基于PLC技術(shù)的電動(dòng)汽車(chē)交流充電系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

范瑞云

摘 ? 要：現(xiàn)階段中我國(guó)對(duì)于能源的需求日益擴(kuò)大，就實(shí)際展開(kāi)分析，能源固然重要，但消耗能源過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的危害較大，清潔能源一直以來(lái)皆為研究的重點(diǎn)所在。基于此背景，電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。但電動(dòng)汽車(chē)的充電問(wèn)題與充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)際研究而言一直屬于難點(diǎn)，本文基于PLC技術(shù)展開(kāi)電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)，望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作起到一定幫助，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展，使電動(dòng)汽車(chē)能夠盡早代替大部分傳統(tǒng)汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) ?電動(dòng)汽車(chē) ?交流充電 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

中圖分類號(hào)：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（b）-0090-02

根據(jù)目前我國(guó)范圍內(nèi)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)展開(kāi)分析，電動(dòng)汽車(chē)的充電方式可分為兩種。一類為車(chē)載充電器充電，一類為非車(chē)載充電。本文所研究的電動(dòng)汽車(chē)交流充電系統(tǒng)為非車(chē)載充電方式，即將充電裝置固定于地面、墻壁，利用傳導(dǎo)方式為電動(dòng)汽車(chē)提供電能，保障其電量不足時(shí)能夠收獲更多的電能，實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的運(yùn)行。下文將針對(duì)此類技術(shù)進(jìn)行分析，基于PLC模式進(jìn)行充電系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)。

1 ?設(shè)計(jì)原則與功能需求分析

1.1 設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)需滿足三大原則，即設(shè)計(jì)實(shí)用原則、設(shè)計(jì)安全原則、設(shè)計(jì)智能原則。使用性原則為保障充電系統(tǒng)能夠快速且穩(wěn)定、可靠地為電動(dòng)汽車(chē)所服務(wù)，于供電的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)快速充電、用戶操作便捷、外界環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn);其次為設(shè)計(jì)安全性原則。安全性原則指設(shè)計(jì)后投入使用的過(guò)程中較為安全、具備電氣保護(hù)裝置、誤操作防護(hù)裝置、防爆、防盜裝置等;最后設(shè)計(jì)智能原則。設(shè)計(jì)智能原則為保障自動(dòng)充電系統(tǒng)的穩(wěn)定與便捷性，具備自動(dòng)化操作流程與智能交互設(shè)計(jì)，于無(wú)人管理情況下正常使用，發(fā)生故障及時(shí)保障。

1.2 實(shí)際需求分析

實(shí)際功能需求分析需結(jié)合實(shí)際過(guò)程中交流充電設(shè)備的需求展開(kāi)。首先，設(shè)備需滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如滿足《國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》、《電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施的建設(shè)典型設(shè)計(jì)》等[1];其次，充電設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)需滿足實(shí)際條件下的泛用參數(shù)，如滿足交流電電壓范圍（220V±10%），頻率處于50±1Hz，額定輸出功率保持在7kW以內(nèi)等。除此以外，充電設(shè)備還需滿足于如便捷繳費(fèi)、支持移動(dòng)支付、提供通訊功能、預(yù)留表位、綜合監(jiān)控設(shè)備情況等。

1.3 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)，指可編程序控制器所展開(kāi)的相關(guān)技術(shù)，其核心為一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，針對(duì)工業(yè)環(huán)境下的各類應(yīng)用，能夠有效適應(yīng)較大量的數(shù)據(jù)，有效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，高效實(shí)現(xiàn)工作。其主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊與編程器組成[2]。工作中，PLC技術(shù)的相關(guān)設(shè)備采用掃描方式展開(kāi)工作，當(dāng)PLC處于運(yùn)行中時(shí)，相關(guān)操作由內(nèi)部進(jìn)行處理，周而復(fù)始，往復(fù)循環(huán)。此類技術(shù)的控制特點(diǎn)在于能夠有效保障設(shè)備安全性，控制充電設(shè)施的電磁干擾。本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用此類技術(shù)，即為考慮到電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備長(zhǎng)期處于外界，對(duì)環(huán)境方面的抵抗性應(yīng)較強(qiáng)，能夠有效應(yīng)對(duì)各項(xiàng)天氣。

2 ?各類模塊設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

硬件模塊中較為重要的部分為主控模塊與通信模塊。首先由主控模塊進(jìn)行分析，其作為應(yīng)用中的核心部件，能夠控制整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作，因此需將其作為重點(diǎn)進(jìn)行分析。現(xiàn)階段中的主控模塊存在多個(gè)類型，本次設(shè)計(jì)過(guò)程中選用的主控模塊為德國(guó)西門(mén)子公司制造的模塊，配合三菱PLC技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本、提升工作效率的作用。設(shè)計(jì)過(guò)程中，本文特針對(duì)信號(hào)傳輸部分展開(kāi)分析，利用原有主控模塊中的平衡驅(qū)動(dòng)器、差分接收器進(jìn)行組合，提升整個(gè)系統(tǒng)的抗共模干擾性。通信模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，本文根據(jù)實(shí)際需求綜合性考量，將獨(dú)立電源、體積較小、速率多、應(yīng)用方式較為廣泛作為選擇參數(shù)，最終選定FXIN-485-BD作為本次設(shè)計(jì)過(guò)程中的選擇。實(shí)現(xiàn)過(guò)程中將其與各項(xiàng)設(shè)備連接，切實(shí)實(shí)現(xiàn)通信功能，實(shí)現(xiàn)整體單位作用。

2.2 軟件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

軟件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中較為重要的部分為上位機(jī)串口的設(shè)置。設(shè)計(jì)過(guò)程中已針對(duì)此類問(wèn)題展開(kāi)分析，將PC機(jī)的串口進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，主要內(nèi)容包括串口編號(hào)設(shè)置、波特率、校驗(yàn)位設(shè)定及停止位確定。此類工作的目的在于針對(duì)控制系統(tǒng)展開(kāi)鏈接，將PLC控制系統(tǒng)與其鏈接，并建設(shè)通信協(xié)議，保障安全性。實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可與本文設(shè)置相同頻率，如將PLC與上位機(jī)之間的通信利用RS-485展開(kāi)，將波特率控制為19200bps，選擇八位數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)通信格式，并確定1位停止位。但需要注意的是，參數(shù)設(shè)置不可照搬，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，與此同時(shí)將PC機(jī)與PLC機(jī)的通信協(xié)議達(dá)成一致，不然將會(huì)出現(xiàn)正常通訊功能無(wú)法展開(kāi)的現(xiàn)象。

3 ?充電管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

3.1 人機(jī)交互界面的研究與實(shí)現(xiàn)

人機(jī)交互界面的設(shè)置需結(jié)合實(shí)際展開(kāi)，研究與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需注意滿足實(shí)際需求，即能夠有效顯示充電設(shè)備的運(yùn)行信息、具備一定的操作提升功能、正常顯示計(jì)費(fèi)系統(tǒng)信息等。實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可利用各項(xiàng)工控組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)現(xiàn)，利用各項(xiàng)編程軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互與系統(tǒng)建設(shè)。以觸摸屏界面的設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析，選擇正確的顯示設(shè)備后，可針對(duì)實(shí)際操作流程展開(kāi)設(shè)計(jì)，如待機(jī)界面設(shè)計(jì)、用戶交互設(shè)計(jì)。用戶交互過(guò)程為用戶實(shí)施充電操作，將充電卡置于設(shè)備讀卡器上方，設(shè)備讀取到卡片記錄，產(chǎn)生頁(yè)面交互，提示用戶進(jìn)行刷卡操作。當(dāng)用戶開(kāi)始操作后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)給客戶三類操作方式，分別為加滿、按時(shí)間充電、按度數(shù)充電。用戶根據(jù)自身請(qǐng)款選擇合適選項(xiàng)進(jìn)行操作[3]。實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要注重系統(tǒng)反應(yīng)速度與讀數(shù)顯示正確性，以便切實(shí)提升充電便捷度與用戶體驗(yàn)。

3.2 計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)需依靠計(jì)算機(jī)常數(shù)K值展開(kāi)。實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要有效把握此類數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)計(jì)算與上文所述的計(jì)量參數(shù)顯示結(jié)合。本次設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中著重針對(duì)顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，觸摸屏顯示數(shù)據(jù)為四位，為編程簡(jiǎn)單，PLC中使用整數(shù)表示，即ABCD，常數(shù)K值為160。將此類參數(shù)設(shè)置到電度表中，可保障程序計(jì)數(shù)較為精確。充電設(shè)備充電計(jì)數(shù)過(guò)程中，接通電源開(kāi)關(guān)Y0后，PLC輸入端X0接收到信號(hào)，將信號(hào)發(fā)送至計(jì)數(shù)器C0處，當(dāng)C0處計(jì)數(shù)達(dá)到160，則數(shù)據(jù)顯示器D0+1，算作一個(gè)單位讀數(shù)，隨后計(jì)數(shù)器歸零，開(kāi)始下一個(gè)周期的計(jì)數(shù)，到達(dá)160后D0再次+1，C0清零。最終根據(jù)充電結(jié)束后的D0計(jì)算充電數(shù)據(jù)。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)實(shí)際過(guò)程中的，基于PLC技術(shù)開(kāi)發(fā)的交流充電系統(tǒng)進(jìn)行分析，將其中較為重要的部分作為例子進(jìn)行分析與描述，意在保障單位發(fā)展，使設(shè)備運(yùn)行較為穩(wěn)定，有效提升整體發(fā)展與設(shè)備穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)智能充電、高效充電。

參考文獻(xiàn)

[1] 張勇敢，宋樹(shù)祥，袁偉強(qiáng).電動(dòng)汽車(chē)交流充電管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2018，37（6）：160-163，167.

[2] 周娟，魏琛.電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁諧波分析及諧波抑制研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017，45（5）：18-25.

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