基于PLC技术的电动汽车充电系统设计

I一种基于PLC技术的电动汽车充电系统，本文首先对电动汽车充电系统的概念及分类进行了介绍，然后详细设计了一种基于PLC技术的电动汽车充电系统，并对其进行了各种测试和分析。同时，在PLC控制系统设关键词：电动汽车；西门子1200;博图软件；充电系统ⅡWiththerapiddevelopmentofautomobileindustryandtheincreasingawarenessofenvironmentalprotection,theapplicationofelectricvHowever,thestabilityandefficieaffectingitsapplicationandstabilityandefficiencyofthechargingThispaperfirstintroducestheconceptandclassificationofelectriimprovesthestabilityandreliabilityofcharginrealizedthecharacteristicsofstability,highefficiencyandsasystem,andimprovedtheoveralleffverifythefeasibilityofrealizingthedesigntechnology,andhavecertainreferencesignificanceforthefuturedevelsolutionfortheelectricvechargingefficiencyandsystemstabilitpromotethesustainabledevelopmentoftheelectricveⅢ 1.1课题研究背景 1.2课题研究目的及其意义 1.3国内外研究现状 21.4本文内容 2第2章电动汽车系统方案设计 42.1电气控制方案设计 42.2汽车充电研究内容 42.2.1研究基本内容 42.2.2系统基本结构 52.3汽车充电研究方案 52.3.1技术路线 52.3.2研究方法 62.3.3预期目标 6第3章系统硬件设计 73.1部分元器件选型 73.1.1急停按钮 73.1.2启动/停止按钮 73.1.3电流传感器 83.1.4电压传感器 83.1.5温度传感器 83.2可编程控制器选型 93.3输入输出点设计 3.4系统电路图设计 3.4.1PLC外部接线图设计 3.4.2主电路图设计 第4章系统软件程序设计 4.1程序流程图设计 4.2触摸屏地址分配设计 4.3PLC梯形图程序设计 4.3.1主程序区域 4.3.2定时充满模式区域 4.3.3快充模式区域 4.3.4慢充模式区域 第5章触摸屏画面设计 5.1编程软件介绍 5.1编程软件介绍 参考文献 错误!未定义书签。1年国家政府也在引导人们发展汽车，也在引导着汽车产业的发技术为核心的研究成果较为成熟。但是，充电设备的产业化应用给充电设施提供了成本、2还有在英国ELIX和Bombardier等海外的各大企业、机构，都一同加快在英格兰境内的补充桩规划，并开发汽车及无线充电科技。如今，Chargemaster有成都学院、中国哈尔滨理工大学、东南东学院、天京理工大2021,国务院办公厅政府发展变革委、全国自然资源局等印发《全国发展改革委等单53号),明确提出到“十四五”期末，将全国的车辆补充基础设施水平进一步提高，逐步建立适度超前、分布均匀、智能快捷的车辆补充基础设施系统，可以解决全国近二，000(1)电动汽车充电系统概述3(2)电动汽车充电系统设计的功能，进行IC卡读写收费。使用PLC控制系统实现对充电的精确控制，进行快充模式(3)电车充电系统硬件设计(4)电车充电程序与触摸屏仿真调试42.1电气控制方案设计1、能够实现最简单的替续器逻辑开关控制，并具有体积小、控制容量大、具有无触3、故障查询方便，电路调整简便。PLC的各个输入输出接口的位置都用发后，再加入相关的程序应用软件，就会使故障查询更为轻松，断革新，在工业控制中的地位日益加强，并2.2汽车充电研究内容2.2.1研究基本内容统、充值管理系统、计量收费管理系统、报警模块。基本实现了控件结构的软硬件设计，5完成了系统中应用软件的设计工作，如触摸屏编程的设计工作、各模组间数据通信协议的设计工作和PLC编程的设计工作，以使能满足对各模组间的各种数据通讯的基本要求，并能够持续即时的进行电动汽车充值数据内容的收集，通过实施了射频无接触式读写技术完成了充电桩及计费管理系统的基本功能。自主设计研发的上位机系统软件，可以即时反映各种充电设施的运行情况，可对终端装置监测到的信息保存、管理和数据分析，以便管理人员统计分析。设计电动汽车充电设施电气防护体系，除了短路防护和泄漏保护之外，同时还设置急停按钮和突发状况暂停充电设施的功能。利用网络进行远距离的监视和管理系统，采取收发短信的方式，也可以完成充电的操作。系统设计结构如图3.1所示。2.3.1技术路线1、本系统由PLC模块、触摸屏人机交互模块、充电控制模块、计量计费模块、打印模块、执行机构、控制系统构成；2、软件平台程序用西门子；64、理论知识准备阶段，理解设计课题，认真研究课题所涉及到的内容，能够较好的6、规划课题，确定系统组成结构，勾画出大体系统框架并在结构框架的基础上提出(1)文献研究法通过查阅文献来获得研究资料，对系统设计中所涉及到的相(2)功能分析法功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方(3)定性分析法软件和硬件开发的相关技术，从而熟悉系统中各个功能模(4)经验总结法希望通过已有的每一块功能的结合进行总结，设计出一套优2.3.3预期目标计费管理系统的基本功能。自主设计研发的上位机系统软件，可急停按钮和因突发状况而暂停的充电设施运行等7第3章系统硬件设计急停按钮主要起切断系统的作用，当有故障发生时，由人为紧急拍下从而停止系统，起到伤害防护的作用。这里选择弗隆电子急停按钮开关，开关尺寸29*32*66mm,型号LA38-11ZS,工作电流10A,工作电压250V,电器寿命10000次。如图4.1所示。伏以下，总电压低于5A的控制电路。指示灯上会显示不同的标志和色彩，通常红灯代表如图4.2所示。8同的变换理论，额定电流传感器通常使用霍尔效应、磁通门、电磁传感器、罗氏线圈(电磁感应的基本原理和安培环路定律)、分流器(欧姆定理)等五类方法。本设计选取的电流传感器，如图4.3所示。3.1.4电压传感器感器等。本设计采用的温度传感器，如图4.4温度传感器，它是一种充分利用物质随环境温度变化的各种物理特性的规律和特性，温度，所以我们也需要采取选型设计，在设计里我们选用了集成9可编程逻辑控制器(PLC)是为工业生产环境条件下的数值计算而设计的电子产品设备控制系统。它使用可编程寄存器在体内存储逻辑计算、序列管理、定时器、计量和算术运算的命令，并使用数字或模拟输入和输出监控各种工业生产机器或设备的生产过程。目前，工业生产计算机系统已被广泛用作分布式控制系统(DCS)中的可编程控制器。随着互联网的快速发展，可编程控制器将成为工业自动化集中控制网络系统和国际通用网络系统中的组成部分，将在电子工业及工业之外的许多应用领域中充分发挥着愈来愈大的功能。可编程序与逻辑控制台，是一个数字运算操控的电子设备，专用为制造业使用所产品设计的。由于有程序易学、活动简易、维护方便、通讯功能较强、体积小、耗电量较低等优势，在生产中变得日益重要。按照实验规定，整个工业锅炉控制系统需要的输入点数共25个：考虑到设计系统的稳定性，故选用S7-1200即可。如图4.6为S7-1200PLC。汽车充电控制系统中输入、输出I/O点如表4.1所示。启动运行灯电流报警灯慢充电压报警灯快充温度报警灯定时充满慢充模式灯快充模式灯定时充满模式灯充电信号灯充电完成信号灯3.4系统电路图设计3.4.1PLC外部接线图设计器模块，主要是采集外部温度，如图4.7所示。如图4.8所示，该图为PLC外部接线图，输入接入开关，启动停止按钮，快充慢充选主电路主要是给开关电源供电，然后由交流220V电压转为直流24V电压，主电源有QF开关，支路也有开关保护，如图4.9所示。出」*第4章系统软件程序设计电车充电，首先打开电源点击启动，系统判断电压、电流、温度是否正常，如果不正常，相应报警指示灯亮起，暂停充电；如果正常，选择充值金额，选择模式，模式分为快充、慢充和定时充满；快充和慢充按电流计费，定时充满按时间计费，之后就可以开始充电，直至充电完成。如果需要系统停止，按下停止按钮，所有动作停止，便于维修人员检修，系统流程如图5.1所示。停止我们在与触摸屏进行联机仿真的时候，要在PLC上设置相应的触摸屏地址，通过触摸屏和PLC通信实现系统仿真，用来验证实验是否达到预期结果，没有达到就要及时修正，地址分配如表5.1所示。PLC地址触摸屏画面备注触摸屏画面备注Tag_10Tag_11Tag_13Tag_14Tag_15Tag_16Tag_17Tag_18Tag_19Clock_1Hz快充功率Tag_1慢充功率快充标志位定时充满标志位条件，在与门中只要有一个条件不满足要求就不会实现测试条件就会实现测试接果；非门是取相反的条件结果，条件满似很简单，用图形来直接的呈现逻辑功能，使电气人员很容易看到快充模式区域，慢充程序区域，这样的梯形图程序设计，4.3.1主程序区域(1)上电初始化--(2)系统启动(3)监控电流、电压、温度是否正常慢充标志位”EQ\*jc3\*hps7\o\al(\s\up6(),e)AR-AR-(4)选择慢充模式As)——As)——“快EQ\*jc3\*hps17\o\al(\s\up6(标志),R-)位”“慢充”(5)选择快充模式>“慢充标志位”—R-—(R—(6)选择定时充满模式(7)根据选择的模式接通对应的子程序图4.8梯形图程序段7(8)电流监控数据”.数据中转1—VALUEUr(9)温度监控—EN(10)电压监控数据”数据中转3—VALUE4.3.2定时充满模式区域(1)根据金额算出充电时间Tag_13°(2)充电时间显示金额余额(2)充电时间显示金额余额“定时充满标志位”“充电完成信号灯—(R-0—ENO·(3)充电时间到结束充电图4.14梯形图程序段13(1)根据投入的金额计算能充多久N*Houf-一DoN-图4.15梯形图程序段14(2)快充开始充电“充电信号灯·图4.16梯形图程序段15(3)档MW18为0时证明充电完毕—ENO-OUTI--Tag20—R-—R“Tag.6”N图4.17梯形图程序段16(1)根据投入的金额计算能充多久数据：额定电流—N2OUT—Tag_19“充—(s-(2)快充开始充电“沿*沿[3]“充电信号灯”—sTag_10°AR-(3)档MW40为0时证明充电完毕“充电完成信号灯”“亮电信号灯”“慢充标志位*“Tag_10°第5章触摸屏画面设计驱动器等全部应用于同一个开发环境。在控制器与驱动程果，构建框架智能编辑仿真等功能。西门子博图软件可本项目的设计采用西门子TIAsPortalV17,也就是博途V17版本来编写程序，这样就打开博途软件进行触摸屏画面设计，设置好相应的画w停止，慢充模式，快充模式，定时充电模式，当按下相应的按电压报警指示灯，电流报警指示灯，温度报警指示灯；中间为投入金额显示，额定电压显示，实际电压显示，额定电流显示，实际电流显示，额定温度显示，实际温度显示；最右侧为慢充模式数据显示，快充模式数据显示，定时模式时间显示；还有充电中指示灯，充(1)首先先设置额定电流值，如图5.2所示。a(2)设置好额定电流值，额定电压值，额定温度值，点击启动，启动指示灯亮起。如图5.3所示。SIEMENS(3)如果发现系统异常，比如说电压不正常，那么电压报警指示灯亮起，为红色。如图5.4所示。图5.4仿真画面4(4)启动正常之后，投入金额，投入20,画面如图5.5所示。A电完成sManewaccRudtne重图5.5仿真画面5(5)下一步进行模式选择，点击慢充模式，指示灯亮起，充电时指示灯也亮起，均电车充电