CN106004895B - 一种基于plc的储能式有轨电车恒流放电系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统及装置，其系统包括PLC控制电路、人机交互显示电路、主电路、温度检测电路、中间继电器和多条与待充电有轨电车电接触的接触轨。本发明可以实时监测放电电压、电流及放电温度，根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，并实现过电压、过电流及温度保护，可以很好的解决现有技术中存在的不足，结构合理、监测数据准确、放电速度快、安全性及可靠性高。

Description

一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统及装置

技术领域

本发明涉及充放电技术领域，尤其涉及一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统及装置。

背景技术

在国内城市轨道交通处于高速发展期的机遇下，采用储能式电源作为动力的有轨电车将是未来城市交通发展的一种新方向，新型现代有轨电车是介于地铁和公共汽车之间的第三种城市公共交通系统，具有安全高效、节能环保、科技时尚、投资少、见效快的特点。由于现代有轨电车需要定期进行维护和检修，因此需要一种安全的放电装置，然而现有的放电控制系统采用继电器控制或恒电阻放电，放电时间长，监测精度及可靠性差，无法满足现代储能式有轨电车安全放电的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，包括PLC控制电路、人机交互显示电路、主电路、温度检测电路、中间继电器和多条与待充电有轨电车电接触的接触轨。

其中，所述接触轨与所述主电路的输入端连接，所述主电路的输出端和温度检测电路的输出端分别与所述PLC控制电路的输入端连接，所述PLC控制电路的输出端分别与所述人机交互显示电路的输入端和中间继电器一个触点连接，所述中间继电器的另一个触点与所述主电路的反馈控制输入端连接。

本发明的有益效果是：本发明的一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，可以实时监测放电电压、电流及放电温度，根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，并实现过电压、过电流及温度保护，可以很好的解决现有技术中存在的不足，结构合理、监测数据准确、放电速度快、安全性及可靠性高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述PLC控制电路包括CPU模块、DI模块、AI模块、DO模块和温度采集模块；所述DI模块分别与所述主电路和CPU模块连接，并将从所述主电路采集的数字信号发送至所述CPU模块；所述AI模块分别与所述主电路和CPU模块连接，并将从所述主电路采集的模拟信号发送至所述CPU模块；所述温度采集模块分别与所述温度检测电路和CPU模块连接，将所述温度检测电路采集的温度信号转换成设定电流范围内，并发送至所述CPU模块；所述CPU模块读取所述数字信号对应的工作状态，以及读取模拟信号和转换后的温度信号对应的信号值并通过所述人机交互显示电路进行显示，且对所述数字信号、模拟信号和转换后的温度信号进行逻辑运算，并生成对应的控制命令；所述DO模块分别与所述中间继电器和CPU连接，并将所述CPU生成的控制命令发送至所述中间继电器，所述中间继电器根据所述控制命令控制所述主电路的放电状态和放电电阻阻值。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述PLC控制器一方面可以控制待充电有轨电车的放电过程，另一方面可以对待充电有轨电车放电过程中的电压、电流和温度进行监控，并在电压、电流和温度超过安全范围时自动切断电路，实现安全放电。

进一步：所述人机交互显示电路为触摸显示屏。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述触摸显示屏可以对放电过程中的电压、电流和温度进行实时显示，达到人机交互的效果，增强用户体验。

进一步：所述接触轨的数量为三条，其中两条所述接触轨为放电正极接触轨，另一条所述接触轨为放电负极接触轨,也称钢轨。

进一步：所述主电路包括断路器QF1、断路器QF2、接触器KM1、接触器KM2、熔断器FU、电压传感器V、电流传感器A和可调放电电阻电路，其中一条所述放电正极接触轨与所述可调放电电阻电路的一端之间顺次串联有所述断路器QF1、接触器KM1、熔断器FU和电流传感器A，所述可调放电电阻电路的另一端与所述放电负极接触轨连接，所述接触器KM1与所述熔断器FU的公共端与另一条所述放电正极接触轨之间顺次串联有所述接触器KM2和断路器QF2，所述接触器KM1与所述熔断器FU的公共端与所述放电负极接触轨之间串联有所述电压传感器V；所述接触器KM1和接触器KM2的状态触点分别与所述DI模块连接，所述断路器接触器KM1和接触器KM2的线圈与所述中间继电器连接；所述电压传感器V和电流传感器A与所述AI模块连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述主电路可以实现对放电过程的直接控制，并根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，实现安全放电。

进一步：所述可调放电电阻电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、接触器KM3和接触器KM4，所述电阻R1的一端与所述电流传感器A连接，另一端与所述放电负极接触轨之间顺次串联有所述电阻R2、R3、R4、R5、R6，所述接触器KM3的一端与所述电阻R1和电阻R2的公共端连接，另一端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，所述接触器KM4的一端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，另一端与所述放电负极接触轨连接；所述接触器KM3和接触器KM4的状态触点分别与所述DI模块连接，所述断路器接触器KM3和接触器KM4的线圈与所述中间继电器连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述可调放电电阻电路可以在放电过程中根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，并在确保放电安全的基础上实现尽可能快速的放电，大大提高了放电效率。

进一步：所述温度检测电路采用非接触式温度传感器。

上述进一步方案的有益效果是：采用非接触式温度传感器，在实际过程中安装灵活，检测结果准确，并且对温度的迅速变化比较灵敏，可以对放电过程中温度的精确测量。

进一步：所述接触轨为可伸缩式结构，且所述接触轨可升降地设置在放电区域内。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以在未放电时处于收缩状态，并上升至高处，避免为充电时占用放电区域内的空间，实现放电区域内空间的合理利用。

进一步：在放电区域内设有与所述接触轨数量相同并一一对应的定位开关，所述定位开关连接在所述中间继电器与所述主电路之间，并在所述接触轨下降至预设位置后闭合。

上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述定位开关可以确保所述接触轨在下降至设定的预设位置后才能进行放电，避免由于误操作或其他原因造成放电安全隐患。

本发明还提供了一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电装置，包括放电柜和所述的放电系统，所述PLC控制电路、主电路、温度检测电路和中间继电器均设置在所述放电柜内，所述人机交互显示电路镶嵌设置在所述放电柜的柜门上。

附图说明

图1为本发明的一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统结构示意图；

图2为本发明的一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统主电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统结构示意图，包括PLC控制电路、人机交互显示电路、主电路、温度检测电路、中间继电器和多条与待充电有轨电车电接触的接触轨。

其中，所述接触轨与所述主电路的输入端连接，所述主电路的输出端和温度检测电路的输出端分别与所述PLC控制电路的输入端连接，所述PLC控制电路的输出端分别与所述人机交互显示电路的输入端和中间继电器一个触点连接，所述中间继电器的另一个触点与所述主电路的反馈控制输入端连接。

本实施例中，所述PLC控制电路包括CPU模块、DI模块、AI模块、DO模块和温度采集模块。

其中，所述DI模块分别与所述主电路和CPU模块连接，并将从所述主电路采集的数字信号发送至所述CPU模块；所述AI模块分别与所述主电路和CPU模块连接，并将从所述主电路采集的模拟信号发送至所述CPU模块；所述温度采集模块分别与所述温度检测电路和CPU模块连接，将所述温度检测电路采集的温度信号转换成设定电流范围内，并发送至所述CPU模块；所述CPU模块读取所述数字信号对应的工作状态，以及读取模拟信号和转换后的温度信号对应的信号值并通过所述人机交互显示电路进行显示，且对所述数字信号、模拟信号和转换后的温度信号进行逻辑运算，并生成对应的控制命令；所述DO模块分别与所述中间继电器和CPU连接，并将所述CPU生成的控制命令发送至所述中间继电器，所述中间继电器根据所述控制命令控制所述主电路的放电状态和放电电阻阻值。

这里，所述DI模块采集的数字信号包括所述主回路中断路器状态、接触器状态、熔断器的状态，所述AI模块采集的模拟信号包括主回路中的电流、电压信号。所述温度检测电路采集的温度信号转换成4-20mA的电流信号，方便所述CPU模块读取。

通过所述PLC控制器一方面可以控制待充电有轨电车的放电过程，另一方面可以对待充电有轨电车放电过程中的电压、电流和温度进行监控，并在电压、电流和温度超过安全范围时自动切断电路，实现安全放电。

优选地，所述人机交互显示电路为触摸显示屏。通过所述触摸显示屏可以对放电过程中的电压、电流和温度进行实时显示，达到人机交互的效果，增强用户体验。

优选地，所述接触轨的数量为三条，其中两条所述接触轨为放电正极接触轨，另一条所述接触轨为放电负极接触轨,也称钢轨。

需要指出的是，图中所述接触轨的数量为三条，当然可以设置为两条或者更多条，这里并不做任何限定，只需要设置其中的一条为放电负极接触轨，其余的全部设置为放电正极接触轨，任何一辆待充电有轨电车进入放电区域后与所述放电负极接触轨和其中的一条放电正极接触轨连接即可。

如图2所示，本实施例中，所述主电路包括断路器QF1、断路器QF2、接触器KM1、接触器KM2、熔断器FU、电压传感器V、电流传感器A和可调放电电阻电路，其中一条所述放电正极接触轨与所述可调放电电阻电路的一端之间顺次串联有所述断路器QF1、接触器KM1、熔断器FU和电流传感器A，所述可调放电电阻电路的另一端与所述放电负极接触轨连接，所述接触器KM1与所述熔断器FU的公共端与另一条所述放电正极接触轨之间顺次串联有所述接触器KM2和断路器QF2，所述接触器KM1与所述熔断器FU的公共端与所述放电负极接触轨之间串联有所述电压传感器V；所述接触器KM1和接触器KM2的状态触点分别与所述DI模块连接，所述断路器接触器KM1和接触器KM2的线圈与所述中间继电器连接；所述电压传感器V和电流传感器A与所述AI模块连接。

通过所述主电路可以实现对放电过程的直接控制，并根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，实现安全放电。

优选地，所述可调放电电阻电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、接触器KM3和接触器KM4，所述电阻R1的一端与所述电流传感器A连接，另一端与所述放电负极接触轨之间顺次串联有所述电阻R2、R3、R4、R5、R6，所述接触器KM3的一端与所述电阻R1和电阻R2的公共端连接，另一端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，所述接触器KM4的一端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，另一端与所述放电负极接触轨连接；所述接触器KM3和接触器KM4的状态触点分别与所述DI模块连接，所述断路器接触器KM3和接触器KM4的线圈与所述中间继电器连接。

通过上述可调放电电阻电路可以在放电过程中根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，并在确保放电安全的基础上实现尽可能快速的放电，大大提高了放电效率。

需要注意的是，图中只是示意性的介绍了所述可调放电电阻电路，在实际中，所述可调放电电阻电路可以包括若干个电阻和接触器，若干个电阻顺次串联，且所述接触器可以并联在某一个电阻两端或者某几个串联的电阻两端，这样就可以实现放电电阻的可调性。针对每个电阻的阻值，可以根据实际情况设置，这里不做任何限定。

优选地，所述温度检测电路采用非接触式温度传感器。采用非接触式温度传感器，在实际过程中安装灵活，检测结果准确，并且对温度的迅速变化比较灵敏，可以对放电过程中温度的精确测量。

优选地，所述接触轨为可伸缩式结构，且所述接触轨可升降地设置在放电区域内。通过上述方式可以在未放电时处于收缩状态，并上升至高处，实现放电区域内空间的合理利用。

优选地，在放电区域内设有与所述接触轨数量相同并一一对应的定位开关，所述定位开关连接在所述中间继电器与所述主电路之间，并在所述接触轨下降至预设位置后闭合。通过设置所述定位开关可以确保所述接触轨在下降至设定的预设位置后才能进行放电，避免由于误操作或其他原因造成放电安全隐患。

这里，通过所述定位开关可检测对应的所述接触轨的位置信号，并通过所述DI模块发送至所述CPU模块，方便CPU模块实时获取接触轨的位置，并进行放电控制。

本发明的一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，可以实时监测放电电压、电流及放电温度，根据监测到的电压、电流自动调整放电电阻的阻值，并实现过电压、过电流及温度保护，可以很好的解决现有技术中存在的不足，结构合理、监测数据准确、放电速度快、安全性及可靠性高。

本发明还提供了一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电装置，包括放电柜和所述的放电系统，所述PLC控制电路、主电路、温度检测电路和中间继电器均设置在所述放电柜内，所述人机交互显示电路镶嵌设置在所述放电柜的柜门上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：包括PLC控制电路、人机交互显示电路、主电路、温度检测电路、中间继电器和多条与待充电有轨电车电接触的接触轨；

所述接触轨与所述主电路的输入端连接，所述主电路的输出端和温度检测电路的输出端分别与所述PLC控制电路的输入端连接，所述PLC控制电路的输出端分别与所述人机交互显示电路的输入端和中间继电器一个触点连接，所述中间继电器的另一个触点与所述主电路的反馈控制输入端连接。

2.根据权利要求1所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述PLC控制电路包括CPU模块、DI模块、AI模块、DO模块和温度采集模块；

所述DI模块分别与所述主电路和CPU模块连接，并将从所述主电路采集的数字信号发送至所述CPU模块；

所述AI模块分别与所述主电路和CPU模块连接，并将从所述主电路采集的模拟信号发送至所述CPU模块；

所述温度采集模块分别与所述温度检测电路和CPU模块连接，将所述温度检测电路采集的温度信号转换成设定电流范围内，并发送至所述CPU模块；

所述CPU模块读取所述数字信号对应的工作状态，以及读取模拟信号和转换后的温度信号对应的信号值并通过所述人机交互显示电路进行显示，且对所述数字信号、模拟信号和转换后的温度信号进行逻辑运算，并生成对应的控制命令；

所述DO模块分别与所述中间继电器和CPU连接，并将所述CPU生成的控制命令发送至所述中间继电器，所述中间继电器根据所述控制命令控制所述主电路的放电状态和放电电阻阻值。

3.根据权利要求1所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述人机交互显示电路为触摸显示屏。

4.根据权利要求2所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述接触轨的数量为三条，其中两条所述接触轨为放电正极接触轨，另一条所述接触轨为放电负极接触轨。

5.根据权利要求4所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述主电路包括断路器QF1、断路器QF2、接触器KM1、接触器KM2、熔断器FU、电压传感器V、电流传感器A和可调放电电阻电路，其中一条所述放电正极接触轨与所述可调放电电阻电路的一端之间顺次串联有所述断路器QF1、接触器KM1、熔断器FU和电流传感器A，所述可调放电电阻电路的另一端与所述放电负极接触轨连接，所述接触器KM1与所述熔断器FU的公共端与另一条所述放电正极接触轨之间顺次串联有所述接触器KM2和断路器QF2，所述接触器KM1与所述熔断器FU的公共端与所述放电负极接触轨之间串联有所述电压传感器V；

所述接触器KM1和接触器KM2的状态触点分别与所述DI模块连接，所述断路器接触器KM1和接触器KM2的线圈与所述中间继电器连接；所述电压传感器V和电流传感器A与所述AI模块连接。

6.根据权利要求5所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述可调放电电阻电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、接触器KM3和接触器KM4，所述电阻R1的一端与所述电流传感器A连接，另一端与所述放电负极接触轨之间顺次串联有所述电阻R2、R3、R4、R5、R6，所述接触器KM3的一端与所述电阻R1和电阻R2的公共端连接，另一端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，所述接触器KM4的一端与所述电阻R3和电阻R4的公共端连接，另一端与所述放电负极接触轨连接；

所述接触器KM3和接触器KM4的状态触点分别与所述DI模块连接，所述断路器接触器KM3和接触器KM4的线圈与所述中间继电器连接。

7.根据权利要求1所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述温度检测电路采用非接触式温度传感器。

8.根据权利要求1所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：所述接触轨为可伸缩式结构，且所述接触轨可升降地设置在放电区域内。

9.根据权利要求8所述一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电系统，其特征在于：在放电区域内设有与所述接触轨数量相同并一一对应的定位开关，所述定位开关连接在所述中间继电器与所述主电路之间，并在所述接触轨下降至预设位置后闭合。

10.一种基于PLC的储能式有轨电车恒流放电装置，其特征在于：包括放电柜和权利要求1至9任一项所述的放电系统，所述PLC控制电路、主电路、温度检测电路和中间继电器均设置在所述放电柜内，所述人机交互显示电路镶嵌设置在所述放电柜的柜门上。