基于PLC的電動(dòng)汽車智能充電站分析研究 電氣工程專業(yè)

基于PLC的電動(dòng)汽車智能充電站摘要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)石油資源的需求也越來(lái)越高了，能源提供和需要已經(jīng)有了非常大的矛盾。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2012年開始，傳統(tǒng)的燃油汽車的消耗石油的比例就已經(jīng)到達(dá)了33.6%，汽車的尾氣也是污染空氣最重要的一種原因，所以節(jié)能減排就已經(jīng)是每個(gè)國(guó)家和每個(gè)汽車行業(yè)都越來(lái)越非常重視的一個(gè)話題。因此電動(dòng)汽車就被生產(chǎn)出來(lái)了，電動(dòng)汽車擁有非常多的優(yōu)點(diǎn)，例如零排放，節(jié)能等等。然而因?yàn)殡妱?dòng)汽車的行業(yè)已經(jīng)是未來(lái)汽車發(fā)展的一個(gè)目標(biāo)，所以目前中國(guó)充電站和電池交換站等等其他的新能源的汽車基礎(chǔ)的設(shè)備已經(jīng)開始進(jìn)程非常非常的慢了。而且覆蓋面也已經(jīng)慢慢變小了，造成了電動(dòng)汽車很大的一個(gè)進(jìn)步空間。本文中所研究設(shè)計(jì)的就是電動(dòng)汽車的充電站。此項(xiàng)研究對(duì)推動(dòng)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)有著非常重大的幫助。本本文中所研究的電動(dòng)汽車充電站，嗯，借鑒了國(guó)內(nèi)外非常優(yōu)秀的電動(dòng)汽車充電站，一些非常成熟的經(jīng)驗(yàn)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，我查閱了非常多的相關(guān)資料，了解了國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車充電站地發(fā)展和研究成果，分析了電動(dòng)汽車充電站的各種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。制定了一系列有關(guān)電動(dòng)汽車充電站的一個(gè)整體方案，根據(jù)電動(dòng)汽車充電站的主控單元去入手分析，就發(fā)現(xiàn)可用可編程控制器，也就是plc的工作原理，去選擇電動(dòng)汽車充電站的硬件，設(shè)計(jì)出了電動(dòng)汽車充電站的一個(gè)非常完美的控制系統(tǒng)。以及人機(jī)交互模塊和計(jì)費(fèi)劑量系統(tǒng)模塊兒，還有語(yǔ)音模塊兒和打印模塊兒等等，不僅成功地完成了控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和觸摸屏的軟件設(shè)計(jì)，以及各模塊通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)等等，尤其是plc程序的設(shè)計(jì)，這樣就可以滿足每個(gè)地方的數(shù)據(jù)需要。而且可以持續(xù)的去實(shí)現(xiàn)和完成電動(dòng)汽車充電站的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，還利用了射頻式非接觸的讀寫方式，去完成了充電站計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的一些功能。在自主研發(fā)的上位機(jī)系統(tǒng)管理軟件都可以去實(shí)現(xiàn)這樣的使用，而且在終端裝置可以檢測(cè)到數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，還有處理和分析，方便管理者去統(tǒng)計(jì)和分析。本文中研發(fā)的電動(dòng)汽車充電站具有保護(hù)系統(tǒng)，還有處短路保護(hù)和漏電保護(hù)之外，同時(shí)還有緊急按鈕可以去嗯，遇到緊急危險(xiǎn)情況時(shí)停止充電功能，按照這樣的設(shè)計(jì)方案。電動(dòng)汽車充電站操作非常的簡(jiǎn)潔，而且提供的電源電壓在220V左右。額定輸出的攻略在7000瓦左右，運(yùn)行起來(lái)非常的安全，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期每一個(gè)地方的功能，而且非常利于推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電站；PLC；系統(tǒng)。IntelligentChargingStationofElectricVehicleBasedonPLCAbsrtact:Withthecontinuousdevelopmentofsociety,thedemandforpetroleumresourceshasbecomehigherandhigher,andthereisaverybigcontradictionbetweenenergysupplyanddemand.Accordingtostatistics,since2012,theproportionofoilconsumptionoftraditionalfuelvehicleshasreached33.6%.Automobileexhaustisalsooneofthemostimportantreasonsforairpollution,soenergysavingandemissionreductionhasbecomeatopicofincreasingimportanceineverycountryandeveryautomobileindustry.Therefore,electricvehicleshavebeenproduced,electricvehicleshavemanyadvantages,suchaszeroemission,energysavingandsoon.However,becausetheelectricvehicleindustryhasbecomeagoaloffutureautomobiledevelopment,thecurrentprocessofChina'schargingstationsandbatteryexchangestationsandothernewenergyvehicle-basedequipmenthasbeguntobeveryslow.Andthecoveragehasslowlybecomesmaller,resultinginalotofroomforimprovementofelectricvehicles.Thechargingstationofelectricvehicleisstudiedanddesignedinthispaper.Thisresearchisofgreathelptopromotetheelectricvehicleindustry.Inthispaper,theelectricvehiclechargingstationstudiedinthispaper,well,drawlessonsfromtheveryexcellentelectricvehiclechargingstationathomeandabroad,someverymatureexperienceandvaluableexperience,Ihaveconsultedalotofrelevantinformation,understandthedevelopmentandresearchresultsoftheelectricvehiclechargingstationathomeandabroad,andanalyzetheadvantagesanddisadvantagesoftheelectricvehiclechargingstation.AseriesofoverallplansaboutthechargingstationofEVareformulated.AccordingtotheanalysisofthemaincontrolunitofthechargingstationofEV,itisfoundthatprogrammablelogiccontroller(PLC)canbeusedtoselectthehardwareofthechargingstationofEV,andaveryperfectcontrolsystemofthechargingstationofEVisdesigned.Aswellashuman-computerinteractionmoduleanddosimetrysystemmodule,voicemoduleandprintmodule,etc.,notonlysuccessfullycompletedthecontrolsystemsoftwaredesignandtouchscreensoftwaredesign,aswellasthecommunicationprotocoldesignofeachmodule,especiallythePLCprogramdesign,soastomeetthedataneedsofeachplace.Anditcanrealizeandcompletethedesignofchargingstationofelectricvehiclecontinuously.Atthesametime,theradiofrequencynon-contactreadingandwritingmodeisusedtocompletesomefunctionsofchargingstationbillingsystem.Thesystemmanagementsoftwaredevelopedindependentlycanbeusedinthisway,andthestorageofdatacanbedetectedintheterminaldevice,aswellasprocessingandanalysis,whichisconvenientformanagerstostatisticsandanalysis.Theelectricvehiclechargingstationdevelopedinthispaperhasaprotectionsystem,besidesshortcircuitprotectionandleakageprotection,italsohasanemergencybuttontostopchargingincaseofemergencydanger.Accordingtothisdesignscheme.Electricvehiclechargingstationoperationisverysimple,andthesupplyvoltageisabout220V.Thestrategyofratedoutputisabout7000W.Itrunsverysafely.Itcanachievetheexpectedfunctionsofeveryplace,andisveryconducivetopromotingthedevelopmentofelectricvehicleindustry.Keywords:electricvehicle;chargingstation;PLC;system。緒論 31國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 41.1電動(dòng)汽車充電方式 42電動(dòng)汽車的充電設(shè)施 52.1充電站 52.2充電柱 62.3換電站 73充電站的總體設(shè)計(jì)方案 83.1功能需求分析 83.2總體方案設(shè)計(jì) 93.2.1設(shè)計(jì)原則 93.2.2系統(tǒng)整體方案 104交流充電樁控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 114.1PLC控制特點(diǎn) 114.1.1PLC工作原理 114.1.2PLC控制特點(diǎn) 114.2交流充電樁系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 124.2.1主控模塊的選擇 124.2.2人機(jī)交互界面 144.2.3通訊模塊 154.2.4讀寫卡模塊 164.2.5電能計(jì)量單元設(shè)計(jì) 174.3電器部分設(shè)計(jì) 175結(jié)論與展望 185.1結(jié)論 185.2建議 19緒論

我國(guó)的社會(huì)發(fā)展進(jìn)步越來(lái)越會(huì)人們，大部分都已經(jīng)擁有汽車，汽車也成為了每家每戶必備的一個(gè)東西。從而大家對(duì)石油資源的需求也是越來(lái)越高了，能源供需的矛盾就變得非常非常的嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)說(shuō)，2012年，傳統(tǒng)燃油汽車就已經(jīng)消耗石油的比例達(dá)到了33.6%，這根傳統(tǒng)的燃油汽車相比。電動(dòng)汽車具有了非常高效率，而且很少污染環(huán)境，噪聲很低的一種非常環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，是可以實(shí)現(xiàn)交通能源動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，已經(jīng)是非常有可能的一種趨勢(shì)。單純的電動(dòng)車有80%以上都是把電能轉(zhuǎn)成汽車的動(dòng)能，不僅考慮到了核能，風(fēng)能和其他可以發(fā)電的能源，以及綜合發(fā)電的一種效率，輸出網(wǎng)絡(luò)的損耗等等原因，這樣原始電路轉(zhuǎn)換成汽車動(dòng)能的效率在20%到30%之間，然而傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車最終的效率為12%左右，因此我們發(fā)現(xiàn)電動(dòng)汽車比傳統(tǒng)汽車的能耗減少了非常非常多。這些年，國(guó)家發(fā)布了一系列關(guān)于扶持電動(dòng)汽車行業(yè)和與之相關(guān)的一些行業(yè)的政策。2011年，國(guó)家就已經(jīng)把電動(dòng)汽車列入了八六，三重大專項(xiàng)指出我們國(guó)家的電動(dòng)汽車?yán)锕灿腥N，第一種是燃料電池汽車混，還有混合電動(dòng)汽車，以及最后一種純動(dòng)力汽車。十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推動(dòng)應(yīng)用工程，計(jì)劃用三年的時(shí)間做城市里面的市政，郵政，公務(wù)領(lǐng)域，出租等等領(lǐng)域都支持政策關(guān)于電動(dòng)汽車的。大約有十個(gè)城市都沒(méi)推出了1000輛新能源的電動(dòng)汽車去進(jìn)行這樣的領(lǐng)導(dǎo)能力，努力去讓中國(guó)人民更多的去使用電動(dòng)汽車。2012年，電動(dòng)汽車就已經(jīng)占領(lǐng)了市場(chǎng)10%的份額。同一年時(shí)間，又發(fā)布了汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興的規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了50萬(wàn)輛汽車，新能源的生產(chǎn)，銷售，占所有汽車銷量的5%。而且國(guó)家還發(fā)布了一則通知，那就是個(gè)人去購(gòu)買插電式混合電動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車，都可以享受五到6萬(wàn)元的補(bǔ)貼。中國(guó)作為一個(gè)汽車非常大的市場(chǎng)的國(guó)家，為了去降低對(duì)石油的消耗，我們決定努力發(fā)展電動(dòng)汽車，這已經(jīng)成為了國(guó)民的一種必然選擇。電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)呢，也是維持電動(dòng)汽車能夠正常運(yùn)行的一種非常重要的一部分，對(duì)電動(dòng)汽車有非常重大的推動(dòng)作用。這幾年政府一直在鼓勵(lì)使用電動(dòng)汽車，也在鼓勵(lì)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。不過(guò)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在大部分的充電站標(biāo)準(zhǔn)都不統(tǒng)一，導(dǎo)致很多國(guó)內(nèi)的充電站和汽車新能源的基礎(chǔ)配件進(jìn)程都非常的慢，而且覆蓋面也不怎么大規(guī)模，數(shù)量也特別少。而且我國(guó)電動(dòng)汽車充電站的特點(diǎn)也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，非常規(guī)?；囊环N運(yùn)營(yíng)方式，就電動(dòng)汽車充電站技術(shù)大部分還在處于上升階段。因此，本文根據(jù)各種資料和實(shí)際情況去設(shè)計(jì)研究了現(xiàn)在文中所說(shuō)的電動(dòng)汽車充電站。1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1電動(dòng)汽車充電方式按照現(xiàn)在電動(dòng)汽車充電電池的技術(shù)，還有一些特性，電動(dòng)汽車充電的方向主要分為車載充電和非車載充電這樣的兩種方式。車載充電可以分為慢充，快充和快換三種方式。慢充方式：這是一種非常常見的采用恒壓恒流的充電方式，對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，而且它的規(guī)格是電網(wǎng)電源電流單相220V/16A進(jìn)行充電，充電的時(shí)間呢一般就是六到十個(gè)小時(shí)。與它相關(guān)的充電器的成本也是非常低的，帶有車載充電器的電動(dòng)汽車。用充電裝置和小型的充電站去進(jìn)行充電。車載充電器一般是純白色轎車的一種非?；镜某潆姷难b置。電機(jī)是它的標(biāo)準(zhǔn)的配置，它被固定在車上，或者是放在后備箱里面，而且因?yàn)樗荒苁侵荒馨衍囕d充電器的插頭插在提供220V電源插座上面就可以去完成充電了。由此發(fā)現(xiàn)，充電過(guò)程一般都是用戶一個(gè)人去完成的。這樣的充電方式對(duì)電網(wǎng)也沒(méi)有什么特殊的要求，只要可以照明要求的供電質(zhì)量就可以使用。電動(dòng)汽車另外一種充電的方式就是小型充電站，小型充電站的充電機(jī)一般都是設(shè)置在街邊超市等人口比較密集的地方，而且采用的是一般的充電電流去充電。電動(dòng)汽車的駕駛員，他們只要把車放在附近的地方，接上電線就可以完成充電，而且是以計(jì)費(fèi)的方式，或者是投幣或刷卡來(lái)收費(fèi)的，充電的功率一般在五到1萬(wàn)瓦，采用的是三相四線制的380V供電和單項(xiàng)220V去供電。一般充電的時(shí)間是一到兩個(gè)小時(shí)，充滿的話就需要五到八個(gè)小時(shí)。不過(guò)這樣的話，就很難去滿足那些需要長(zhǎng)距離駕駛的用戶。快充方式：快充方式又被叫作市應(yīng)急充電，一般主要就是在大型充電站去完成的，他的目的就是在短時(shí)間內(nèi)去給電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。充電的時(shí)間要和燃油汽車加油的時(shí)間非常的相似，這樣的充電是以150到400安的充電電流為電池去充電，與前者相比的話，安裝的成本是非常高的，而且充電方式充電的功率很大，一般是大于3萬(wàn)瓦的，采用的是三相四線制，380V供電的充電的時(shí)間一般要。在十到30分鐘，這樣的充電方式，電流非常的大，而且目前收到受到電池技術(shù)的影響，會(huì)沖動(dòng)，會(huì)造成蓄電池非常過(guò)熱，而且會(huì)縮短電池使用的壽命，對(duì)充電站的技術(shù)和安全性也非常的高，到現(xiàn)在為止，這樣的充電方式的充電插口的針腳定義電流值，電壓值控制協(xié)議的。還沒(méi)有一個(gè)非常完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，都是每一個(gè)廠家自己去設(shè)定的?？鞊Q方式：快換方式是電動(dòng)汽車最方便，最快速的一種充電方式，它是利用換電站直接給換車載電池組來(lái)補(bǔ)及電能，時(shí)間和傳統(tǒng)燃油汽車加油的時(shí)間是差不多的，但是這種方式有一個(gè)唯一的缺點(diǎn)，那就是需要實(shí)現(xiàn)車載電池組的標(biāo)準(zhǔn)化，電池組外形和容量必須是一樣的，而且在會(huì)。換過(guò)程中必須要有非常專業(yè)的人員去進(jìn)行操作。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)汽車電池不需要現(xiàn)場(chǎng)充電，而且電池更換的時(shí)間是非常短的，快充方式，充電的時(shí)間也很短，但受到現(xiàn)在一些電池技術(shù)的限制，充電的時(shí)間。步驟中需要電流非常大，會(huì)降低電池的使用壽命。米，而且會(huì)污染環(huán)境，對(duì)電網(wǎng)也有非常大的影響，換電對(duì)電池標(biāo)準(zhǔn)化要求很高，慢充方式，盡管充電的時(shí)間長(zhǎng)，但可以充分的利用電力進(jìn)行充電，降低充電過(guò)程中而花費(fèi)的成本，這樣就可以提高電效率和延長(zhǎng)電池的使用壽命。2電動(dòng)汽車的充電設(shè)施2.1充電站電動(dòng)汽車的充電站和現(xiàn)在的加油站非常的類似，充電站就是按照功能可以化為劃分為四個(gè)子模塊兒，第一個(gè)是配電系統(tǒng)，其次是充電系統(tǒng)，再然后是電池調(diào)度系統(tǒng)，最后就是充電站監(jiān)控系統(tǒng)。充電站的主要設(shè)備包括了充電機(jī)，充電監(jiān)控系統(tǒng)和充電座，用戶能夠根據(jù)自己的需求去選擇快充，慢充和快換這樣三種充電的方式。其中的一種，卻不解自己的電量，南充一般比較多的是交流充電，可以用220V和380V的電壓，快充，充電比較多的是直流電路，目前建充電站沒(méi)有利益可以去獲取，不過(guò)國(guó)家電網(wǎng)，中海油，南方電網(wǎng)，中石化，中石油等大型企業(yè)。都發(fā)揮了自己的特長(zhǎng)，在全國(guó)建立了很多的充電站。雖然這些企業(yè)紛紛的去努力圈地。建造電動(dòng)汽車的充電站，但是有一個(gè)非常難解決的問(wèn)題，那就是我們國(guó)家現(xiàn)在還沒(méi)有出臺(tái)關(guān)于電動(dòng)汽車和充電站相關(guān)方面的一些標(biāo)準(zhǔn)和政策。圖一-依舊是福建省在廈門簡(jiǎn)歷的首座充電汽車充電站，這樣，這個(gè)充電站充電的容量有21萬(wàn)伏安，還有兩臺(tái)直流充電機(jī)和兩臺(tái)交流電的充電柱，這樣可以同時(shí)滿足兩臺(tái)中型車輛和兩臺(tái)小型車輛同時(shí)充電。2.2充電柱充電柱式電動(dòng)汽車充電站中非常重要的一個(gè)設(shè)備，他有交流充電柱和直流充電座兩種類型，主要是固定在路邊或者是停車場(chǎng)內(nèi)，利用專門的充電接口和采用傳導(dǎo)的方式，去為車載充電機(jī)里面的電動(dòng)汽車充提供交流電能，而且有一定的通信和計(jì)費(fèi)安全。防護(hù)的功能在普通情況下，我們所說(shuō)的充電座位交流為交流充電座大部分是安裝在電動(dòng)汽車外的，他和交流電網(wǎng)連接在一起，為電動(dòng)汽車車載充電器提供交流電源的供電的裝置，而且同時(shí)還有計(jì)費(fèi)劑量的功能。圖一-2就是為北京與彭恒利科技有限公。公司生產(chǎn)的電動(dòng)汽車去做的交流充電座，交流工作電壓是220V左右，額定的輸出功率為3.5千瓦和7000瓦兩種類型。2.3換電站換電站是電動(dòng)汽車充電站必須要使用的一個(gè)設(shè)備，它是利用更換電池的方式去完成對(duì)電能的補(bǔ)給。用戶從租賃公司租來(lái)的電池，在換電站中去更換電池，換電站，可以把用戶換下來(lái)的電池去做集中的一個(gè)充電行為，并去。維護(hù)和保養(yǎng)他們換下來(lái)的電池，換電站占的面積相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較小的，而且他不太需要很多停車位，每次操作的時(shí)間很短，電池殼非常集中在電和較低的是進(jìn)行充電，非常利于減少充電的成本和。電網(wǎng)風(fēng)骨提高了電動(dòng)車的運(yùn)營(yíng)方式，而且統(tǒng)一管理這些電池能夠簡(jiǎn)便地對(duì)電池進(jìn)行一定的保養(yǎng)和維護(hù)，并延長(zhǎng)電池的使用壽命，降低大家對(duì)電池消費(fèi)的成本。但是現(xiàn)在中國(guó)的電動(dòng)汽車生產(chǎn)行業(yè)，對(duì)動(dòng)力電池組的規(guī)格和通信接口以及充電還沒(méi)有完成，非常標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)規(guī)定，就現(xiàn)在的設(shè)計(jì)條件來(lái)說(shuō)，電池組非常的重要，而且需要有非常專業(yè)的人員去進(jìn)行這樣更換的操作。圖一-3是浙江嘉興服務(wù)區(qū)的換電站。試運(yùn)營(yíng)期間，參與童心的電動(dòng)汽車1000米就平均要消耗掉的電量是22.15千瓦每小時(shí)，而且每次換電的平均時(shí)間在八分鐘左右。3充電站的總體設(shè)計(jì)方案現(xiàn)在電動(dòng)汽車的發(fā)展已經(jīng)非常非常普遍了，電動(dòng)汽車的發(fā)展不僅可以解決大氣污染，還有全球氣溫上升這樣兩個(gè)非常大的難題，而且呢，現(xiàn)在最近發(fā)布的節(jié)能與新能源汽車規(guī)劃草案中還說(shuō)，要以純電動(dòng)汽車作為非常主要的一種戰(zhàn)略取向。有很多專業(yè)人士說(shuō)，純電動(dòng)汽車的發(fā)展有三個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，一個(gè)是缺失了一個(gè)非常標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，還有一個(gè)是配套的政策不是非常的完美，第三點(diǎn)就是基礎(chǔ)設(shè)施和規(guī)劃都沒(méi)有很有序的進(jìn)行。3.1功能需求分析電動(dòng)汽車的充電站主要有交流充電技術(shù)，也就是交流充電的裝置，它是固定在地面或者是墻壁上面的，通過(guò)傳到的方式為充電。提供交流電，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化為直流電以后，為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池去完成充電，所以交流充電柱的基本功能就是一提供交流電源，二，提供人機(jī)交互的界面。三，提供語(yǔ)音提示功能，是提供正確的計(jì)費(fèi)計(jì)量系統(tǒng)打印票據(jù)功能。以及監(jiān)控充電柱運(yùn)行的狀態(tài)等等。他的技術(shù)要求是以下幾點(diǎn)：1.要完全符合國(guó)家頒布的關(guān)于電動(dòng)汽車充電的指導(dǎo)意見和要求中所有對(duì)交流充電裝置的一些規(guī)定的指標(biāo)。

2.充電站提供的交流電源電壓一般的范圍在220V左右，頻率要在50赫茲左右，額定輸出的功率要在7000瓦左右。

3.在設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面的時(shí)候，一定要顯示充電柱操作的信息，充電的電量，運(yùn)行的狀態(tài)和計(jì)費(fèi)信息等等非常重要的一些數(shù)據(jù)。

4.在設(shè)計(jì)刷卡機(jī)的時(shí)候，一定要設(shè)計(jì)支持低頻埃塞卡付費(fèi)的方式，而且一定要去配置一個(gè)相關(guān)的打印機(jī)，用來(lái)提供票據(jù)和打印的功能。

5.一定要留下非常多功能的一些電能表的表位，然后方便去進(jìn)行一些交流電的充電計(jì)量。

6.必須提供非常完美的通信功能，而且一定要上傳交流電充電柱的運(yùn)行狀態(tài)的一些數(shù)據(jù)，必須接受遠(yuǎn)程的指控命令才可以。

7.要有對(duì)充電柱運(yùn)行狀態(tài)的綜合檢測(cè)，還有保護(hù)的能力，比如如何運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，以及故障狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，充電計(jì)量和充電過(guò)程中一些聯(lián)動(dòng)的控制，保護(hù)，過(guò)流保護(hù)，短路等等，而且一定要設(shè)計(jì)緊急開關(guān)，還有緊急操作間等等。

8.所有的設(shè)備一定要有語(yǔ)音提示的功能。

9.在系統(tǒng)里面交流充電，祝所有的形象一定要符合國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而且要有明顯的發(fā)光提示嗯，怡寶在夜間的時(shí)候，大家可以方便地去找到它，而且設(shè)備必須要有遮雨的功能。3.2總體方案設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)原則1）實(shí)用性原則實(shí)用性原則主要是講電動(dòng)汽車，它作為一種發(fā)展前景非常好的交通工具，在以后的市場(chǎng)一定有非常巨大的收益，而充電柱作為發(fā)展電動(dòng)汽車行業(yè)非常重要的一個(gè)設(shè)備，他有非常大意義的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益實(shí)用性的主要就是有幾個(gè)方面體現(xiàn)出的一個(gè)。這觸摸屏界面非常的友好，可以讓用戶一下就可以看清和理解。第二個(gè)是為了滿足不同用戶，他們的不同需求，我們提供了非常多不同方式的充電方式。第三點(diǎn)就是模塊化的設(shè)計(jì)，它既便于安裝，又便于維護(hù)的第四點(diǎn)就是讓使用不同的氣候和外界的環(huán)境因素讓這個(gè)范圍更加的廣泛。2）安全性原則安全性原則主要是講電動(dòng)汽車充電柱一般是在安裝在汽車停車場(chǎng)和人口比較多的地方，所以安全問(wèn)題是非常重要的，它其中就涉及到了一定要設(shè)置電氣保護(hù)的裝置，確保人員的安全和設(shè)備的安全，而且他一定要有防誤操作的設(shè)計(jì)，以免因?yàn)槭д`而引起的安全事故。他還需要有防爆和防盜的設(shè)計(jì)。3）智能化原則智能化的原則是指充電座面向的用戶就可以直接去進(jìn)行操作，沒(méi)有工作人員看守。從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作過(guò)程，可以讓用戶和機(jī)器相互交互使用。智能化設(shè)計(jì)一定要考慮到系統(tǒng)自動(dòng)化的操作，不需要工作人員去做任何的干涉，人機(jī)界面要非常的友好，便于操作。4）可靠性原則電動(dòng)汽車的可靠性主要就是通過(guò)充電，住在規(guī)定的條件下面一直工作，而且平均沒(méi)有故障的時(shí)間要長(zhǎng)一些，主要包括一些方面，那就是主體結(jié)構(gòu)要非常的堅(jiān)固，而且有非常好的環(huán)境適用性，采用PLC耳塞的控制技術(shù)去讓系統(tǒng)由采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)數(shù)據(jù)，邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理的功能，一定要有非?？煽康能浖O(shè)計(jì)，這樣才能夠進(jìn)行非常穩(wěn)定的工作，而且一定要用硬件電磁兼容性比較好的設(shè)施。3.2.2系統(tǒng)整體方案電動(dòng)汽車交流充電座是為電動(dòng)汽車的充電器提供交流電的，而且一般提供的是220V的交流電，用戶可以自己控制充電的所有步驟，所以要有非常智能化的人機(jī)交互界面，才可以為用戶提供非常方便的操作步驟。和非常便利的語(yǔ)音提示以及打印功能，而且要滿足國(guó)家發(fā)布的一些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。才可以達(dá)到交流充電裝置隊(duì)技術(shù)指標(biāo)的一種要求。設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車交流充電柱的系統(tǒng)示意圖為2-1所示。電動(dòng)汽車交流站的主要系統(tǒng)是由主控模塊，電氣保護(hù)模塊，開關(guān)電源模塊，電源模塊兒計(jì)量計(jì)費(fèi)模塊，語(yǔ)音模塊，打印模塊，交互模塊，兒上機(jī)位和指示燈以及通訊模塊等等基本的設(shè)備而組成的，所以在用戶使用交流電作進(jìn)行給自己的電池充電時(shí)，主控?？刂破鲿?huì)利用每一個(gè)模塊的通信功能，完成用戶的充電過(guò)程以及信息采集和展示的過(guò)程，去完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和計(jì)費(fèi)計(jì)時(shí)的不準(zhǔn)，而且與此同時(shí)，主控制器還有后臺(tái)通訊的功能，可以把充電的每一個(gè)步驟的充電記錄和信息都上傳到上基衛(wèi)系統(tǒng)。里面進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。4交流充電樁控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1PLC控制特點(diǎn)4.1.1PLC工作原理PLC也就是可編程序控制器，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)出來(lái)的一種程序，它利用可編程序的存儲(chǔ)器，在里面存儲(chǔ)部分執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制計(jì)時(shí)，定時(shí)和算術(shù)運(yùn)算。等等的操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式的模擬式的輸出和輸入去控制很多類型的機(jī)械或者是生產(chǎn)的過(guò)程。PLC的控制器和他與他相關(guān)的設(shè)備都應(yīng)該在工業(yè)控制系統(tǒng)中有一個(gè)非常完善的整體，而且非常容易去擴(kuò)充他的包。PLC主要的工作方式是采用掃描的方式，在他處于運(yùn)行的狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部里通信操作。程序輸入程序輸出程序執(zhí)行這幾種步驟，一直循環(huán)的去工作，為掃描的工作方式，就算在執(zhí)行程序的階段發(fā)生了一些改變，輸入的狀態(tài)，印象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)隨之而改變，必須會(huì)等到下一周期的輸入處理階段才會(huì)去做。一定的改變循環(huán)掃描的過(guò)程，如下圖3-1所示:4.1.2PLC控制特點(diǎn)我電動(dòng)汽車充電的設(shè)備所在的地方都是有非常特殊的意義的，比如說(shuō)電動(dòng)汽車電路再出現(xiàn)非常多的乘電壓，電路開斷瞬間，觸點(diǎn)之間就會(huì)發(fā)生一些電火花和電弧和靜電放電的，都會(huì)對(duì)充電設(shè)備產(chǎn)生一些傷害，而且控制系統(tǒng)有非常大的。可靠性，在充電柱安裝摁時(shí)都會(huì)選擇室外環(huán)境濕度比較大，灰塵比較大，溫差比較大的一些地方，他們對(duì)運(yùn)行有著非常高的要求，本系統(tǒng)就是利用PLC作為控制系統(tǒng)的核心，這樣就可以達(dá)到電動(dòng)汽車充電柱控制系統(tǒng)的一定的性能需求，因?yàn)镻LC非常的可靠，而且有非常強(qiáng)的看抗干擾能力，所有的PLC都采用的是光電隔離，讓它有效地和內(nèi)部電路與外部隔離起來(lái)，讓每一個(gè)模塊都采用屏蔽的措施，能夠有效地抵抗電磁的干擾。其次還利用模塊化的結(jié)合，方便的組合，安裝更簡(jiǎn)便，然后維修也更方便。系統(tǒng)的原理圖如圖3-2所示：4.2交流充電樁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2.1主控模塊的選擇的電動(dòng)汽車的主控模塊是用來(lái)在系統(tǒng)里面的核心部件的，在所有的系統(tǒng)里面起著非常重要的一部分作用，它面向工控領(lǐng)域里面的PLC，目前廣泛的品牌就有西門子，三菱等等，德國(guó)西門子的公司生產(chǎn)的PLC主要誕生在一九。五八年，他經(jīng)歷了c3，s3，s5，s7等等系列，現(xiàn)在已經(jīng)成為非常廣泛應(yīng)用的片單。從最初發(fā)展到現(xiàn)在，s3和s5的系列已經(jīng)逐步的開始離開市場(chǎng)，停止生產(chǎn)了，但是s7系列現(xiàn)在是西門子自動(dòng)化系統(tǒng)里面的控制核心，它不僅有非常小的體積非?？斓乃俣?，而且還具有非常標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，以及網(wǎng)絡(luò)通信的能力，功能也比以前更加的強(qiáng)?？煽啃砸脖纫郧案拥母?，唯一的缺點(diǎn)可能就是價(jià)格比較貴，成本非常的高，但是他在化工，印刷等領(lǐng)域起到了非常大的作用。還有一個(gè)品牌叫做歐姆龍歐姆龍的PLC，是一種功能非常強(qiáng)大的緊湊型的PLC，它能夠?yàn)闃I(yè)界領(lǐng)先的傳送分散控制提供了非常高的機(jī)械控制能力，她還有利用各種高級(jí)內(nèi)裝版進(jìn)行升級(jí)的功能，大程序的容量和存儲(chǔ)功能，但是程序的代號(hào)非常的復(fù)雜，編程也非常的繁瑣，所以。一般只有在非常重型的機(jī)械控制里面才會(huì)使用到它。PLC三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的一種主力產(chǎn)品，通過(guò)一類可編程的純存儲(chǔ)器，在它內(nèi)部存儲(chǔ)程序和順序控制，定時(shí)及時(shí)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等等一些指令還利用數(shù)字和模擬式的輸入輸出控制各種。類型的機(jī)械或者是生產(chǎn)過(guò)程，三零是一種非常小型化，而且高速度高性能相當(dāng)于三菱系列里面最高檔次的一種程序裝置，除輸入輸出16到25點(diǎn)的獨(dú)立用圖案，它還可以用于非常多的基本組件之間的連接，模擬控制，定位控制的。非常特殊的用途是一種可以滿足各種各樣需求的PLC。三零的結(jié)構(gòu)非常的靈活，而且編程非常的簡(jiǎn)單，成本也比較低位了系統(tǒng)可靠，同時(shí)還降低了很多的成本。系統(tǒng)選用了日本三菱公司的PLC。據(jù)本文設(shè)計(jì)的需要，系統(tǒng)中共使用到一個(gè)輸入點(diǎn)和五個(gè)輸出點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)接電度表脈沖輸出端五個(gè)輸出。段分別可以連接語(yǔ)音模塊兒的三個(gè)案件，交流接觸圈和打印店員端點(diǎn)就像圖3-一所示，所以選擇了三菱的PLC如圖，3-3所示，一共有八點(diǎn)輸出，輸出和六點(diǎn)輸入速度高，性能高，是它這個(gè)系列里面最高檔次的超小的裝置能夠滿足。系統(tǒng)所有的需求，另外還可以主控模塊需要與人機(jī)界面，打印機(jī)，讀卡模塊，上位機(jī)進(jìn)行一定的通信能力，需要通訊擴(kuò)展模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC，還可以和其他模塊兒進(jìn)行一些通信，在通信距離20米以內(nèi)，最大的通訊距離為1219米，最大的傳輸速率為10MB/S。采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，卻共同抵抗共模干能力的增強(qiáng)，抗干擾能力非常的好，所以選用三菱模塊，利用半雙工的通訊方式，使用一根傳輸線，既可以做接收，又可以使用他去發(fā)送數(shù)據(jù)，在這兩個(gè)方向上面都有不同的傳送。4.2.2人機(jī)交互界面電動(dòng)汽車站的。交流充電座，利用觸摸屏去完成人機(jī)交互的作用，觸摸屏是一種可以接收觸頭和輸入輸出信號(hào)的感應(yīng)裝置，當(dāng)接觸了觸摸屏上面的圖案按鈕時(shí)，屏幕上面的觸覺反饋系統(tǒng)就可以根據(jù)預(yù)先編程好的程序去驅(qū)動(dòng)所有的連接的各個(gè)裝置，能用來(lái)代去機(jī)械式的按鈕。面板并借由液晶顯示面去制造出一些生動(dòng)的影音效果。觸摸屏選用了深圳顯控公司的嗯，觸摸屏大小為七英寸，分辨率是800x480，觸摸屏使用了兩路通信端口，完成了PLC的通信，可以顯示用戶的IC卡信息，以及充電的方式和操作提示信息。充電狀態(tài)信息等所有的內(nèi)容。當(dāng)上機(jī)需要修改一些信息的時(shí)候，可以通過(guò)USB的下載口，把組態(tài)信息下載到觸摸屏里面，符合標(biāo)準(zhǔn)就可以非常強(qiáng)的抗干擾能力，符合工業(yè)環(huán)境的電磁兼容要求。觸摸屏和PLC的連接圖如圖3-4所示。4.2.3通訊模塊4.2.3.1通訊模塊特點(diǎn)

通訊模塊是所有系統(tǒng)中主控制器控制每一個(gè)端點(diǎn)和將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)的DE核心部件。用于連接PLC的基本單元，無(wú)線通訊模塊，如圖3-5所示。這個(gè)系列的通訊模塊具有一些以下特點(diǎn)，一是他不需要和外面的電源相連接。工作的電壓最低為60毫安，直接由PLC提供，而且它的體積非常小，還有很高的可靠性，速率也非常的高，可以提供300-38400bit的多種通訊數(shù)據(jù)速率。他還有非常多樣的應(yīng)用方式，可以用于無(wú)協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸和專用協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸，并行連接。和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳說(shuō)可以利用半雙工通訊方式和全雙工的通訊方式，它的通訊距離是50米。4.2.3.2通訊模塊PC機(jī)的連接在pc機(jī)中，串行端口一般是指串行的口，串行接口通常使用的是六針的d型創(chuàng)口，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)USB接口，正逐漸的去替代了以前各種外圍接口。然而，和PLC相連的通訊模塊選用的是RS-485接口，因此使用USB到RS-485轉(zhuǎn)換器可以完成PLC與RS-485的開關(guān)電源。設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸可以用于所有的pc機(jī)連接方式，如圖，3-6所示，USB接口作為每臺(tái)計(jì)算機(jī)最重要的通訊卡，可以支持熱插拔即插即用也是他最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。4.2.4讀寫卡模塊智能卡會(huì)按照嗯，不一樣的數(shù)據(jù)交換界面，可以把他們分為非接觸式和接觸式的兩種。接觸式卡一般是利用讀寫器接觸對(duì)卡進(jìn)行操作，反復(fù)的插拔卡容易對(duì)卡片造成一定的傷害，會(huì)讓卡片發(fā)生一些故障，非接觸式的智能卡又稱為射頻卡通，過(guò)射頻可以改變電路去進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，可靠性非常的高，使用方法也很便捷。讀卡器的模塊選用非接式的射頻卡是因?yàn)槌潆娭惭b在室外粉塵非常的多，而且濕度很大，并不是接觸式的射頻卡與讀寫模塊之間無(wú)接觸得接觸，所以避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的一些故障，比如說(shuō)粗暴的去插卡，非卡外的其它東西被插入進(jìn)去，灰塵和以其他漏電的威脅。非接觸式的射頻卡的頻率一般設(shè)計(jì)為125khz，其中他非常有效率地用于距離小于15米的距離，防止了很多感應(yīng)過(guò)多卡片造成的誤讀卡。讀卡模塊通過(guò)RS-485通訊端口完成了與PLC的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行。讀寫卡和密碼的認(rèn)證功能非接觸式的IC顯卡的工作電壓是5V左右，波特率為9600-115200dps，讀寫器支持RS-485通訊方式有一個(gè)RS-232通訊接口和觸摸屏進(jìn)行連接，所以讀寫器和PLC之間的通訊為RS-485通訊方式，需要和485-BD模塊進(jìn)行連接后在去和PLC進(jìn)行連接。如圖，3-8所示：在這個(gè)設(shè)計(jì)中，讀寫器會(huì)固定在充電柱的外殼上面，用戶可以通過(guò)操作去讀寫。收接信號(hào)讀取這個(gè)卡號(hào)，而且可以同時(shí)辨別是不是有效的卡片，如果是有效卡用戶可以完成下一步操作，如果不是有效卡，用戶會(huì)被提醒去換卡在結(jié)束充電的時(shí)候，提示用戶將卡放在讀寫區(qū)域，確認(rèn)放好以后，PLC將會(huì)把剩余的電量寫入卡內(nèi)，這個(gè)時(shí)候PLC就通過(guò)RS-485轉(zhuǎn)到USB里面，將用戶充電的信息傳給PC機(jī)，PC機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，便于使用者以后去查看和統(tǒng)計(jì)。4.2.5電能計(jì)量單元設(shè)計(jì)在計(jì)量模塊中電能表是完成充電過(guò)程中計(jì)算功能最重要的一個(gè)部分。隨著我們國(guó)家建設(shè)國(guó)家智能電網(wǎng)概念出來(lái)以后，智能電表就已經(jīng)成為了大眾討論的焦點(diǎn)。智能電表是全電子式的電能表，它除了擁有計(jì)量功能以外，還擁有通信接口和硬件設(shè)備是一場(chǎng)可靠和非常安全的，存儲(chǔ)容量大的電能計(jì)量裝置，本設(shè)計(jì)選用的是威勝集團(tuán)的智能電能表，精度為0.01，工作溫度比較適合在零下25℃到零