專利名稱：基于plc的釩液流電池控制系統(tǒng)和控制方法及其控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釩液流電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)和控制方法，以及一種釩液流電池系統(tǒng)的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，釩液流電池是大容量蓄電池領(lǐng)域最新型的技術(shù)之一，需要依靠循環(huán)泵的動力運(yùn)行，并對一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。但是，這些傳統(tǒng)的循環(huán)泵控制系統(tǒng)基本上以繼電器為主要控制元件，由幾十個各類型繼電器、接觸器、開關(guān)、按鈕及連線組成邏輯控制單元對循環(huán)泵進(jìn)行控制，并且工藝系統(tǒng)循環(huán)泵的典型配置數(shù)目為正負(fù)極各一臺，而不是由多臺循環(huán)泵構(gòu)成循環(huán)泵組，這類控制系統(tǒng)存在以下問題(1)由于控制系統(tǒng)包含了大量的繼電器、接觸器元件及其連接線，在工作工程中，繼電器、接觸器的頻繁啟動/停止，極易造成損壞最終導(dǎo)致無法正常工作，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性較差，而且一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障時，由于接線復(fù)雜，判斷造成故障原因困難，維修難度大，嚴(yán)重影響工藝系統(tǒng)的安全運(yùn)行；(2)這類控制方式只能對泵的啟動/停止進(jìn)行一些簡單的順序控制，功能單一，難以實(shí)現(xiàn)釩液流電池一些特殊工藝所必須的參數(shù)的調(diào)整，不能很好的適應(yīng)各種運(yùn)行工況的要求；(3)這類控制系統(tǒng)不具有可視化的操作提示，操作控制復(fù)雜、處理速度較慢，尤其是狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間較長，大大造成工作效率低下；(4)這類控制系統(tǒng)不具有靈活的遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)；(5)這類控制系統(tǒng)沒有故障的自動診斷和恢復(fù)功能，難以避免故障的誤判、漏判，使得系統(tǒng)可靠性低，難以實(shí)現(xiàn)無人值守。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種運(yùn)行穩(wěn)定、操作便捷、應(yīng)用靈活、維護(hù)方便的基于PLC的釩液流電池高可靠性控制系統(tǒng)和控制方法，以及一種內(nèi)部溫度均勻、性能穩(wěn)定且外觀美觀的釩液流電池系統(tǒng)的控制設(shè)備。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，包括有相互導(dǎo)通連接的釩液流電池工藝系統(tǒng)和控制設(shè)備，所述控制設(shè)備包括有交流電源配置單元、直流電源配置單元、離子濃度計(jì)量單元、人機(jī)接口單元、控制單元、信號變送模塊組和動力變頻單元；其中，所述交流電源配置單元與所述直流電源配置單元、離子濃度計(jì)量單元、控制單元和動力變頻單元導(dǎo)通連接，并供給工作所需交流電源；所述直流電源配置單元與所述人機(jī)接口單元和信號變送模塊組導(dǎo)通連接，并供給工作所需直流電源；所述離子濃度計(jì)量單元與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)導(dǎo)通連接，并對其所設(shè)的釩液流電池系統(tǒng)的電量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果傳送至所述控制單元；所述控制單元與所述人機(jī)接口單元和信號變送模塊組導(dǎo)通連接，并對所述離子濃度計(jì)量單元通過信號變送模塊組傳送過來的離子濃度信號和所述釩液流電池工藝系統(tǒng)的其它信號進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送至所述人機(jī)接口單元的顯示裝置上顯示，同時接受所述人機(jī)接口單元傳送過來的操作命令，并將計(jì)算結(jié)果和/或操作命令送至所述信號變送模塊組；所述信號變送模塊組與所述動力變頻單元導(dǎo)通連接，并與所述動力變頻單元進(jìn)行信號交互和運(yùn)行控制，所述動力變頻單元與通過所述信號變送模塊組傳送過來的頻率指令信號控制所述釩液流電池工藝系統(tǒng)的循環(huán)泵組進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行；所述控制單元包括有互為熱備冗余的高穩(wěn)定性的第一 PLC模塊組和第二 PLC模塊組，并以光纖連接；所述信號變送模塊組包括有第一 I/O模塊組、第二 I/O模塊組和電壓隔離傳感器組，所述第一 I/O模塊組和第二 I/O模塊組分別與所述第一 PLC模塊組和第二 PLC 模塊組導(dǎo)通連接；所述交流電源配置單元包括有第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板、第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器，以及相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器，所述第一 PLC模塊組、第一 I/O模塊組與所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板和第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器導(dǎo)通連接，所述第二 PLC模塊組、第二 I/O模塊組與所述第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器導(dǎo)通連接；所述直流電源配置單元包括有第一直流電源模塊和第二直流電源模塊，以及相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器；所述動力變頻單元是一變頻器組，所述變頻器組包括有第一正極變頻器、第一負(fù)極變頻器、第二正極變頻器、第二負(fù)極變頻器、第三正極變頻器、第三負(fù)極變頻器，并分別與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)中循環(huán)泵組的6臺循環(huán)泵逐一對應(yīng)導(dǎo)通連接，而且所述第一正極變頻器、第一負(fù)極變頻器、第二正極變頻器、第二負(fù)極變頻器與第一 I/O模塊組導(dǎo)通相連，第三正極變頻器、第三負(fù)極變頻器與第二組I/O模塊組導(dǎo)通相連；所述電壓隔離傳感器組由12塊電壓隔離傳感器組成，所述第一直流電源模塊對第一 I/O模塊組、電壓隔離傳感器組中奇數(shù)號電壓隔離傳感器、人機(jī)接口單元的顯示裝置及第一 I/O模塊組部分端子模塊供給直流電源；所述第二直流電源模塊給第二 I/O模塊組、電壓隔離傳感器組中偶數(shù)號電壓隔離傳感器及第二 I/O模塊組部分端子模塊供給直流電源；所述PLC模塊組包括有以太網(wǎng)模塊，所述控制單元通過所述以太網(wǎng)模塊與所述人機(jī)接口單元的遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)；所述控制設(shè)備包括有第一回路電源和第二回路電源，其中，第一回路電源為第一外線電源和第二外線電源經(jīng)所述斷路保護(hù)器進(jìn)入第一轉(zhuǎn)換開關(guān)，再所述經(jīng)斷路保護(hù)器對所述第一正極變頻器、第一負(fù)極變頻器、第二正極變頻器、第二負(fù)極變頻器、第一 PLC模塊組、 第一直流電源模塊、氧化極離子濃度計(jì)進(jìn)行供電；第二回路電源為第三外線電源和第四外線電源經(jīng)斷路保護(hù)器進(jìn)入第二轉(zhuǎn)換開關(guān)，再經(jīng)所述斷路保護(hù)器對所述第三正極變頻器、 第三負(fù)極變頻器、第二 PLC模塊組、第二直流電源模塊、還原極離子濃度計(jì)進(jìn)行供電；所述觸摸屏為人機(jī)接口單元，其操作界面設(shè)有手動/自動切換按鈕、手動/自動指示燈、允許/取消報(bào)警按鈕、報(bào)警指示燈、充電/放電按鈕、充電/放電指示燈、循環(huán)泵組的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組、變頻器的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組。一種用于實(shí)現(xiàn)所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制設(shè)備是一控制拒，包括有正面前屏和背面后屏兩部分，所述正面前屏內(nèi)由上至下、由左至右依次設(shè)置有所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板、氧化極離子濃度計(jì)、觸摸屏、還原極離子濃度計(jì)、 第一 PLC模塊組、第二 PLC模塊組、第一直流電源模塊、第一 I/O模塊組、第二直流電源模塊和第二 I/O模塊組，所述背面后屏內(nèi)由上至下、由左至右依次設(shè)置有所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器、斷路保護(hù)器、變頻器組和電壓隔離傳感器組，所述斷路保護(hù)器設(shè)于第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器兩側(cè)，所述斷路保護(hù)器位于第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器下方，所述變頻器組從右至左，從上至下的排列順序?yàn)樗龅谝徽龢O變頻器、第一負(fù)極變頻器、第二正極變頻器、第二負(fù)極變頻器、第三正極變頻器、第三負(fù)極變頻器。一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制方法，通過所述控制設(shè)備的人機(jī)接口單元設(shè)置和監(jiān)視所述釩液流電池工藝系統(tǒng)的工藝參數(shù)，掌握其運(yùn)行狀況，并通過控制單元對離子濃度計(jì)量單元傳送過來的離子濃度信號和所述人機(jī)接口單元傳送過的頻率設(shè)置操作命令經(jīng)過邏輯運(yùn)算計(jì)算出所述動力控制單元的頻率指令，對所述動力控制單元進(jìn)行自動調(diào)速運(yùn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)對釩液流電池工藝系統(tǒng)的循環(huán)泵組進(jìn)行充放電和待機(jī)全過程高可靠性調(diào)速控制；所述動力變頻單元頻率指令的計(jì)算公式為頻率指令=變頻器手動設(shè)置值+控制方法計(jì)算值，其中，所述控制方法計(jì)算值=PID (60-變頻器手動設(shè)置值)，所述PID表示ISA 標(biāo)準(zhǔn)比例積分微分算法，且當(dāng)存在充放電信號時所述控制方法計(jì)算值有效，并且當(dāng)充放電過程結(jié)束時所述控制方法計(jì)算值為0 ；所述循環(huán)泵組的運(yùn)行參數(shù)，通過在所述控制設(shè)備上進(jìn)行設(shè)定，使所述循環(huán)泵組進(jìn)行自動無間隔切換運(yùn)行；包括有自動模式，所述自動模式包括有以下步驟首先，判斷系統(tǒng)是否有循環(huán)泵在運(yùn)行，如果有，則判斷是否到了指定的運(yùn)行時間，如果到了指定運(yùn)行時間，則啟動下一臺循環(huán)泵并停止上一臺循環(huán)泵；如果不能正常啟停，則發(fā)出故障信號，并跳過該臺循環(huán)泵，自動切換至下一臺；如果某循環(huán)泵組全部故障，則自動停止整個工藝系統(tǒng)的運(yùn)行；所述自動模式在啟動循環(huán)泵或者無間隔切換運(yùn)行所述循環(huán)泵組時還包括有循環(huán)泵是否啟動成功的判斷和故障信息的記錄，以及所述循環(huán)泵組的正極或負(fù)極循環(huán)泵是否全故障的判斷和是否允許報(bào)警的判斷；還至少包括有就地模式、遠(yuǎn)程模式和調(diào)試模式中的一種，系統(tǒng)上電運(yùn)行時或掉電自恢復(fù)工作時將進(jìn)入自動模式，需要進(jìn)入其它模式時需要人工切換。本發(fā)明的通過上述技術(shù)方案，對控制系統(tǒng)電源回路、PLC模塊組、I/O模塊組、信號變送模塊組和動力變頻單元進(jìn)行分組獨(dú)立設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)熱備冗余，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，而且通過PLC模塊組的以太網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)，操作更方便、靈活；同時，本控制系統(tǒng)對釩液流電池工藝系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并具有自我診斷和恢復(fù)功能，有效避免故障的誤判、漏判，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)可靠性和可用性，可以真正實(shí)現(xiàn)無人值守；而且通過可視化觸摸屏調(diào)整參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)釩液流電池一些特殊工藝，很好的適應(yīng)各種運(yùn)行工況的要求，操作界面簡單、快捷，即使進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換也絕不會任何耽誤， 完全不影響工作效率；再加上，本控制系統(tǒng)最多可外接四路220VAC交流電源，用電方式非常靈活，且因?yàn)椴捎脙蓚€雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，從而還具有相當(dāng)高的電源可靠性。本控制系統(tǒng)的控制方法最大程度保障設(shè)備安全，而且多種故障情況下控制系統(tǒng)本身仍然可以自動運(yùn)行、 報(bào)警，控制方法可靠性高，系統(tǒng)啟動后可無人操作或者遠(yuǎn)程監(jiān)控，極大地提高了釩液流電池的可用性。另外，實(shí)現(xiàn)所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制設(shè)備是一控制柜，其正面前屏和背面后屏內(nèi)部設(shè)備的設(shè)置，不僅使控制柜內(nèi)溫度分布均勻，不會導(dǎo)致局部超溫，不會影響系統(tǒng)運(yùn)行，不會導(dǎo)致部分設(shè)備過早老化，而且可最大程度減少了控制柜內(nèi)各種設(shè)備的相互電磁干擾，系統(tǒng)更穩(wěn)定，還具有美觀性。
8
圖1是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制柜正面前屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制柜背面后屏結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的交流電源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的直流電源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的人機(jī)接口操作界面的示意圖；圖7是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制方法的運(yùn)行模式切換控制的流程圖；圖8是本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制方法中自動模式的流程圖。
具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。請參閱說明書附1-6。圖中釩液流電池工藝系統(tǒng)1、控制設(shè)備2、交流電源配置單元21 (第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212、第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214、斷路保護(hù)器21 、直流電源配置單元22(第一直流電源模塊221、第二直流電源模塊222、斷路保護(hù)器223)、離子濃度計(jì)量單元23 (氧化極離子濃度計(jì)231、還原極離子濃度計(jì)23 、人機(jī)接口單元24 (觸摸屏Ml)、控制單元25(第一 PLC模塊組251、第二 PLC模塊組25 、信號變送模塊組沈(第一 I/O模塊組、第二 I/O模塊組沈2、電壓隔離傳感器組沈；3)和動力變頻單元27 (第一正極變頻器271、第一負(fù)極變頻器272、第二正極變頻器273、第二負(fù)極變頻器274、第三正極變頻器275、第三負(fù)極變頻器276)。如圖1中所示本發(fā)明提供了一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，包括有相互導(dǎo)通連接的釩液流電池工藝系統(tǒng)1和控制設(shè)備2 ；釩液流電池工藝系統(tǒng)1包括有釩液流電池系統(tǒng)、就地測量儀表、循環(huán)泵(圖中均未表示出來)；控制設(shè)備2是一控制柜，其內(nèi)設(shè)置有交流電源配置單元21、直流電源配置單元22、離子濃度計(jì)量單元23、人機(jī)接口單元M、控制單元25、信號變送模塊組沈和動力變頻單元27。其中，交流電源配置單元21主要用于向與其導(dǎo)通連接的直流電源配置單元22、離子濃度計(jì)量單元23、控制單元25和動力變頻單元27供給正常工作所需交流電源；直流電源配置單元22主要用于向與其導(dǎo)通連接的人機(jī)接口單元M和信號變送模塊組26供給正常工作所需直流電源；離子濃度計(jì)量單元23與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)1連接，并對其所設(shè)的釩液流電池系統(tǒng)的電量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果傳送至控制單元25 ；控制單元25主要用于對離子濃度計(jì)量單元23通過信號變送模塊組沈傳送過來的離子濃度信號和釩液流電池工藝系統(tǒng)1的其它信號進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送至人機(jī)接口單元M的顯示裝置上顯示，并接受人機(jī)接口單元M傳送過的操作命令，同時也將計(jì)算結(jié)果和/或操作命令送至信號變送模塊組沈，與動力變頻單元27進(jìn)行信號交互和控制動力變頻單元27的運(yùn)行；動力變頻單元27可以是變頻器，其通過人機(jī)接口單元M傳送過來的頻率指令信號控制釩液流電池工藝系統(tǒng)1的循環(huán)泵進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行。本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的基本工作原理為首先，離子濃度計(jì)量單元23監(jiān)測釩液流電池系統(tǒng)的電量，低于某一值時充電，高于某一值時表示充滿，即停止充電，本控制系統(tǒng)處于浮充狀態(tài)；同時，離子濃度計(jì)量單元23將監(jiān)測的釩液離子濃度信號和釩液流電池工藝系統(tǒng)1的其它信號均通過信號變送模塊組26傳送至控制單元25進(jìn)行計(jì)算；然后，控制單元25將計(jì)算結(jié)果傳送至人機(jī)接口 M進(jìn)行顯示，以及傳送至信號變送模塊組26與動力變頻單元27進(jìn)行信號交互；接著，使用者可根據(jù)顯示的計(jì)算結(jié)果從人機(jī)接口 M端輸入操作命令，并傳送至控制單元25 ；最后，控制單元25按照該操作命令經(jīng)信號變送模塊組沈?qū)恿ψ冾l單元27進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行控制。如圖2、圖3中所示本發(fā)明所述的一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制設(shè)備2是一控制柜，該控制拒2內(nèi)設(shè)置有交流電源配置單元21、直流電源配置單元22、離子濃度計(jì)量單元23、人機(jī)接口單元對、控制單元25、信號變送模塊組沈和動力變頻單元27。其中，交流電源配置單元21包括兩套雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的前面板和控制器(即第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212、第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214)，以及相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器215 ；直流電源配置單元22包括有第一直流電源模塊(MVDC) 221和第二直流電源模塊(MVDC) 222，以及相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器223 ；離子濃度計(jì)量單元23包括有氧化極離子濃度計(jì)231和還原極離子濃度計(jì)232 ；人機(jī)接口單元M包括有一觸摸屏(如 GE通用電氣QucikPanel系列)Ml，操作人員可以方便的對釩液流電池工藝系統(tǒng)1內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)泵的任意啟停，操作方法簡單可靠；控制單元25包括有兩套互為熱備冗余的高穩(wěn)定性的PLC主系統(tǒng)，即第一 PLC模塊組(如GE通用電氣RX3i系列)251和第二 PLC模塊組252，并以光纖連接，極大地提高了本控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；信號變送模塊組沈包括有第一 I/O模塊組(如GE通用電氣VersaMax系列)、第二 I/O模塊組262和電壓隔離傳感器組沈3，第一 I/O模塊組261和第二 I/O模塊組262分別以屏蔽電纜(通信總線)與第一 PLC模塊組251和第二 PLC模塊組252導(dǎo)通連接；動力變頻單元 27是一變頻器組，包括有第一正極變頻器271、第一負(fù)極變頻器272、第二正極變頻器273、 第二負(fù)極變頻器274、第三正極變頻器275和第三負(fù)極變頻器276，并分別與釩液流電池工藝系統(tǒng)1中由6臺正極/負(fù)極循環(huán)泵組成的循環(huán)泵組導(dǎo)通連接，即第一正極變頻器271、第二正極變頻器273和第三正極變頻器275分別與三臺正極循環(huán)泵導(dǎo)通連接，第一負(fù)極變頻器272、第二負(fù)極變頻器274和第三負(fù)極變頻器276分別與三臺負(fù)極循環(huán)泵導(dǎo)通連接。兩組 PLC模塊組(251、25幻和兩組I/O模塊組(沈1、沈幻分別與兩套雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的前面板 (211,212)和控制器(213、214)連接，并完成供電，即第一 PLC模塊組251、第一 I/O模塊組 261與第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211和第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213導(dǎo)通連接，第二PLC模塊組252、 第二 I/O模塊組262與第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214導(dǎo)通連接。第一正極變頻器271，第一負(fù)極變頻器272，第二正極變頻器273，第二負(fù)極變頻器274與第一 I/O模塊組261導(dǎo)通相連，第三正極變頻器275，第三負(fù)極變頻器276與第二組I/O模塊組 262導(dǎo)通相連。本控制拒2包括有正面前屏2A和背面后屏2B兩部分。其中，正面前屏2A內(nèi)由上至下、由左至右依次設(shè)置有第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212、氧化極離子濃度計(jì)231、觸摸屏(HMI觸摸屏)241、還原極離子濃度計(jì)232、第一 PLC模塊組251、第二 PLC模塊組252、第一直流電源模塊221、第一 I/O模塊組沈1、第二直流電源模塊222和第二 I/O模塊組沈2。其中，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212均為STS (Static Transfer Switch)雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板；PLC模塊組的模塊依次包括有電源模塊(如GE IC695PAS040)、CPU模塊(如IC695CRU32)、數(shù)據(jù)同步模塊(如IC695RMX128)、以太網(wǎng)模塊 (如IC695ETM001)和總線控制器模塊(如Genius IC694BEM331)；第一 I/O模塊組依次包括有總線接口模塊(如Genius IC200GBI001)、電源模塊(如IC200PWR002)、MDD844模塊、ALG620模塊、ALG320模塊、第一 ALG260模塊、第二 ALG260模塊，第二 I/O模塊組沈2的模塊依次包括有總線接口模塊(如Genius IC200GBI001)、電源模塊(如IC200PWR002)、 MDD844模塊、ALG320模塊、第一 ALG260模塊、第二 ALG260模塊；控制單元25通過PLC模塊組的以太網(wǎng)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)，操作更方便、靈活。背面后屏2B內(nèi)由上至下、由左至右依次設(shè)置有第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214、斷路保護(hù)器015、223)、變頻器組27和電壓隔離傳感器組沈3。其中，第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214均為與第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板213、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板214相適配的STSGtatic Transfer Switch)雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器；斷路保護(hù)器 215設(shè)于第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214兩側(cè)；斷路保護(hù)器223位于第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214下方；電壓隔離傳感器組沈3由12塊電壓隔離傳感器組成；變頻器組27包括有6臺變頻器(如施耐德ATV312H系列)，從右至左，從上至下的排列順序?yàn)榈谝徽龢O變頻器271、第一負(fù)極變頻器272、第二正極變頻器273、第二負(fù)極變頻器274、第三正極變頻器275、第三負(fù)極變頻器276。這樣，不僅使控制柜內(nèi)溫度分布均勻，不會導(dǎo)致局部超溫，不會影響系統(tǒng)運(yùn)行，不會導(dǎo)致部分設(shè)備過早老化，而且可最大程度減少控制柜內(nèi)各種設(shè)備的相互電磁干擾，系統(tǒng)更穩(wěn)定，還具有美觀性。當(dāng)然，所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211與第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212之間、所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213與第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214之間、所述斷路保護(hù)器215與斷路保護(hù)器223 之間可互調(diào)位置，控制柜內(nèi)溫度分布效果同樣很好，且也互不干擾，系統(tǒng)也穩(wěn)定。所述變頻器組27包括的變頻器數(shù)量與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)1中循環(huán)泵組的循環(huán)泵數(shù)量一致。如圖4中所示本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制設(shè)備2包括有第一回路電源和第二回路電源。其中，第一回路電源為第一外線電源和第二外線電源經(jīng)斷路保護(hù)器215進(jìn)入第一轉(zhuǎn)換開關(guān)(即第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板211和第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器213)，再經(jīng)斷路保護(hù)器223對第一正極變頻器271、第一負(fù)極變頻器272、第二正極變頻器273、第二負(fù)極變頻器
274、第一PLC模塊組251、第一直流電源模塊221、氧化極離子濃度計(jì)231進(jìn)行供電。第二回路電源為第三外線電源和第四外線電源經(jīng)斷路保護(hù)器215進(jìn)入第二轉(zhuǎn)換開關(guān)(即第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板212和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器214)，再經(jīng)斷路保護(hù)器223對第三正極變頻器
275、第三負(fù)極變頻器276、第二PLC模塊組252、第二直流電源模塊222、還原極離子濃度計(jì) 232進(jìn)行供電。這樣，本控制系統(tǒng)最多可外接四路220VAC交流電源，用電方式非常靈活，且因?yàn)椴捎脙蓚€雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，從而還具有相當(dāng)高的電源可靠性。如圖5中所示
本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的直流電源配置單元(MVDC) 22的第一直流電源模塊221對第一 I/O模塊組(即電源模塊、MDD844模塊、ALG320模塊)、電壓隔離傳感器組263中奇數(shù)號電壓隔離傳感器、HMI觸摸屏241及第一 I/O模塊組部分端子模塊供給直流電源；第二直流電源模塊222給第二 I/O模塊組262 (即電源模塊、MDD844 模塊、ALG320模塊)、電壓隔離傳感器組沈3中偶數(shù)號電壓隔離傳感器及第二 I/O模塊組 262部分端子模塊供給直流電源。如圖6中所示本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的觸摸屏Ml的操作界面從右至左、 從上至下設(shè)置有手動/自動切換按鈕、手動或自動指示燈、允許/取消報(bào)警按鈕、報(bào)警指示燈、充電/放電按鈕、充電或放電指示燈、泵的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組、變頻器的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組。本發(fā)明所述控制系統(tǒng)上電運(yùn)行時或掉電自恢復(fù)工作時，系統(tǒng)狀態(tài)均進(jìn)入自動狀態(tài)，觸摸屏241界面上各指示燈和數(shù)值的顯示功能處于運(yùn)行狀態(tài)，即手動或自動指示燈顯示“自動”，報(bào)警功能處于允許狀態(tài)，報(bào)警指示燈顯示“報(bào)警”，充電或放電指示燈顯示為上一次“充電”或“放電”狀態(tài)，可按“充電/放電”按鈕進(jìn)行切換。同時，釩液流電池工藝系統(tǒng)1 將啟動其中一組或依次啟動循環(huán)泵組中的循環(huán)泵(即與第一正極變頻器271、第二正極變頻器273或第三正極變頻器275連接的正極循環(huán)泵和與第一負(fù)極變頻器272、第二負(fù)極變頻器274或第三負(fù)極變頻器276連接的負(fù)極循環(huán)泵)，操作界面上的泵的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組、變頻器的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組即顯示相應(yīng)狀態(tài)的指示燈，變頻器根據(jù)觸摸屏241 上設(shè)置的變頻器頻率指令信號和控制系統(tǒng)(控制單元2 計(jì)算結(jié)果(頻率值)控制循環(huán)泵進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行；而且本控制系統(tǒng)對釩液流電池工藝系統(tǒng)1運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)檢測到任一臺循環(huán)泵發(fā)生故障、停止，系統(tǒng)即時自動發(fā)出故障報(bào)警信號和在觸摸屏顯示或顯示在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上，并且系統(tǒng)將自動按順序啟動運(yùn)行下一臺循環(huán)泵，有效避免故障的誤判、 漏判，系統(tǒng)可靠性更高，可以真正實(shí)現(xiàn)無人值守。所述變頻器頻率指令的計(jì)算公式為頻率指令=變頻器手動設(shè)置值+控制方法計(jì)算值，其中，控制方法計(jì)算值=PID (60-變頻器手動設(shè)置值)，PID表示ISA標(biāo)準(zhǔn)比例積分微分算法，且當(dāng)存在充放電信號時控制方法計(jì)算值有效，并且當(dāng)充放電過程結(jié)束時控制方法計(jì)算值為0，變頻器手動設(shè)置值的典型值為15。另外，本控制系統(tǒng)自動狀態(tài)下無法對觸摸屏241上手動/自動切換按鈕外的其他按鍵進(jìn)行操作，必須按手動/自動切換按鈕，切換至手動狀態(tài)后，手動或自動指示燈顯示為 “手動”，方可進(jìn)行允許/取消報(bào)警、啟停任一臺循環(huán)泵、手動充電/放電、設(shè)定變頻器頻率指令值等功能操作。這樣，即可通過調(diào)整參數(shù)實(shí)現(xiàn)釩液流電池一些特殊工藝，很好的適應(yīng)各種運(yùn)行工況的要求，而且可視化的操作界面簡單、快捷，即使進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換也絕不會任何耽誤，完全不影響工作效率。如圖7中所示本發(fā)明所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制方法包括有自動模式、就地模式、遠(yuǎn)程模式和調(diào)試模式四種運(yùn)行模式，本控制系統(tǒng)上電運(yùn)行時或掉電自恢復(fù)工作時自動執(zhí)行運(yùn)行模式的切換控制，即對運(yùn)行模式進(jìn)行逐一判斷，具體包括以下步驟步驟AlOO 判斷是否就地模式？ “是”則執(zhí)行步驟A200，“否”則執(zhí)行步驟A300 ；步驟A200 通過人機(jī)接口 M進(jìn)行手工操作，操作結(jié)束后執(zhí)行步驟AlOO ；
步驟A300 判斷是否遠(yuǎn)程模式？ “是”則執(zhí)行步驟A200，“否”則執(zhí)行步驟A400 ；步驟A400 判斷是否調(diào)試模式？ “是”則執(zhí)行步驟A200，“否”則執(zhí)行步驟A500 ；步驟A500 進(jìn)行入默認(rèn)的自動模式，并結(jié)束運(yùn)行模式切換程序。由于本控制系統(tǒng)一經(jīng)上電即自動運(yùn)行，在調(diào)試期為避免自動運(yùn)行帶來的破壞，本系統(tǒng)的控制方法提供一個調(diào)試接點(diǎn)，調(diào)試開始時可閉合該調(diào)試接點(diǎn)，使系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)試模式， 調(diào)試模式時系統(tǒng)處于手動運(yùn)行狀態(tài)。為確保安全，也可在調(diào)試開始前切斷有關(guān)變頻器電源， 經(jīng)過與人機(jī)接口 M連接的觸摸屏Ml、遠(yuǎn)程操作或調(diào)試模式切換到手動運(yùn)行方式后才會手動運(yùn)行。當(dāng)然，對于運(yùn)行模式切換控制中對就地模式、遠(yuǎn)程模式和調(diào)試模式的判斷順序還可進(jìn)行調(diào)換；進(jìn)行自動模式后，操作人員也可通過與人機(jī)接口 24連接的觸摸屏241或遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)對運(yùn)行模式進(jìn)行手動/自動切換，并進(jìn)行手動操作；而且在調(diào)試模式下，除了可通過人機(jī)接口 M進(jìn)行手動操作外，還可通過編程軟件進(jìn)行調(diào)試。如圖8中所示本發(fā)明所述基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)執(zhí)行步驟A500進(jìn)行自動模式后，系統(tǒng)運(yùn)行的控制方法包括以下步驟步驟A5001 判斷是否有泵在運(yùn)行？ “是”則執(zhí)行步驟A5002，“否”則執(zhí)行步驟 A5010的泵啟動；步驟A5002 判斷是否到下一臺泵運(yùn)行時間？ “是”則執(zhí)行步驟A5003，“否”則執(zhí)行步驟A5001 ；步驟A5003 啟動該下一臺泵，并執(zhí)行步驟A5004 ；步驟A5004 判斷是否啟動成功？ “是”則停止上一臺泵，并執(zhí)行步驟A5001，“否” 則執(zhí)行步驟A5005 ；步驟A5005 記錄故障信息，并執(zhí)行步驟A5006 ；步驟A5006 判斷單極是否全故障？ “是”則執(zhí)行步驟A5007和步驟A5008，“否” 則執(zhí)行步驟A5001 ；步驟A5007 判斷是否到單極全故障判斷次數(shù)？ “是”則執(zhí)行步驟A5008和步驟 A5009，“否”則執(zhí)行步驟A5001 ；步驟A5008 判斷是否允許報(bào)警？ “是”則執(zhí)行故障報(bào)警；步驟A5009 停止全系統(tǒng)，并結(jié)束程序。其中，步驟A5010泵啟動的控制方法包括以下步驟步驟A5011 啟動第一循環(huán)泵組(即第一正極循環(huán)泵和第一負(fù)極循環(huán)泵)，并執(zhí)行步驟A5012 ；步驟A5012 判斷第一循環(huán)泵組是否啟動成功？是則執(zhí)行步驟A5001，否則執(zhí)行步驟 A5013 ；步驟A5013 啟動第二循環(huán)泵組(即第二正極循環(huán)泵和第二負(fù)極循環(huán)泵)，并執(zhí)行步驟A5014 ；步驟A5014 判斷第二循環(huán)泵組是否啟動成功？是則執(zhí)行步驟A5001，否則執(zhí)行步驟A5015 ；步驟A5015 啟動第三循環(huán)泵組(即第三正極循環(huán)泵和第三負(fù)極循環(huán)泵)，并執(zhí)行步驟A5016 ；步驟A5016 判斷第三循環(huán)泵組是否啟動成功？是則執(zhí)行步驟A5001，否則執(zhí)行步驟 A5005。該自動模式的控制方法在釩液流電池系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，使正負(fù)極三臺循環(huán)泵組自動無間隔切換運(yùn)行，每臺泵運(yùn)行時間由操作人員事先設(shè)定。任意一臺泵及其相應(yīng)控制回路和電氣回路有故障時，自動依序切換到下一臺泵繼續(xù)運(yùn)行，并且對故障信號進(jìn)行循環(huán)檢測，從而避免故障誤報(bào)。當(dāng)同時存在兩個回路故障時，該方法自動選擇正常的回路運(yùn)行。當(dāng)工藝系統(tǒng)或控制系統(tǒng)單側(cè)(正極或負(fù)極)全部控制回路因故障過多而無法正常運(yùn)行時，控制系統(tǒng)自動停止全部工藝系統(tǒng)的運(yùn)行(也可通過觸摸屏241或遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)進(jìn)行操控)， 從而限制工藝系統(tǒng)的故障范圍，最大程度保障設(shè)備安全。而且，多種故障情況下控制系統(tǒng)本身仍然可以自動運(yùn)行、報(bào)警，控制方法可靠性高，系統(tǒng)啟動后可無人操作或者遠(yuǎn)程監(jiān)控，極大地提高了釩液流電池的可用性。當(dāng)然，本系統(tǒng)中的循環(huán)泵組的循環(huán)泵數(shù)量可做適當(dāng)?shù)脑黾踊驕p少，相應(yīng)地，所述 A5010泵啟動的控制方法的步驟(啟動泵和判斷是否啟動成功)也應(yīng)做相應(yīng)的增加或減少。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1.一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，包括有相互導(dǎo)通連接的釩液流電池工藝系統(tǒng) ⑴和控制設(shè)備O)，其特征在于所述控制設(shè)備(2)包括有交流電源配置單元(21)、直流電源配置單元0 、離子濃度計(jì)量單元、人機(jī)接口單元04)、控制單元0 、信號變送模塊組06)和動力變頻單元(XT)；其中，所述交流電源配置單元與所述直流電源配置單元(22)、離子濃度計(jì)量單元(23)、 控制單元05)和動力變頻單元(XT)導(dǎo)通連接，并供給工作所需交流電源；所述直流電源配置單元0 與所述人機(jī)接口單元04)和信號變送模塊組06)導(dǎo)通連接，并供給工作所需直流電源；所述離子濃度計(jì)量單元與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)導(dǎo)通連接，并對其所設(shè)的釩液流電池系統(tǒng)的電量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果傳送至所述控制單元05)；所述控制單元0 與所述人機(jī)接口單元04)和信號變送模塊組06)導(dǎo)通連接，并對所述離子濃度計(jì)量單元通過信號變送模塊組06)傳送過來的離子濃度信號和所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)的其它信號進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送至所述人機(jī)接口單元04)的顯示裝置上顯示，同時接受所述人機(jī)接口單元04)傳送過來的操作命令，并將計(jì)算結(jié)果和 /或操作命令送至所述信號變送模塊組06)；所述信號變送模塊組06)與所述動力變頻單元07)導(dǎo)通連接，并與所述動力變頻單元(XT)進(jìn)行信號交互和運(yùn)行控制，所述動力變頻單元(XT)與通過所述信號變送模塊組 (26)傳送過來的頻率指令信號控制所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)的循環(huán)泵組進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元0 包括有PLC模塊組，所述信號變送模塊組06)包括有I/O模塊組和電壓隔離傳感器組，所述交流電源配置單元包括有轉(zhuǎn)換開關(guān)和相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器，所述直流電源配置單元0 包括有直流電源模塊和相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器，所述動力變頻單元(XT)是包括有與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)的循環(huán)泵數(shù)量一致的變頻器；所述PLC 模塊組和直流電源模塊均與所述I/O模塊組導(dǎo)通連接，所述PLC模塊組和I/O模塊組與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)導(dǎo)通連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述PLC模塊組包括有以太網(wǎng)模塊，所述控制單元0 通過所述以太網(wǎng)模塊與所述人機(jī)接口單元04) 的遠(yuǎn)程監(jiān)控上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、維護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元0 包括有互為熱備冗余的高穩(wěn)定性的第一PLC模塊組(251)和第二PLC模塊組(252)， 并以光纖連接；所述信號變送模塊組06)包括有第一 I/O模塊組061)、第二 I/O模塊組( 和電壓隔離傳感器組063)，所述第一 I/O模塊組(沈1)和第二 I/O模塊組( 分別與所述第一 PLC模塊組(251)和第二 PLC模塊組(25 導(dǎo)通連接；所述交流電源配置單元包括有第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板011)、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板 012)、第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器013)、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器014)，以及相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器015)，所述第一 PLC模塊組051)、第一 I/O模塊組061)與所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板011)和第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器013)導(dǎo)通連接，所述第二 PLC模塊組052)、第二 I/O模塊組062)與所述第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板(21 和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器(214)導(dǎo)通連接；所述直流電源配置單元0 包括有第一直流電源模塊021)和第二直流電源模塊 022)，以及相應(yīng)供電回路的斷路保護(hù)器023)；所述動力變頻單元(XT)是一變頻器組，所述變頻器組包括有兩臺以上的變頻器，所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)也設(shè)有與所述變頻器數(shù)量一致的循環(huán)泵組，且所述變頻器均與所述循環(huán)泵組、所述第一 I/O模塊組(沈1)和第二 I/O模塊組( 導(dǎo)通連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述動力變頻單元(XT)包括有第一正極變頻器(271)、第一負(fù)極變頻器(27 、第二正極變頻器(273)、 第二負(fù)極變頻器074)、第三正極變頻器075)、第三負(fù)極變頻器076)，并分別與所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)中循環(huán)泵組的6臺循環(huán)泵逐一對應(yīng)導(dǎo)通連接，而且所述第一正極變頻器071)、第一負(fù)極變頻器072)、第二正極變頻器073)、第二負(fù)極變頻器(274)與第一 I/ O模塊組061)導(dǎo)通相連，第三正極變頻器075)、第三負(fù)極變頻器(276)與第二組I/O模塊組( 導(dǎo)通相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述電壓隔離傳感器組063)由12塊電壓隔離傳感器組成，所述第一直流電源模塊(221)對第一 I/O 模塊組沈1、電壓隔離傳感器組263中奇數(shù)號電壓隔離傳感器、人機(jī)接口單元04)的顯示裝置及第一 I/O模塊組061)部分端子模塊供給直流電源；所述第二直流電源模塊(222)給第二 I/O模塊組062)、電壓隔離傳感器組( 中偶數(shù)號電壓隔離傳感器及第二 I/O模塊組( 部分端子模塊供給直流電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述離子濃度計(jì)量單元包括有氧化極離子濃度計(jì)031)和還原極離子濃度計(jì)032)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制設(shè)備( 包括有第一回路電源和第二回路電源，其中，第一回路電源為第一外線電源和第二外線電源經(jīng)所述斷路保護(hù)器(215)進(jìn)入第一轉(zhuǎn)換開關(guān)，再經(jīng)所述斷路保護(hù)器(223)對所述第一正極變頻器071)、第一負(fù)極變頻器072)、第二正極變頻器073)、第二負(fù)極變頻器 074)、第一 PLC模塊組051)、第一直流電源模塊021)、氧化極離子濃度計(jì)Q31)進(jìn)行供電；第二回路電源為第三外線電源和第四外線電源經(jīng)斷路保護(hù)器015)進(jìn)入第二轉(zhuǎn)換開關(guān)，再經(jīng)所述斷路保護(hù)器(22 對所述第三正極變頻器075)、第三負(fù)極變頻器076)、第二 PLC模塊組052)、第二直流電源模塊022)、還原極離子濃度計(jì)(23 進(jìn)行供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述人機(jī)接口單元04)包括有一對所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制的觸摸屏 (241)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于所述觸摸屏 (241)為人機(jī)接口單元(M)，其操作界面設(shè)有手動/自動切換按鈕、手動/自動指示燈、允許/取消報(bào)警按鈕、報(bào)警指示燈、充電/放電按鈕、充電/放電指示燈、循環(huán)泵組的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組、變頻器的啟停和運(yùn)行狀態(tài)顯示組。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，其特征在于第一PLC模塊組(251)和第二 PLC模塊組(25 為GE通用電氣RX3i系列，所述第一 PLC模塊組(251) 和第一 I/O模塊組(沈1)為GE通用電氣VersaMax系列，所述人機(jī)接口單元Q4)的觸摸屏(241)為GE通用電氣QucikPanel系列，所述動力變頻單元、2 )的變頻器為施耐德ATV312H 系列。
12.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制設(shè)備O)，其特征在于所述控制設(shè)備( 是一控制拒，包括有正面前屏以K)和背面后屏OB)兩部分，所述交流電源配置單元(21)、直流電源配置單元(22)、離子濃度計(jì)量單元(23)、人機(jī)接口單元(M)、控制單元(25)、信號變送模塊組06)和動力變頻單元(XT) 安裝設(shè)置在所述正面前屏OA)和背面后屏QB)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備0)，其特征在于所述正面前屏以K)內(nèi)由上至下、由左至右依次設(shè)置有所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板011)、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)前面板012)、氧化極離子濃度計(jì)031)、觸摸屏041)、還原極離子濃度計(jì)032)、第一 PLC模塊組051)、第二 PLC模塊組(25 、第一直流電源模塊(221)、第一 I/O模塊組(沈1)、第二直流電源模塊 (222)和第二 I/O模塊組062)；所述背面后屏0B)內(nèi)由上至下、由左至右依次設(shè)置有所述第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器013)、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器014)、斷路保護(hù)器015、223)、變頻器組(XT)和電壓隔離傳感器組063)，所述斷路保護(hù)器(215、223)設(shè)于第一轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器 013)、第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器(214)兩側(cè)，所述斷路保護(hù)器(223)位于第二轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器 (214)下方。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制設(shè)備0)，其特征在于所述變頻器組(XT)從右至左， 從上至下的排列順序?yàn)樗龅谝徽龢O變頻器071)、第一負(fù)極變頻器072)、第二正極變頻器073)、第二負(fù)極變頻器074)、第三正極變頻器075)、第三負(fù)極變頻器076)。
15.一種權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)所述的基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)的控制方法，通過所述控制設(shè)備的人機(jī)接口單元04)設(shè)置和監(jiān)視所述釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)的工藝參數(shù)，掌握其運(yùn)行狀況，并通過控制單元05)對離子濃度計(jì)量單元03)傳送過來的離子濃度信號和所述人機(jī)接口單元04)傳送過的頻率設(shè)置操作命令經(jīng)過邏輯運(yùn)算計(jì)算出所述動力控制單元(XT)的頻率指令，對所述動力控制單元(XT)進(jìn)行自動調(diào)速運(yùn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)對釩液流電池工藝系統(tǒng)(1)的循環(huán)泵組進(jìn)行充放電和待機(jī)全過程高可靠性調(diào)速控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，其特征在于所述動力變頻單元、2Τ)頻率指令的計(jì)算公式為頻率指令=變頻器手動設(shè)置值+控制方法計(jì)算值，其中，所述控制方法計(jì)算值=PID (60-變頻器手動設(shè)置值)，所述PID表示ISA標(biāo)準(zhǔn)比例積分微分算法，且當(dāng)存在充放電信號時所述控制方法計(jì)算值有效，并且當(dāng)充放電過程結(jié)束時所述控制方法計(jì)算值為O。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，其特征在于所述循環(huán)泵組的運(yùn)行參數(shù)，通過在所述控制設(shè)備( 上進(jìn)行設(shè)定，使所述循環(huán)泵組進(jìn)行自動無間隔切換運(yùn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，其特征在于包括有自動模式，所述自動模式包括有以下步驟首先，判斷系統(tǒng)是否有循環(huán)泵在運(yùn)行，如果有，則判斷是否到了指定的運(yùn)行時間，如果到了指定運(yùn)行時間，則啟動下一臺循環(huán)泵并停止上一臺循環(huán)泵；如果不能正常啟停，則發(fā)出故障信號，并跳過該臺循環(huán)泵，自動切換至下一臺；如果某循環(huán)泵組全部故障，則自動停止整個工藝系統(tǒng)的運(yùn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制方法，其特征在于所述自動模式在啟動循環(huán)泵或者無間隔切換運(yùn)行所述循環(huán)泵組時還包括有循環(huán)泵是否啟動成功的判斷和故障信息的記錄， 以及所述循環(huán)泵組的正極或負(fù)極循環(huán)泵是否全故障的判斷和是否允許報(bào)警的判斷。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制方法，其特征在于還至少包括有就地模式、遠(yuǎn)程模式和調(diào)試模式中的一種，系統(tǒng)上電運(yùn)行時或掉電自恢復(fù)工作時將進(jìn)入自動模式，需要進(jìn)入其它模式時需要人工切換。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于PLC的釩液流電池控制系統(tǒng)，包括有釩液流電池工藝系統(tǒng)和控制柜，控制柜內(nèi)包括有交流電源配置單元、直流電源配置單元、離子濃度計(jì)量單元、人機(jī)接口單元、控制單元、信號變送模塊組和動力變頻單元。對控制系統(tǒng)電源回路、PLC模塊組、I/O模塊組、信號變送模塊組和動力變頻單元分組獨(dú)立設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)熱備冗余，極大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本系統(tǒng)具有多種運(yùn)行模式和外接四路交流電源，可隨時隨地對釩液流電池充放電，操作方便、應(yīng)用靈活；還具有故障自診斷和自恢復(fù)功能，有效避免故障的誤判、漏判，提升了系統(tǒng)可靠性和可用性，真正實(shí)現(xiàn)無人值守；而且通過人機(jī)接口可監(jiān)視和調(diào)整有關(guān)參數(shù)，以適應(yīng)各種運(yùn)行工況的要求。
文檔編號H01M8/04GK102315465SQ20111022272
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者牛玉廣, 申忠利, 蘇凱, 鄭東冬 申請人:深圳市金釩能源科技有限公司