成：

■通信参数设置：

PLC部分：通信端口COM1，MODBUS协议（RTU模式）站地址，波特率9600bps,8数据位，2停止位，无校验。（在PLC编程软件“系统块”目录的“通信口”界面上设置）。

HMI部分：和PLC设相同通信参数，站地址除外。

■通信数据刷新：

通信时，无论是发送还是接收数据时，都要占用端口COM1。为了能在较短的时间内，刷新所有从站通信数据。我们可以采用ContrStar软件里的MODBUS发送接收（MODBUS命令发送完后，自动接收）完成标志位SM135（完成时置位）来判别与一台从站通信完成。从而与下一台从站开始通信。

注明：也可以用定时器来计时，定时和不同从站设备通信。但是这样做效率不高，影响通信速度。在速度要求不高的场合，也可考虑采用这种方式。

读命令功能：把MODBUS读发送帧格式写成固定的一个功能块，设置了几个灵活使用的参数：从站地址、寄存器起始地址、读取个数与接收数据的存放地址。与不同从站设备通信时，只需填写这几个参数，便可完成。

写命令功能：把MODBUS写发送帧格式写成固定的一个功能块，参数设置与读命令功能相同。

故障处理功能：如果在规定时间内，从站设备没有返回PLC数据，或者PLC把通信错误SM136置位。我们就认为与此设备通信有故障，丢弃此帧，但是与他的通信完成。继续下一台设备的通信。这样不会因为一台设备通信故障，影响与其他设备通信。下一轮再与此设备通信。

五 、运行效果

EC10自投入运行以来，效果良好，系统工作可靠稳定。PLC与所有MODBUS从站设备的数据交换就用通信读与写两个功能块就完全可以实现。编程简单，指令丰富，功能强大，操作界面人性化，非常适合于直流屏行业的应用，深受客户好评