技术领域本发明涉及直流电源控制技术领域，具体说是一种直流电源监控单元及其控制方法。
背景技术：
直流屏是直流操作电源系统的简称，通用名为智能免维护直流电源屏，简称直流屏。直流屏主要为配电室中的高压柜等设备提供不间断的直流电源，是变电所中不可或缺的设备之一。直流操作电源系统通常由监控单元、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元等组成。现有的监控单元主要有液晶按键式，单色触摸式，或PLC加触摸屏三种。液晶式功能单一，控制功能不完善；单色触摸式功能完善，但其核心单片机均为老式51系列，稳定性差；PLC加触摸屏式功能完善，可靠性稍高，但其价格昂贵，不易普及。本发明为基于昆仑通态触摸屏的直流操作电源监控单元，触摸屏具有高速强大的数据处理功能，且价格低廉，性价比很高。触摸屏本身兼具画面显示和数据处理功能，比液晶式监控功能完善；比单色触摸式监控色彩丰富，性能稳定；比PLC加触摸屏式监控价格低，性价比高。
技术实现要素：
针对上述情况，本发明提供一种直流电源监控单元及其控制方法，利用嵌入式MCGS组态软件的实时数据库和运行策略功能，设计操作画面和控制流程，并对系统数据进行分别处理。触摸屏和充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元等下位机进行通讯，根据各下位机传输来的数据对整体直流电源系统进行综合控制。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：直流电源监控单元，包括触摸屏、充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元，触摸屏上有通讯口COM为DB9串口，内部9脚分为COM1和COM2，其中以RS232为通讯方式的第2、3、5脚组成COM1，这三脚分别对应RXD、TXD、GND；以RS485为通讯方式的第7、8脚组成COM2，第7、8脚分别对应485A、485B；COM1负责和上位机通讯，将触摸屏读到的数据及各数据相关状态上传至上位机，在中控室就可看到直流电源系统的整个运行状况；COM2分别和充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元相连接以实现通讯。直流电源监控单元的设置、安装和控制原理：充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元均以标准MODBUS协议通讯，并将触摸屏通讯参数设置相同均为：RS485模式，波特率9600，字符格式采用奇校验位、8位数据位、1位停止位的异步串行通讯格式，使每种下位机对应不同地址，通讯时不会造成数据混乱。将所有下位机通讯口的485A、485B分别并联再接至触摸屏的通讯口COM里的COM2的第7、8两脚，触摸屏利用其COM2口分别读取充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元等下位机的数据，并向下位机发送命令。各下位机和触摸屏的通讯设置在触摸屏软件MCGS的设备窗口里，分别添加下位机，在各下位机对应的设备编辑窗口里可设置通讯参数、通讯地址等，在右侧一半的通道地址里设置下位机里各个变量在该下位机里的地址，在连接变量一栏和触摸屏里新建的变量一一对应，如图3，这样下位机里的数据通过各自通道和触摸屏里的变量相联系，就实现了触摸屏和各下位机的数据交换通讯。本发明的控制步骤为：A充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元分别采集各自的数据信息；B步骤A中采集到的外部数据信息经设备窗口传输到实时数据库储存；C由MCGS组态软件对实时数据库中充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元的相应数据调用到运行策略中进行分析运算得出控制结论，并分别传输给下位机控制指令，以控制充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元修正、调整或者报警。其中，MCGS组态软件对充电模块的调用和分析具体为：周期性的进行扫描、判断充电模块数据，将均充或浮充电压及限流值发给充电模块，再从充电模块读取输出电压、输出电流等，判断输出电压是否符合命令要求，判断电流是否过大，如果超限就及时修正。其中，MCGS组态软件对交直流采集单元的调用和分析具体为：读取数据，从交直流采集单元里读取交流电压、电流值，三种直流的电压、电流值，系统正负极对地的电压、绝缘电阻值等，将读取到的数据分类送到画面显示，或送至运行策略进行运算比对，当有数值超限时触摸屏驱动自身蜂鸣器或外接报警器及时进行声光报警。其中，MCGS组态软件对电池巡检单元的调用和分析具体为：读取单只电池的电压、内阻值，运行策略把读取值和设置的报警值进行比较，当有数值超限时及时报警，并能指出发生故障的单体电池的编号。其中，MCGS组态软件对绝缘检测单元的调用和分析具体为：读取各馈出支路对地的绝缘电阻值和电压值，实时判断各馈出支路绝缘情况是否正常，如有数据超出正常工作范围，达到设置的报警值，则触摸屏会及时进行报警。其中，MCGS组态软件对开关量单元的调用和分析具体为：从开关量单元的输入部分读取直流系统里各元件状态，一般正常为常开状态，若输入开关量状态由常开变成常闭，直流屏会在画面进行相应显示或发出相关元件的报警；利用开关量单元的输出部分对硅链继电器控制，使控母电压稳定在一定范围内，对外接报警器的通断控制，进行声光报警，及对其他所需元件进行控制。触摸屏给开关量单元发送命令，让相应的开关量线圈得电，触点闭合，就实现了对外部元件的控制。本发明的优点是：利用嵌入式MCGS组态软件功能，设计操作画面流程，并对系统数据进行分别处理。触摸屏和充电模块、交直流采集单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、开关量单元等下位机进行通讯，根据各下位机传输来的数据对整体直流电源系统进行综合控制。比现有液晶式监控功能完善；比单色触摸式监控色彩丰富，性能稳定；比PLC加触摸屏式监控价格低，性价比高。附图说明图1为监控单元内部组成及数据流向框图。图2为软件工作台总界面图。图3为设备编辑窗口界面图。图4为触摸屏和各下位机通讯读取数据或进行控制的流程框图。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。本监控单元内部组成部分及数据流向如图1所示，外部数据经设备窗口传输到实时数据库，再从实时数据库被运行策略调用，同时用户窗口和实时数据库及运行策略进行数据交换。MCGS组态软件的工作台界面如图2~图3所示，包括进行监控所需的各部分窗口，监控单元要和其他单元组成直流电源监控系统，首先彼此间要能进行数据交换，在设备窗口中连接其他设备，设置好各参数触摸屏就可以和其他单元通讯了；在实时数据库中为从各单元传送来的数据建立对应的变量，此外还要建立控制程序所需其他变量，实时数据库是监控单元的基础，起到数据调用及中转的作用；在用户窗口建立操作画面，可让用户对整个直流电源系统运行状况进行查看，也可让调试人员进行参数设置。调试画面有密码，不同身份操作者用不同密码登录，取得相应权限，防止非专业人员误操作影响系统运行。用户窗口是监控单元人机交换的直接表现，其他窗口均为用户窗口服务，用户窗口是其他窗口的直观展现；在运行策略窗口里进行控制程序编程，对整个直流系统进行控制。策略分六种，根据不同控制需要分别在对应策略里编写语句，运行策略窗口是整个监控单元的大脑，在直流电源系统中的作用等同于PLC加触摸屏式配置里的PLC。本监控单元能实现所有直流电源系统所需功能，能对充电模块进行均、浮充自动控制，能读取并显示各交、直流及开关量，能监测单体电池充放电状态，能监测各支路绝缘状况，能对电池放电进行计量，能和上位机通讯等。触摸屏和各下位机通讯，读取数据或进行控制，其流程框图如图4。触摸屏在上电后，根据MCGS软件运行策略里的程序运算结果，将均充或浮充电压及限流值发给充电模块，再从充电模块读取输出电压、输出电流等，判断输出电压是否符合命令要求，判断电流是否过大，如果超限就及时修正，触摸屏里周期性的进行扫描、判断。触摸屏和交直流采集单元的通讯主要是读取数据，从交直流采集单元里读取交流电压、电流值，三种直流的电压、电流值，系统正负极对地的电压、绝缘电阻值等，将读取到的数据分类送到画面显示，或送至运行策略进行运算比对，当有数值超限时触摸屏驱动自身蜂鸣器或外接报警器及时进行声光报警。触摸屏从电池巡检单元读取单只电池的电压、内阻值，运行策略把读取值和设置的报警值进行比较，当有数值超限时及时报警，并能指出发生故障的单体电池的编号。触摸屏从绝缘检测单元读取各馈出支路对地的绝缘电阻值和电压值，实时判断各馈出支路绝缘情况是否正常，如有数据超出正常工作范围，达到设置的报警值，则触摸屏会及时进行报警。触摸屏从开关量单元的输入部分读取直流系统里各元件状态，一般正常为常开状态，若输入开关量状态由常开变成常闭，直流屏会发出有关相应元件的报警；触摸屏对硅链继电器控制，使控母电压稳定在一定范围内，对外接报警器的通断控制，进行声光报警，对其他所需元件进行控制等就要用到开关量单元的输出部分，触摸屏给开关量单元发送命令，让相应的开关量线圈得电，触点闭合，就实现了对外部元件的控制。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。