本發明涉及電源控制技術領域，尤其是一種基于PLC控制的交直流電源系統及控制方法。
背景技術：
現有技術中，在設備特別多的情況下，電源系統需要增加大量繼電器供其使用，容易因為單個繼電器故障導致設備斷電，產品體積大，成本較高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于PLC控制的交直流電源系統及控制方法，可以實現更大電流的通過，實現更多的組合，節省了空間與成本。
為解決上述技術問題，本發明提供一種基于PLC控制的交直流電源系統，包括PLC、信號采集單元、繼電器矩陣及信號處理集成PCB板、電源輸入、n個繼電器輸出、輸出導線、線束和液晶觸摸屏；信號采集單元與PLC相連，PLC與線束相連，PLC與繼電器矩陣及信號處理集成PCB板相連，電源輸入與繼電器矩陣及信號處理集成PCB板相連，繼電器矩陣及信號處理集成PCB板與n個繼電器輸出相連，線束與液晶觸摸屏相連，線束與輸出導線相連。
優選的，信號采集單元采集模擬量信號，將模擬量信號串聯電阻分壓，將高電壓值降為0-10V之間的低電壓值，PLC將這些0-10V的模擬信號通過換算公式換算為真實的值，通過線束將信號傳輸到液晶觸摸屏上進行顯示。
優選的，PLC中模擬信號換算為真實的值的過程為：信號采集單元采集到的模擬量信號標稱電壓高值為UH，低值為UL，取R1或R2電阻的電壓值進行模擬量輸出給PLC；R1＝R2時，U1＝U2，U1+U2＝實際標準電壓(UL-UH)，U1＝(UL/2-UH/2)，模擬量為UL/2時PLC給觸摸屏輸出顯示值為UL，限低值報警，切斷輸出并在液晶觸摸屏上發出提醒信息；模擬量為UH/2時PLC給觸摸屏輸出顯示值為UH，限高值報警，切斷輸出并在液晶觸摸屏上發出提醒信息，同時按照需要也可進行其他比例的換算后進行顯示。
相應的，一種基于PLC控制的交直流電源系統的控制方法，包括如下步驟：
(1)操作者通過液晶觸摸屏向PLC發出控制指令，PLC接收到指令后對數據進行處理，通過線束向各種對接的不同設備發出工作指令；
(2)不同設備通過線束向PLC發送信息，PLC將信息處理后選擇操作者需要的部分通過液晶觸摸屏進行顯示，其余部分信息PLC經過處理判斷直接發送給設備，通過繼電器的通斷控制設備；
(3)采用A+B兩個繼電器矩陣，對輸出通道數量進行自由搭配，采用動態規劃算法，計算出最優通道組合方案。
優選的，動態規劃算法具體為：繼電器矩陣及信號處理集成PCB板的電路控制采用A+B的繼電器控制模式，A組n個繼電器作為正極，B組2n個繼電器作為負極，PCL在接到觸摸屏指令后通過接通不同的控制引腳，實現各種通道的關閉與開啟；計算方法為陣列組合，利用3n個繼電器實現多個通道的電路控制；1×2n+1×2n+…+(n-1)×2n，小電流通道40A以內，(1+1)×2n+(1+1)×2n+…+(2n-2)×2n，中等電流通道80A以內，n×2n，大電流120A以內。
優選的，A組n個繼電器與B組2n個繼電器可任意組合實現多個通道的電路控制，若其中有一個繼電器損壞，則自動切換同組正常的繼電器組合進行工作，保證線路的暢通；若自動切換了幾次之后仍不能正常工作，則報錯給PLC，液晶觸摸屏上顯示相應的報錯碼，PLC在得到異常信息后向繼電器矩陣及信號處理集成PCB板發出指令通過繼電器直接切斷供電，并向操作人員發出設備異常信息，需要對設備進行檢修。
本發明的有益效果為：組合通道數可以留有余量，通過在PLC的編程內置好備用的組合，即使在由個別繼電器損壞的情況下也不會影響整套系統的正常運行，節省了空間，節約了成本；在比較復雜的運用中，可以增加A組和B組繼電器的數量來實現更大電流的通過，實現更多的組合，允許繼電器損壞的幾率也會變大，能取得更高的經濟效益，大幅降低售后服務的成本。
附圖說明
圖1是本發明的系統結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種基于PLC控制的交直流電源系統，包括PLC、信號采集單元、繼電器矩陣及信號處理集成PCB板、電源輸入、n個繼電器輸出、輸出導線、線束和液晶觸摸屏；信號采集單元與PLC相連，PLC與線束相連，PLC與繼電器矩陣及信號處理集成PCB板相連，電源輸入與繼電器矩陣及信號處理集成PCB板相連，繼電器矩陣及信號處理集成PCB板與n個繼電器輸出相連，線束與液晶觸摸屏相連，線束與輸出導線相連。
信號采集單元采集模擬量信號，將模擬量信號串聯電阻分壓，將高電壓值降為0-10V之間的低電壓值，PLC將這些0-10V的模擬信號通過換算公式換算為真實的值，通過線束將信號傳輸到液晶觸摸屏上進行顯示。
PLC中模擬信號換算為真實的值的過程為：信號采集單元采集到的模擬量的標稱電壓，高值為13.8V，低值為10.8V，充電電壓為14.4V，通過串聯電阻的方式來降低電壓為0-10V區間的模擬量給PCL解讀。取R1或R2電阻的電壓值進行模擬量輸出給PLC，R1＝R2時，U1＝U2，U1+U2＝蓄電池電壓(10.8-13.8)，即U1＝(5.4-6.9)，模擬量為5.4時PLC給觸摸屏輸出顯示值為10.8，低電量報警，切斷輸出；模擬量為6.9時PLC給觸摸屏輸出顯示值為13.8，高電壓報警，切斷輸出；其它值也可以進行相同的換算。同理，若在模擬量信號較多時PLC需要甄別，可以設置R1＝3R2，U1＝3U2，U1+U2＝蓄電池電壓(10.8-13.8)，即U1＝(10.8-13.8)/4，進行不同比例的換算后進行顯示。
交直流電源系統包括PLC(含通訊端口CAN總線、串口、以太網口、藍牙、WIFI等)、信號采集單元(包括直流電、交流電、溫度、濕度、PM2.5濃度、二氧化碳濃度、二氧化硫濃度、水量等)、繼電器矩陣及信號處理集成PCB板(PCB板上集成各種規格保險絲、繼電器、電流互感器、大電流導條、小電流導條、控制電路導條)、輸出導線(含汽車級塑料接線端子，用于跟線束上的塑料端子進行對插)、線束(不同的長度、線徑、位置用于對接不同的設備)、液晶觸摸屏(操作者可以通過觸摸屏得到各種數據和對不同設備進行操作和管理)。
PLC通過CAN總線、串口等獲取數據信息，如車輛的行車電腦或其它帶CAN總線、串口通訊的設備的相關信息，進行計算和處理后，在終端的液晶觸摸屏上進行顯示，操作者可以獲取各種數據和信息。
相應的，一種基于PLC控制的交直流電源系統的控制方法，包括如下步驟：(1)操作者通過液晶觸摸屏向PLC發出控制指令，PLC接收到指令后對數據進行處理，通過線束向各種對接的不同設備發出工作指令；
(2)不同設備通過線束向PLC發送信息，PLC將信息處理后選擇操作者需要的部分通過液晶觸摸屏進行顯示，其余部分信息PLC經過處理判斷直接發送給設備，通過繼電器的通斷控制設備；
(3)采用A+B兩個繼電器矩陣，對輸出通道數量進行自由搭配，采用動態規劃算法，計算出最優通道組合方案。
繼電器矩陣及信號處理集成PCB板的電路控制采用A+B的繼電器控制模式，A組3個(以3個為例)繼電器作為正極，B組6個(以6個為例)繼電器作為負極，PCL在接到觸摸屏指令后通過接通不同的控制引腳，實現各種通道的關閉與開啟。計算方法為陣列組合，利用9個繼電器實現多個通道的電路控制。1×6+1×6+1×6小電流通道40A以內，(1+1)×6+(1+1)×6+(1+1)×6中等電流通道80A以內，(1+1+1)×6大電流120A以內，而傳統做法9個繼電器只能實現9個通道的電路控制。
A組n個繼電器與B組2n個繼電器可任意組合實現多個通道的電路控制，若其中有一個繼電器損壞，則自動切換同組正常的繼電器進行工作，保證線路的暢通；若自動切換了幾次之后仍不能正常工作，則報錯給PLC，液晶觸摸屏上顯示相應的報錯碼，PLC在得到異常信息后向繼電器矩陣及信號處理集成PCB板發出指令通過繼電器直接切斷供電，更換設備。根據使用要求在繼電器的電路中串聯不同阻值的保險絲，用來限制過大的電流防止燒毀電路，同時在進行組合工作時，如果保險絲頻繁燒毀即可判斷有繼電器損壞，損壞的繼電器相當于是斷路，那么所有的電流都會試圖通過沒有損毀的繼電器通過，其電路中串聯的保險絲會因為超過其容量而立即燒毀，使得整個電路斷電，提醒用戶需要維修或者在觸摸屏中切換另外的繼電器組合繼續工作。
在整個電路控制系統中，節省了空間，節約了成本，在實際運用中，組合通道數可以留有余量，通過在PLC的編程內置好備用的組合，即使在有個別繼電器損壞的情況下也不會影響整套系統的正常運行。同樣，在比較復雜的運用中，可以增加A組和B組繼電器的數量來實現更大電流的通過，實現更多的組合，允許繼電器損壞的幾率也會變大，能取得更高的經濟效益，大幅降低售后服務的成本。
通過液晶觸摸屏內置的處理器的計算和處理，操作者也可以經過觸摸通過液晶屏向PLC發出一些對各種設備進行控制的指令，PLC在接收到指令后通過內置在PLC內部的函數和計算公式再進行一次數據的計算和處理，通過線束向各種對接的不同設備發出工作指令。各種設備也可以通過線束向PLC發送信息，PLC在將信息處理后選擇操作者需要的部分通過液晶觸摸屏進行顯示，部分信息在處理判斷后PLC做出指令直接發送給設備，PLC在得到一些異常信息后甚至可以向集成PCB板發出指令通過繼電器直接切斷供電，可以最大程度的保護整套電源系統和設備，避免大量不必要的損失。
操作者也可以使用電腦、智能手機、平板電腦等通過編寫的軟件、APP向PLC發出無線信號的指令、獲取設備信息，連通3G、4G、INTENET后，可以實現遠程獲取信息和對設備進行管理控制。
各種直流電、交流電、溫度、濕度、PM2.5濃度、二氧化碳濃度、二氧化硫濃度、水量的信號采集采用模擬量信號，電壓采集用模擬量信號采用串聯電阻分壓的方式，將高電壓值降為0-10V之間的低電壓值，水量采集用模擬量信號采用水箱里內置金屬導條，以水為介質不同水位阻值的變化進行水量的甄別，其它傳感器根據不同的工作原理可采用模擬信號輸出也可采用串口通訊輸出。PLC在采集到這些0-10V的模擬信號后通過換算公式換算成真實的值，通過線束將信號傳輸到液晶觸摸屏上進行顯示。
根據所連接通道設備的數量和功率需求，智能分配各通道通過電流，硬件上采用A+B兩個繼電器矩陣，對輸出通道數量和進行自由搭配，理論可實現最大通過電流為min(sum(An),sum(Bn))。同時采用動態規劃算法，計算出最優通道組合方案，自由組合繼電器組，實現對各通道負載的智能控制：
與傳統設計方案相比，在使用相同繼電器數量的情況下，大幅度增加了可控制的輸出通道數量。繼電器動態分配，并且組合使用，不需要對大功率設備單獨配備大功率繼電器，也不需要在設備特別多的情況下增加大量繼電器供使用。理論上只需要設計最大繼電器總電流等于所有負載總電流：sum(A繼電器)＝sum(A負載)即可滿足使用需求。可有效減少繼電器使用數量和規格，縮小產品體積，降低成本。冗余算法設計，多路供電，智能檢測繼電器損壞，并且動態調整，避免因單個繼電器故障導致設備斷電。可在設備不斷電的情況下，對損壞的繼電器進行更換。平衡負載，降低繼電器平均使用電流，延長繼電器壽命。
根據使用要求在繼電器的電路中串聯不同阻值的保險絲，用來限制過大的電流防止燒毀電路，同時在進行組合工作時，如果保險絲頻繁燒毀即可判斷有繼電器損壞，損壞的繼電器相當于是斷路，那么所有的電流都會試圖通過沒有損毀的繼電器通過，其電路中串聯的保險絲會因為超過其容量而立即燒毀，使得整個電路斷電，提醒用戶需要維修或者在觸摸屏中切換另外的組合繼續工作。
在整個電路控制系統中，節省了空間，節約了成本，在實際運用中，組合通道數可以留有余量，通過在PLC的編程內置好備用的組合，即使在有個別繼電器損壞的情況下也不會影響整套系統的正常運行。同樣，在比較復雜的運用中，可以增加A組和B組繼電器的數量來實現更大電流的通過，實現更多的組合，允許繼電器損壞的幾率也會變大，能取得更高的經濟效益，大幅降低售后服務的成本。
盡管本發明就優選實施方式進行了示意和描述，但本領域的技術人員應當理解，只要不超出本發明的權利要求所限定的范圍，可以對本發明進行各種變化和修改。