本发明涉及电源控制技术领域，尤其是一种基于PLC控制的交直流电源系统及控制方法。
背景技术：
现有技术中，在设备特别多的情况下，电源系统需要增加大量继电器供其使用，容易因为单个继电器故障导致设备断电，产品体积大，成本较高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于PLC控制的交直流电源系统及控制方法，可以实现更大电流的通过，实现更多的组合，节省了空间与成本。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于PLC控制的交直流电源系统，包括PLC、信号采集单元、继电器矩阵及信号处理集成PCB板、电源输入、n个继电器输出、输出导线、线束和液晶触摸屏；信号采集单元与PLC相连，PLC与线束相连，PLC与继电器矩阵及信号处理集成PCB板相连，电源输入与继电器矩阵及信号处理集成PCB板相连，继电器矩阵及信号处理集成PCB板与n个继电器输出相连，线束与液晶触摸屏相连，线束与输出导线相连。
优选的，信号采集单元采集模拟量信号，将模拟量信号串联电阻分压，将高电压值降为0-10V之间的低电压值，PLC将这些0-10V的模拟信号通过换算公式换算为真实的值，通过线束将信号传输到液晶触摸屏上进行显示。
优选的，PLC中模拟信号换算为真实的值的过程为：信号采集单元采集到的模拟量信号标称电压高值为UH，低值为UL，取R1或R2电阻的电压值进行模拟量输出给PLC；R1＝R2时，U1＝U2，U1+U2＝实际标准电压(UL-UH)，U1＝(UL/2-UH/2)，模拟量为UL/2时PLC给触摸屏输出显示值为UL，限低值报警，切断输出并在液晶触摸屏上发出提醒信息；模拟量为UH/2时PLC给触摸屏输出显示值为UH，限高值报警，切断输出并在液晶触摸屏上发出提醒信息，同时按照需要也可进行其他比例的换算后进行显示。
相应的，一种基于PLC控制的交直流电源系统的控制方法，包括如下步骤：
(1)操作者通过液晶触摸屏向PLC发出控制指令，PLC接收到指令后对数据进行处理，通过线束向各种对接的不同设备发出工作指令；
(2)不同设备通过线束向PLC发送信息，PLC将信息处理后选择操作者需要的部分通过液晶触摸屏进行显示，其余部分信息PLC经过处理判断直接发送给设备，通过继电器的通断控制设备；
(3)采用A+B两个继电器矩阵，对输出通道数量进行自由搭配，采用动态规划算法，计算出最优通道组合方案。
优选的，动态规划算法具体为：继电器矩阵及信号处理集成PCB板的电路控制采用A+B的继电器控制模式，A组n个继电器作为正极，B组2n个继电器作为负极，PCL在接到触摸屏指令后通过接通不同的控制引脚，实现各种通道的关闭与开启；计算方法为阵列组合，利用3n个继电器实现多个通道的电路控制；1×2n+1×2n+…+(n-1)×2n，小电流通道40A以内，(1+1)×2n+(1+1)×2n+…+(2n-2)×2n，中等电流通道80A以内，n×2n，大电流120A以内。
优选的，A组n个继电器与B组2n个继电器可任意组合实现多个通道的电路控制，若其中有一个继电器损坏，则自动切换同组正常的继电器组合进行工作，保证线路的畅通；若自动切换了几次之后仍不能正常工作，则报错给PLC，液晶触摸屏上显示相应的报错码，PLC在得到异常信息后向继电器矩阵及信号处理集成PCB板发出指令通过继电器直接切断供电，并向操作人员发出设备异常信息，需要对设备进行检修。
本发明的有益效果为：组合通道数可以留有余量，通过在PLC的编程内置好备用的组合，即使在由个别继电器损坏的情况下也不会影响整套系统的正常运行，节省了空间，节约了成本；在比较复杂的运用中，可以增加A组和B组继电器的数量来实现更大电流的通过，实现更多的组合，允许继电器损坏的几率也会变大，能取得更高的经济效益，大幅降低售后服务的成本。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于PLC控制的交直流电源系统，包括PLC、信号采集单元、继电器矩阵及信号处理集成PCB板、电源输入、n个继电器输出、输出导线、线束和液晶触摸屏；信号采集单元与PLC相连，PLC与线束相连，PLC与继电器矩阵及信号处理集成PCB板相连，电源输入与继电器矩阵及信号处理集成PCB板相连，继电器矩阵及信号处理集成PCB板与n个继电器输出相连，线束与液晶触摸屏相连，线束与输出导线相连。
信号采集单元采集模拟量信号，将模拟量信号串联电阻分压，将高电压值降为0-10V之间的低电压值，PLC将这些0-10V的模拟信号通过换算公式换算为真实的值，通过线束将信号传输到液晶触摸屏上进行显示。
PLC中模拟信号换算为真实的值的过程为：信号采集单元采集到的模拟量的标称电压，高值为13.8V，低值为10.8V，充电电压为14.4V，通过串联电阻的方式来降低电压为0-10V区间的模拟量给PCL解读。取R1或R2电阻的电压值进行模拟量输出给PLC，R1＝R2时，U1＝U2，U1+U2＝蓄电池电压(10.8-13.8)，即U1＝(5.4-6.9)，模拟量为5.4时PLC给触摸屏输出显示值为10.8，低电量报警，切断输出；模拟量为6.9时PLC给触摸屏输出显示值为13.8，高电压报警，切断输出；其它值也可以进行相同的换算。同理，若在模拟量信号较多时PLC需要甄别，可以设置R1＝3R2，U1＝3U2，U1+U2＝蓄电池电压(10.8-13.8)，即U1＝(10.8-13.8)/4，进行不同比例的换算后进行显示。
交直流电源系统包括PLC(含通讯端口CAN总线、串口、以太网口、蓝牙、WIFI等)、信号采集单元(包括直流电、交流电、温度、湿度、PM2.5浓度、二氧化碳浓度、二氧化硫浓度、水量等)、继电器矩阵及信号处理集成PCB板(PCB板上集成各种规格保险丝、继电器、电流互感器、大电流导条、小电流导条、控制电路导条)、输出导线(含汽车级塑料接线端子，用于跟线束上的塑料端子进行对插)、线束(不同的长度、线径、位置用于对接不同的设备)、液晶触摸屏(操作者可以通过触摸屏得到各种数据和对不同设备进行操作和管理)。
PLC通过CAN总线、串口等获取数据信息，如车辆的行车电脑或其它带CAN总线、串口通讯的设备的相关信息，进行计算和处理后，在终端的液晶触摸屏上进行显示，操作者可以获取各种数据和信息。
相应的，一种基于PLC控制的交直流电源系统的控制方法，包括如下步骤：(1)操作者通过液晶触摸屏向PLC发出控制指令，PLC接收到指令后对数据进行处理，通过线束向各种对接的不同设备发出工作指令；
(2)不同设备通过线束向PLC发送信息，PLC将信息处理后选择操作者需要的部分通过液晶触摸屏进行显示，其余部分信息PLC经过处理判断直接发送给设备，通过继电器的通断控制设备；
(3)采用A+B两个继电器矩阵，对输出通道数量进行自由搭配，采用动态规划算法，计算出最优通道组合方案。
继电器矩阵及信号处理集成PCB板的电路控制采用A+B的继电器控制模式，A组3个(以3个为例)继电器作为正极，B组6个(以6个为例)继电器作为负极，PCL在接到触摸屏指令后通过接通不同的控制引脚，实现各种通道的关闭与开启。计算方法为阵列组合，利用9个继电器实现多个通道的电路控制。1×6+1×6+1×6小电流通道40A以内，(1+1)×6+(1+1)×6+(1+1)×6中等电流通道80A以内，(1+1+1)×6大电流120A以内，而传统做法9个继电器只能实现9个通道的电路控制。
A组n个继电器与B组2n个继电器可任意组合实现多个通道的电路控制，若其中有一个继电器损坏，则自动切换同组正常的继电器进行工作，保证线路的畅通；若自动切换了几次之后仍不能正常工作，则报错给PLC，液晶触摸屏上显示相应的报错码，PLC在得到异常信息后向继电器矩阵及信号处理集成PCB板发出指令通过继电器直接切断供电，更换设备。根据使用要求在继电器的电路中串联不同阻值的保险丝，用来限制过大的电流防止烧毁电路，同时在进行组合工作时，如果保险丝频繁烧毁即可判断有继电器损坏，损坏的继电器相当于是断路，那么所有的电流都会试图通过没有损毁的继电器通过，其电路中串联的保险丝会因为超过其容量而立即烧毁，使得整个电路断电，提醒用户需要维修或者在触摸屏中切换另外的继电器组合继续工作。
在整个电路控制系统中，节省了空间，节约了成本，在实际运用中，组合通道数可以留有余量，通过在PLC的编程内置好备用的组合，即使在有个别继电器损坏的情况下也不会影响整套系统的正常运行。同样，在比较复杂的运用中，可以增加A组和B组继电器的数量来实现更大电流的通过，实现更多的组合，允许继电器损坏的几率也会变大，能取得更高的经济效益，大幅降低售后服务的成本。
通过液晶触摸屏内置的处理器的计算和处理，操作者也可以经过触摸通过液晶屏向PLC发出一些对各种设备进行控制的指令，PLC在接收到指令后通过内置在PLC内部的函数和计算公式再进行一次数据的计算和处理，通过线束向各种对接的不同设备发出工作指令。各种设备也可以通过线束向PLC发送信息，PLC在将信息处理后选择操作者需要的部分通过液晶触摸屏进行显示，部分信息在处理判断后PLC做出指令直接发送给设备，PLC在得到一些异常信息后甚至可以向集成PCB板发出指令通过继电器直接切断供电，可以最大程度的保护整套电源系统和设备，避免大量不必要的损失。
操作者也可以使用电脑、智能手机、平板电脑等通过编写的软件、APP向PLC发出无线信号的指令、获取设备信息，连通3G、4G、INTENET后，可以实现远程获取信息和对设备进行管理控制。
各种直流电、交流电、温度、湿度、PM2.5浓度、二氧化碳浓度、二氧化硫浓度、水量的信号采集采用模拟量信号，电压采集用模拟量信号采用串联电阻分压的方式，将高电压值降为0-10V之间的低电压值，水量采集用模拟量信号采用水箱里内置金属导条，以水为介质不同水位阻值的变化进行水量的甄别，其它传感器根据不同的工作原理可采用模拟信号输出也可采用串口通讯输出。PLC在采集到这些0-10V的模拟信号后通过换算公式换算成真实的值，通过线束将信号传输到液晶触摸屏上进行显示。
根据所连接通道设备的数量和功率需求，智能分配各通道通过电流，硬件上采用A+B两个继电器矩阵，对输出通道数量和进行自由搭配，理论可实现最大通过电流为min(sum(An),sum(Bn))。同时采用动态规划算法，计算出最优通道组合方案，自由组合继电器组，实现对各通道负载的智能控制：
与传统设计方案相比，在使用相同继电器数量的情况下，大幅度增加了可控制的输出通道数量。继电器动态分配，并且组合使用，不需要对大功率设备单独配备大功率继电器，也不需要在设备特别多的情况下增加大量继电器供使用。理论上只需要设计最大继电器总电流等于所有负载总电流：sum(A继电器)＝sum(A负载)即可满足使用需求。可有效减少继电器使用数量和规格，缩小产品体积，降低成本。冗余算法设计，多路供电，智能检测继电器损坏，并且动态调整，避免因单个继电器故障导致设备断电。可在设备不断电的情况下，对损坏的继电器进行更换。平衡负载，降低继电器平均使用电流，延长继电器寿命。
根据使用要求在继电器的电路中串联不同阻值的保险丝，用来限制过大的电流防止烧毁电路，同时在进行组合工作时，如果保险丝频繁烧毁即可判断有继电器损坏，损坏的继电器相当于是断路，那么所有的电流都会试图通过没有损毁的继电器通过，其电路中串联的保险丝会因为超过其容量而立即烧毁，使得整个电路断电，提醒用户需要维修或者在触摸屏中切换另外的组合继续工作。
在整个电路控制系统中，节省了空间，节约了成本，在实际运用中，组合通道数可以留有余量，通过在PLC的编程内置好备用的组合，即使在有个别继电器损坏的情况下也不会影响整套系统的正常运行。同样，在比较复杂的运用中，可以增加A组和B组继电器的数量来实现更大电流的通过，实现更多的组合，允许继电器损坏的几率也会变大，能取得更高的经济效益，大幅降低售后服务的成本。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。