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(cè)、控制、保護(hù)、管理、通訊的核一個(gè)核心部件。不但可以實(shí)現(xiàn)繁瑣的邏輯控制、模擬運(yùn)算，而且對(duì)交流過(guò)欠壓保護(hù)、控制母線過(guò)欠壓保護(hù)、合閘母線過(guò)欠壓保護(hù)和接地等保護(hù)都起著重要作用。EMERSON PLC有RS-232、485兩個(gè)通信口，不但可與HMI直接通信（利用RS232或者485），還可用另一個(gè)485口和遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備（RTU或通過(guò)MODEM與遠(yuǎn)程PC機(jī)）通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與資源共享。真正實(shí)現(xiàn)了直流屏系統(tǒng)的全自動(dòng)控制，在無(wú)人值守的場(chǎng)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(tái)HMI（觸摸屏）與一臺(tái)EC10-1410BRA組成來(lái)實(shí)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(duì)地電壓的測(cè)量，電池充放電曲線等均通過(guò)觸摸屏各畫(huà)面進(jìn)行。
　　監(jiān)控系統(tǒng)以EMERSON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(kāi)關(guān)量狀態(tài)檢測(cè)與命令輸入信號(hào)。
　　2 對(duì)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(dòng)切換、熔斷器熔斷等做報(bào)警指示。
　　3 對(duì)高頻開(kāi)關(guān)充電模塊輸出的直流電壓通過(guò)高速脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
　　4 與電流傳感器、絕緣檢測(cè)儀、電池檢測(cè)儀、蓄電池組逆變放電裝置（MODBUS通信）和HMI進(jìn)行通信。檢測(cè)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(dòng)化系統(tǒng)局方通信（CDT協(xié)議），可用自由口協(xié)議方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　EMERSON PLC主模塊本體集成有COM0和COM1兩個(gè)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(shuō)明一下PLC與電流傳感器、絕緣檢測(cè)儀和電池檢測(cè)儀等設(shè)備的通信。

三 實(shí)現(xiàn)原理與方式
3．1協(xié)議簡(jiǎn)介
　　Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)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(qǐng)求，從機(jī)執(zhí)行請(qǐng)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(shí)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(xiě)單個(gè)線圈、06寫(xiě)單個(gè)寄存器、15寫(xiě)多個(gè)線圈、16寫(xiě)多個(gè)寄存器。EMERSON 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(xiě)）這兩個(gè)功能碼。
　　數(shù)據(jù)：要讀取或者寫(xiě)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(gè)字節(jié)，ASII模式）。
　　CRC檢驗(yàn)碼： EMERSON PLC編程軟件（ContrStar）里的MODBUS指令執(zhí)行時(shí)會(huì)自動(dòng)加校驗(yàn)碼（使用CRC校驗(yàn)情況下），用戶不需計(jì)算校驗(yàn)和。如果用LRC校驗(yàn)時(shí)，在發(fā)送MODBUS指令時(shí)，才用計(jì)算檢驗(yàn)碼。

四 PLC程序
　　本控制系統(tǒng)程序由四個(gè)功能塊組成，分別是邏輯控制、高速計(jì)數(shù)子程序、通信讀子程序、通信寫(xiě)子程序。
　　邏輯控制，主要包括：兩路交流電自動(dòng)切換、對(duì)控制模塊電壓進(jìn)行調(diào)節(jié) 、 對(duì)充電模塊電壓、電流進(jìn)行調(diào)節(jié) 、 自動(dòng)控制電池充電過(guò)程 、 充電電流溫度補(bǔ)償、自動(dòng)調(diào)壓 、電池活化 、充電器故障保護(hù)與電池組過(guò)放電保護(hù)等處理控制。
　　高速計(jì)數(shù)子程序，直接利用Contrstar 軟件里SPD指令對(duì)6個(gè)輸入端口進(jìn)行高速脈沖計(jì)數(shù)（2路最高計(jì)數(shù)頻率50KHZ，4路最高計(jì)數(shù)頻率10KHZ），來(lái)計(jì)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(cè)儀、電池檢測(cè)儀等設(shè)備數(shù)據(jù)時(shí)采用此功能子程序。設(shè)備不同，其站地址、參數(shù)個(gè)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(xiě)入從站數(shù)據(jù)子程序，如果用EMERSON 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(shí)，HMI可以直接讀寫(xiě)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(shí)，就需要在PLC里編寫(xiě)通信程序給HMI寫(xiě)數(shù)據(jù)。
　　無(wú)論讀取還是寫(xiě)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(wú)校驗(yàn)。（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(shí)，無(wú)論是發(fā)送還是接收數(shù)據(jù)時(shí)，都要占用端口COM1。為了能在較短的時(shí)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(dòng)接收）完成標(biāo)志位SM135（完成時(shí)置位）來(lái)判別與一臺(tái)從站通信完成。從而與下一臺(tái)從站開(kāi)始通信。
　　注明：也可以用定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)，定時(shí)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(chǎng)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(xiě)成固定的一個(gè)功能塊，設(shè)置了幾個(gè)靈活使用的參數(shù)：從站地址、寄存器起始地址、讀取個(gè)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(shí)，只需填寫(xiě)這幾個(gè)參數(shù)，便可完成。
　　寫(xiě)命令功能：把MODBUS寫(xiě)發(fā)送幀格式寫(xiě)成固定的一個(gè)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(shí)間內(nèi)，從站設(shè)備沒(méi)有返回PLC數(shù)據(jù)，或者PLC把通信錯(cuò)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(tái)設(shè)備的通信。這樣不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)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
　　客戶使用EMERSON 公司生產(chǎn)的EC10系列PLC以來(lái)，運(yùn)行效果良好，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(xiě)兩個(gè)功能塊就完全可以實(shí)現(xiàn)。編程簡(jiǎn)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(píng)。