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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。EMERSON 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EMERSON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。
EMERSON 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。EMERSON 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: EMERSON 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。