EC10系列PLC在直流屏中的應用

一 、概述

PLC是直流屏系統監測、控制、保護、管理、通訊的核一個核心部件。不但可以實現繁瑣的邏輯控制、模擬運算，而且對交流過欠壓保護、控制母線過欠壓保護、合閘母線過欠壓保護和接地等保護都起著重要作用。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口和遠動設備（RTU或通過MODEM與遠程PC機）通信，實現數據交換與資源共享。真正實現了直流屏系統的全自動控制，在無人值守的場所系統都可以安全運轉與遠程維護。

二 、系統組成與功能

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

所有的系統參數設定，充電模塊和整流模塊的電壓及電流調整與監控，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行。

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

1. 接受系統的各種開關量狀態檢測與命令輸入信號。

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

3 . 對高頻開關充電模塊輸出的直流電壓通過高速脈沖計數進行測量。

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、正負母線絕緣電壓等。

5 . 與電力自動化系統局方通信（CDT協議），可用自由口協議方式來實現。

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（可由編程軟件設置）。 在這里我們重點說明一下PLC與電流傳感器、絕緣檢測儀和電池檢測儀等設備的通信。

三 、實現原理與方式

3．1 協議簡介

Modbus 協議是應用于控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。本文主要描述了Modbus協議在此系統中的應用。通訊采用應答方式，由主機發起請求，從機執行請求并且應答。

3．2 接線方式

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

3．3 MODBUS RTU模式

協議格式

從機地址：網絡上設備的地址，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。此次與從站設備的通信用到的03（讀）與16（寫）這兩個功能碼。

數據：要讀取或者寫入數據的寄存器地址與數量。RTU模式下，最多252字節（2×252個字節，ASII模式）。

CRC檢驗碼： 艾默生 PLC編程軟件（ContrStar）里的MODBUS指令執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，在發送MODBUS指令時，才用計算檢驗碼。

四、PLC程序

本控制系統程序由四個功能塊組成，分別是邏輯控制、高速計數子程序、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、 對控制模塊電壓進行調節 、 對充電模塊電壓、電流進行調節 、 自動控制電池充電過程 、 充電電流溫度補償、自動調壓 、電池活化 、充電器故障保護與電池組過放電保護等處理控制。

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

讀取從站數據子程序，讀取電流傳感器、絕緣檢測儀、電池檢測儀等設備數據時采用此功能子程序。設備不同，其站地址、參數個數、參數寄存器地址、參數存放PLC里的軟元件地址等都不同，卻都可以調用此程序，只要填上該設備的相應參數即可完成。

寫入從站數據子程序，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數據（客戶只要設置好通信參數即可）。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寫數據。

無論讀取還是寫入從站數據，通信程序都有以下幾部分組成：

■通信參數設置：

PLC部分：通信端口COM1，MODBUS協議（RTU模式）站地址，波特率9600bps,8數據位，2停止位，無校驗。（在PLC編程軟件“系統塊”目錄的“通信口”界面上設置）。

HMI部分：和PLC設相同通信參數，站地址除外。

■通信數據刷新：

通信時，無論是發送還是接收數據時，都要占用端口COM1。為了能在較短的時間內，刷新所有從站通信數據。我們可以采用ContrStar軟件里的MODBUS發送接收（MODBUS命令發送完后，自動接收）完成標志位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讀發送幀格式寫成固定的一個功能塊，設置了幾個靈活使用的參數：從站地址、寄存器起始地址、讀取個數與接收數據的存放地址。與不同從站設備通信時，只需填寫這幾個參數，便可完成。

寫命令功能：把MODBUS寫發送幀格式寫成固定的一個功能塊，參數設置與讀命令功能相同。

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

五 、運行效果

EC10自投入運行以來，效果良好，系統工作可靠穩定。PLC與所有MODBUS從站設備的數據交換就用通信讀與寫兩個功能塊就完全可以實現。編程簡單，指令豐富，功能強大，操作界面人性化，非常適合于直流屏行業的應用，深受客戶好評