EC10系列PLC在直流屏中的应用

来源:艾默生网络能源有限公司 作者:佚名2009年06月15日 14:29
[导读] 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
关键词:直流屏

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

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