EC10系列PLC在直流屏中的應(yīng)用

一 、概述

PLC是直流屏系統(tǒng)監(jiān)測、控制、保護(hù)、管理、通訊的核一個核心部件。不但可以實現(xiàn)繁瑣的邏輯控制、模擬運(yùn)算，而且對交流過欠壓保護(hù)、控制母線過欠壓保護(hù)、合閘母線過欠壓保護(hù)和接地等保護(hù)都起著重要作用。艾默生 PLC有RS-232、485兩個通信口，不但可與HMI直接通信（利用RS232或者485），還可用另一個485口和遠(yuǎn)動設(shè)備（RTU或通過MODEM與遠(yuǎn)程PC機(jī)）通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與資源共享。真正實現(xiàn)了直流屏系統(tǒng)的全自動控制，在無人值守的場所系統(tǒng)都可以安全運(yùn)轉(zhuǎn)與遠(yuǎn)程維護(hù)。

二 、系統(tǒng)組成與功能

直流屏系統(tǒng)中的監(jiān)控與控制功能可由一臺HMI（觸摸屏）與一臺EC10-1410BRA組成來實現(xiàn)。

所有的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，充電模塊和整流模塊的電壓及電流調(diào)整與監(jiān)控，電池巡檢，對地電壓的測量，電池充放電曲線等均通過觸摸屏各畫面進(jìn)行。

監(jiān)控系統(tǒng)以艾默生可編程控制（PLC）作為中央控制系統(tǒng)的核心部分，PLC可完成如下功能：

1. 接受系統(tǒng)的各種開關(guān)量狀態(tài)檢測與命令輸入信號。

2 . 對直流屏系統(tǒng)的故障狀態(tài)做指示。主要故障狀態(tài)有充電器故障、兩路交流電自動切換、熔斷器熔斷等做報警指示。

3 . 對高頻開關(guān)充電模塊輸出的直流電壓通過高速脈沖計數(shù)進(jìn)行測量。

4 . 與電流傳感器、絕緣檢測儀、電池檢測儀、蓄電池組逆變放電裝置（MODBUS通信）和HMI進(jìn)行通信。檢測合閘母線電壓、 單體電池電壓、 電池組電壓、控制母線電流、 充電電流、 放電電流、 控制母線絕緣電壓、合閘母線絕緣電壓、正負(fù)母線絕緣電壓等。

5 . 與電力自動化系統(tǒng)局方通信（CDT協(xié)議），可用自由口協(xié)議方式來實現(xiàn)。

艾默生 PLC主模塊本體集成有COM0和COM1兩個通信口，其中COM0為232接口，COM1為232或者485接線方式可選。C0M0和COM1都支持MODBUS與FREEPORT協(xié)議。其通信口0（也作為編程口）支持MODBUS從站，通信口1支持MODBUS主站和從站（可由編程軟件設(shè)置）。 在這里我們重點(diǎn)說明一下PLC與電流傳感器、絕緣檢測儀和電池檢測儀等設(shè)備的通信。

三 、實現(xiàn)原理與方式

3．1 協(xié)議簡介

Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文主要描述了Modbus協(xié)議在此系統(tǒng)中的應(yīng)用。通訊采用應(yīng)答方式，由主機(jī)發(fā)起請求，從機(jī)執(zhí)行請求并且應(yīng)答。

3．2 接線方式

PLC主模塊的COM1口上RS485+、RS485-兩端接從站設(shè)備的RS485+、RS485-口，接線圖如下：

3．3 MODBUS RTU模式

協(xié)議格式

從機(jī)地址：網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備的地址，確定目的站從站。有效范圍1-247。

功能代碼： 與HMI和MODBUS從站設(shè)備通信時主要用到的功能碼： 01讀線圈、02讀離散量輸入、03讀保存寄存器、05寫單個線圈、06寫單個寄存器、15寫多個線圈、16寫多個寄存器。艾默生 PLC MODBUS全部支持所有的功能碼。此次與從站設(shè)備的通信用到的03（讀）與16（寫）這兩個功能碼。

數(shù)據(jù)：要讀取或者寫入數(shù)據(jù)的寄存器地址與數(shù)量。RTU模式下，最多252字節(jié)（2×252個字節(jié)，ASII模式）。

CRC檢驗碼： 艾默生 PLC編程軟件（ContrStar）里的MODBUS指令執(zhí)行時會自動加校驗碼（使用CRC校驗情況下），用戶不需計算校驗和。如果用LRC校驗時，在發(fā)送MODBUS指令時，才用計算檢驗碼。

四、PLC程序

本控制系統(tǒng)程序由四個功能塊組成，分別是邏輯控制、高速計數(shù)子程序、通信讀子程序、通信寫子程序。

邏輯控制，主要包括：兩路交流電自動切換、 對控制模塊電壓進(jìn)行調(diào)節(jié) 、 對充電模塊電壓、電流進(jìn)行調(diào)節(jié) 、 自動控制電池充電過程 、 充電電流溫度補(bǔ)償、自動調(diào)壓 、電池活化 、充電器故障保護(hù)與電池組過放電保護(hù)等處理控制。

高速計數(shù)子程序，直接利用Contrstar 軟件里SPD指令對6個輸入端口進(jìn)行高速脈沖計數(shù)（2路最高計數(shù)頻率50KHZ，4路最高計數(shù)頻率10KHZ），來計算整流模塊的輸出電壓。

讀取從站數(shù)據(jù)子程序，讀取電流傳感器、絕緣檢測儀、電池檢測儀等設(shè)備數(shù)據(jù)時采用此功能子程序。設(shè)備不同，其站地址、參數(shù)個數(shù)、參數(shù)寄存器地址、參數(shù)存放PLC里的軟元件地址等都不同，卻都可以調(diào)用此程序，只要填上該設(shè)備的相應(yīng)參數(shù)即可完成。

寫入從站數(shù)據(jù)子程序，如果用艾默生 PLC主模塊上的COM0口或者COM1口與觸摸屏通信，并且PLC做MODBUS從站時，HMI可以直接讀寫PLC數(shù)據(jù)（客戶只要設(shè)置好通信參數(shù)即可）。但如果PLC做主站，HMI做從站時，就需要在PLC里編寫通信程序給HMI寫數(shù)據(jù)。

無論讀取還是寫入從站數(shù)據(jù)，通信程序都有以下幾部分組成：

■通信參數(shù)設(shè)置：

PLC部分：通信端口COM1，MODBUS協(xié)議（RTU模式）站地址，波特率9600bps,8數(shù)據(jù)位，2停止位，無校驗。（在PLC編程軟件“系統(tǒng)塊”目錄的“通信口”界面上設(shè)置）。

HMI部分：和PLC設(shè)相同通信參數(shù)，站地址除外。

■通信數(shù)據(jù)刷新：

通信時，無論是發(fā)送還是接收數(shù)據(jù)時，都要占用端口COM1。為了能在較短的時間內(nèi)，刷新所有從站通信數(shù)據(jù)。我們可以采用ContrStar軟件里的MODBUS發(fā)送接收（MODBUS命令發(fā)送完后，自動接收）完成標(biāo)志位SM135（完成時置位）來判別與一臺從站通信完成。從而與下一臺從站開始通信。

注明：也可以用定時器來計時，定時和不同從站設(shè)備通信。但是這樣做效率不高，影響通信速度。在速度要求不高的場合，也可考慮采用這種方式。

讀命令功能：把MODBUS讀發(fā)送幀格式寫成固定的一個功能塊，設(shè)置了幾個靈活使用的參數(shù)：從站地址、寄存器起始地址、讀取個數(shù)與接收數(shù)據(jù)的存放地址。與不同從站設(shè)備通信時，只需填寫這幾個參數(shù)，便可完成。

寫命令功能：把MODBUS寫發(fā)送幀格式寫成固定的一個功能塊，參數(shù)設(shè)置與讀命令功能相同。

故障處理功能：如果在規(guī)定時間內(nèi)，從站設(shè)備沒有返回PLC數(shù)據(jù)，或者PLC把通信錯誤SM136置位。我們就認(rèn)為與此設(shè)備通信有故障，丟棄此幀，但是與他的通信完成。繼續(xù)下一臺設(shè)備的通信。這樣不會因為一臺設(shè)備通信故障，影響與其他設(shè)備通信。下一輪再與此設(shè)備通信。

五 、運(yùn)行效果

EC10自投入運(yùn)行以來，效果良好，系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定。PLC與所有MODBUS從站設(shè)備的數(shù)據(jù)交換就用通信讀與寫兩個功能塊就完全可以實現(xiàn)。編程簡單，指令豐富，功能強(qiáng)大，操作界面人性化，非常適合于直流屏行業(yè)的應(yīng)用，深受客戶好評