引领电气CAD、PLM以及模拟仿真的未来

引领电气CAD、PLM以及模拟仿真的未来

关注IGE+XAO微信二维码,了解更多详情

Tel: +86(0)25-8689 0716/8465
       0534/8465 0594

Fax: +86(0)25-8465 0564

E-mail:

sales_china@ige-xao.com(销售部)
support_china@ige-xao.com(技术部)

蓄电池恒流放电机柜设计

发表时间:2017-11-15 作者: 赵强  鲁芳   来源: 互联网
关键字: PLC 触摸屏 恒流放电 
系统设计采用PLC为控制器,触摸屏作为操作人员和系统设备进行交互的人机界面,热功率器件PTC陶瓷电阻为放电负载。辅以一系列的外围电路组成控制系统。完成状态控制、参数检测和状态与参数的显示。最后,通过实验验证放电机柜的放电效果与预期的效果相同,实现了恒流放电的目的。

    在蓄电池的使用与维护过程中,根据实际的需要,要定期对蓄电池进行恒流放电。传统的蓄电池放电都是将其接上普通的电阻丝放电,难以实现蓄电池的恒流放电。本文利用PTC热敏电阻的电流随温度的变化关系,通过风扇来控制PTC的温度,从而实现恒流放电目的。

    首先,利用ANSYS有限元分析得到了PTC电流随温度变化的关系。然后,利用MATLAB/SIMULINK搭建仿真模型,通过理论分析验证了本设计的可行性。最后,完成本课题的硬件与软件的设计,从而完成放电机柜的设计。本文重点讲述的是硬件与软件的设计过程。

1 硬件设计

1.1 放电模块功能

    放电模块的功能是实现蓄电池的恒流放电控制,并完成蓄电池电压与电流的采样。其电路由控制模块、风扇和负载模块组成,该部分的电路设计为本课题的核心部分,其构成如图l所示。

   

    图1 恒流放电原理框图

1.2 放电模块设计思想

    放电模块电路总体的设计思想是通过控制开关元件的空比来调整输出电压,选择开关元件为功率半导体开关器件,配合其他辅助模块共同完成系统的恒流放电。电路的构成框图如图2所示,主要由输入反接保护电路、滤波电路、风机、负载以及采样电路、比较电路、控制电路、驱动电路、保护电路、基准电路和辅助电源电路等组成。

   

    图2 放电原理框图

2 软件设计

2.1 设计目标

    PLC控制系统的软件设计主要是为了完成蓄电池放电工作的启动与停止、设定其放电参数、对整个放电过程监控等目的。因此,总体的设计目标要求达到:

    (1)蓄电池相关的放电参数可由用户设定,根据相关参数的设定来控制其放电工作的启动与停止。

    (2)用户可以实时了解到蓄电池放电的过程,监视其放电电流、电压等参数的动态变化。

    (3)系统具有自我保护的功能,当放电过程中,某些参数不符合设计的要求时,系统将自动发出警报。

    (4)系统可以存储放电电流、容量等这些放电信息,用户随时可以查看该信息。

2.2 I/O地址分配

    本系统设计采用的是西门子S7—200系列的CPU224主机,CPU224自身有l4输入/10输出共24个数字量I/O点,本设计要求的I/O地址分配数量为32路/26路数字量输出/输入、2路模拟量输入(由于篇幅原因,具体地址分配不做详细介绍),因此需要加扩展模块,CPU224可以提供的扩展电流为660 mA,本设计采用的扩展模块有一个EM222(数字量输出:8点)、一个EM235{模拟量输入:4路,输出1路)、EM223(数字量输入:16点,输出:16点),消耗的电流为(40+30+160)mA=230mA,符合设计要求。

2.3 软件模块的划分

    如图3所示的放电控制流程图,根据PLC软件设计的目标,我们把PLC软件设计划分为主程序与根据其功能来划分的子程序,其子程序又可分为采集子程序、存储子程序、计算子程序、放电电流选择子程序、报警子程序、显示子程序等等。系统的主程序主要负责完成数据的初始化、转换数据类型、调用各个子程序块等工作,下面简单介绍一些子程序。

   

    图3 恒流放电控制流程图