CN207528886U - 一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，包括S7400CPU模块、ET200分布式IO、直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器、内阻测试开关、串联电阻、电池充电开关和电池充电系统；摒弃了单片机类控制芯片，采用西门子的S7400PLC及其分布式IO方式，对PLC的分布式IO做了具体设计，采用直流变送器方式将采集部分的信号转换成PLC输入的标准信号，采用一个PLC的CPU与多个分布式IO进行通讯连接，采用四线制串联电阻的电池内阻测试，同时对多个地点的蓄电池装置进行数据采集和控制，并且S7400PLC本身设有多种通讯接口，支持多种通讯协议，其程序可以二次开发，可以与其它的设备进行通讯接口互联，能够实现一体化监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及铅酸蓄电池监测控制技术领域，特别涉及一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统。
背景技术
传统方法的铅酸蓄电池维护方式是每年做一次容量核对性放电，两次放电期间，蓄电池的工作性能脱离管理，存在事故隐患。同时，蓄电池使用寿命约为八年，远低于设计寿命。
需要一种可以远程实时监测蓄电池状态并进行充电控制的系统，公开号为CN106532164N的中国专利提出了一种可以远程监控的蓄电池管理系统，一般地，这种系统的现场采集及控制部分均是采用单片机类的控制电路板实现，由制造厂家进行设计。上述的专利中也提供了这种方式的设计结构，然而，这种普遍采用的硬件方式通用性不强，通讯能力和接口通用性不好，内部程序一般不可更改，与其它设备的控制部分的互联性也不好，用户使用起来没有灵活性。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，摒弃了单片机类控制芯片，采用西门子的S7400PLC及其分布式IO方式，对PLC的分布式IO做了具体设计，采用直流变送器方式将采集部分的信号转换成PLC输入的标准信号，采用一个PLC的CPU与多个分布式IO进行通讯连接，采用四线制串联电阻的电池内阻测试，同时对多个地点的蓄电池装置进行数据采集和控制，并且S7400PLC本身设有多种通讯接口，支持多种通讯协议，其程序可以二次开发，可以与其它的设备进行通讯接口互联，能够实现一体化监控。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，包括S7400CPU模块、ET200分布式IO、直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器、内阻测试开关、串联电阻、电池充电开关和电池充电系统；
所述的S7400CPU模块以PROFIBUS-DP总线方式连接多个ET200分布式IO，通过多个ET200分布式IO对多个铅酸蓄电池进行数据采集和控制；
所述的ET200分布式IO输入端连接直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器，输出端连接内阻测试开关和电池充电开关，内阻测试开关通过串联电阻连接于铅酸蓄电池上，电池充电开关连接电池充电系统，直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器和电池充电系统均与铅酸蓄电池相连接。
所述的S7400CPU模块还通过RS485串口连接DTU串口数据透传模块，通过DTU串口数据透传模块与远程管理人员终端进行数据交互，当铅酸蓄电池电压、电流、内阻数据不正常时及时进行预警。
所述的直流电流变送器为YPD-DI型直流电流变送器，
所述的直流电压变送器为YPD-DV型直流电压变送器。
所述的直流电压变送器一次侧直接并联在铅酸蓄电池电源两端，二次侧信号连接至ET200分布式IO，直流电流变送器的一次侧串联在电池的串联电阻和内阻测试开关回路中，二次侧信号连接至ET200分布式IO。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，采用西门子的S7400PLC及其分布式IO方式，采用变送器方式将采集部分的信号转换成PLC输入的标准信号，采用一个PLC的CPU与多个分布式IO进行通讯连接，同时对多个地点的蓄电池装置进行数据采集和控制，并且S7400PLC本身设有多种通讯接口，支持多种通讯协议，其程序可以二次开发，可以与其它的设备进行通讯接口互联，能够实现一体化监控。
2、本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，采用直流电压变送器采集电池剩余电量，通过直流电流变送器和直流电压变送器以及串联的电阻采用四线制的直流检测方法检测电池内阻，即给电池增加一个负载R，测量由此产生的变化电压和电流，可以通过电压变化值除以电流变化值计算得到电池的内阻，PLC程序内部采用了软件的滤波措施，可有效的滤除充电机纹波对内阻测试的影响，保证了蓄电池在线内阻测试的准确性、一致性和重复性。
附图说明
图1为本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统的拓扑结构示意图；
图2为本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统的整体结构示意图；
图3为本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统的电池内阻直流测试结构示意图；
图4为本实用新型的PT100测试电池温度的安装结构示意图；
图5为本实用新型的ET200AI模块接线图；
图6为本实用新型的ET200热电阻模块接线图；
图7为本实用新型的ET200DO模块接线图1；
图8为本实用新型的ET200DO模块接线图2；
图9为本实用新型提供的电池充电电路的实施例图。
其中，1-电池2-电池电源端子3-PT100温度传感器
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1、2所示，一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，包括S7400CPU模块、ET200分布式IO、直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器、内阻测试开关、串联电阻、电池充电开关和电池充电系统；
所述的S7400CPU模块以PROFIBUS-DP总线方式连接多个ET200分布式IO，通过多个ET200分布式IO对多个铅酸蓄电池进行数据采集和控制；
如图1-3所示，所述的ET200分布式IO输入端连接直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器，输出端连接内阻测试开关和电池充电开关，内阻测试开关通过串联电阻连接于铅酸蓄电池上，电池充电开关连接电池充电系统，直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器和电池充电系统均与铅酸蓄电池相连接。
所述的直流电压变送器及直流电流变送器均为带信号隔离功能的变送器，电源、输入与输出部分互相隔离，与铅酸蓄电池连接后，不影响其它设备的接入。
所述的PT100温度传感器可以安装于铅酸蓄电池接线端附近，也可以为内置型温度传感器，西门子系列PLC设有PT100输入信号专用接口，不用再进行信号转换。
所述的S7400CPU模块还通过RS485串口连接DTU串口数据透传模块，通过DTU串口数据透传模块与远程管理人员终端进行数据交互，当铅酸蓄电池电压、电流、内阻数据不正常时及时进行预警。
所述DTU串口透传模块优选深圳微浩VKFG系列串口透传模块。
所述的直流电流变送器优选YPD-DI型，直流电压变送器优选YPD-DV型。
用于测试电池内阻的串联电阻R可以根据设计的采样电流值来选取，阻值越大，采集的电流越小，精度越低，可以选择接近电池内阻5-30倍关系的阻值。
本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统采用直流电压变送器采集电池剩余电量，通过直流电流变送器和直流电压变送器以及串联的电阻采用四线制的直流检测方法检测电池内阻。
如图3所示，本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统中的内阻检测采用了四线制的直流检测方法，即给电池增加一个负载R，测量由此产生的变化电压和电流，可以通过电压变化值除以电流变化值计算得到电池的内阻，PLC程序内部采用了软件的滤波措施，可有效的滤除充电机纹波对内阻测试的影响，保证了蓄电池在线内阻测试的准确性、一致性和重复性。图3中，电压变送器一次侧直接并联在电池电源两端，二次侧信号连接PLC的AI模块，电流变送器的一次侧串联在电池的串联电阻R和PLC的内阻测试开关回路中，其二次侧信号连接PLC的AI模块。
如图4所示，PT100温度传感器3具体设置在铅酸蓄电池1的电源端口2处。
如图5-8所示，图5为ET200的AI模块连接多个电池的电压及电流变送器的接线图，图6为ET200的热电阻模块连接测量多个电池温度的PT100的连接图，图7、图8为ET200的DO模块输出端连接了多个中间继电器1KA-16KA和101KA-116KA，中间继电器起到信号隔离作用，用其触点作为开关最终连接至其所控制的回路中，其中1KA-16KA的触点用于控制多个电池内阻的测试，101KA-116KA用于控制多个电池的充电。
所述的电池充电系统采用现有的电池配套充电装置，可以采用图9所示的电池充电电路。PLC系统的ET200输出端通过电池充电开关连接至电池充电系统的电源供电端，通过控制电源供电端的接通和断开来控制电池的充电过程。另外电池充电系统内部电路也设置有充电保护电路，两者同时对电池的充电过程进行控制。
本实用新型的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统的S7400CPU还可以通过接各种接口连接其它设备的控制器，S7400CPU可以同时配有RS232、RS485、以太网口、DP口、光纤通讯口等等，PLC的内部程序可以自行开发，编程简单，容易掌握，可以由使用者进行自由组态。
以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (5)
1.一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，其特征在于，包括S7400CPU模块、ET200分布式IO、直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器、内阻测试开关、串联电阻、电池充电开关和电池充电系统；
所述的S7400CPU模块以PROFIBUS-DP总线方式连接多个ET200分布式IO，通过多个ET200分布式IO对多个铅酸蓄电池进行数据采集和控制；
所述的ET200分布式IO输入端连接直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器，输出端连接内阻测试开关和电池充电开关，内阻测试开关通过串联电阻连接于铅酸蓄电池上，电池充电开关连接电池充电系统，直流电压变送器、直流电流变送器、PT100温度传感器和电池充电系统均与铅酸蓄电池相连接。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，其特征在于，所述的S7400CPU模块还通过RS485串口连接DTU串口数据透传模块，通过DTU串口数据透传模块与远程管理人员终端进行数据交互，当铅酸蓄电池电压、电流、内阻数据不正常时及时进行预警。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，其特征在于，所述的直流电流变送器为YPD-DI型直流电流变送器。
4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，其特征在于，所述的直流电压变送器为YPD-DV型直流电压变送器。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统，其特征在于，所述的直流电压变送器一次侧直接并联在铅酸蓄电池电源两端，二次侧信号连接至ET200分布式IO，直流电流变送器的一次侧串联在电池的串联电阻和内阻测试开关回路中，二次侧信号连接至ET200分布式IO。
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| CN107656216A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-02 | 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 | 一种铅酸蓄电池在线监测维护及预警系统及性能评估方法 |
| CN114035050A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-11 | 深圳市新威尔电子有限公司 | 基于plc的电池检测系统控制方法 |
| CN114252782A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-29 | 中国航发南方工业有限公司 | 一种集成式在线监测装置 |
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