密码模块采用两个CD4532编码器并联组成的16-4编码器，可以有效的节省该模块所需的IO口；充电控制模块涉及电气部分设计，主要应用了继电器与电流互感器，其中，继电器用于控制充电插座的开关，电流互感器用于充电完成后自动断电。
2.2 PLC
2.2.1 PLC的工作原理
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应。当PLC投入运行后[1]，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段[2]。
2.2.2 台达PLC简介
台达PLC以高速、稳健、高可靠度而著称，广泛应用于各种工业自动化机械，除了具有快速执行程序运算、丰富指令集、多元扩展功能卡及高性价比等特色外，并且支持多种通讯协议，使工业自动控制系统联成一个整体。
台达PLC的优点还有：
（1）可靠性高，抗干扰能力强，由硬件和软件两大措施保证控制设备的可靠性；
（2）通用性强，控制程序可变，使用方便；
（3）功能强，适应面广；
（3）编程简单，容易掌握；
（4）减少了控制系统的设计及施工的工作量等。3 充电站控制系统软件设计
3.1 系统工作流程
3.2 刷卡及密码程序设计
3.2.1 刷卡程序设置
用户刷卡进行操作时，PLC接收到从读卡器中发送过来的射频卡的ID，从而验证与程序中设置的可使用的射频卡ID是否一致，验证完成通过后会给使用者下一步的使用权力，进行下一步操作。
PLC在与读卡器进行数据交换时，要想进行通讯，就必须在此之前设置可以进行相互辨认的参数。
本系统中共使用三张卡，通过编写程序来记录每张卡的ID，并写入密码程序中，每张卡都对应相应的独立密码，只有卡和密码同时正确时才可以使用充电站进行充电。
3.2.2 密码程序设置
编写相关的密码程序，通过密码ABCD与按键的对应关系，编写程序，应用16进制与2进制的转换，通过控制密码ABCD四个口的输出，当输入的密码按键与程序中对应的设定一致时，则密码正确，可以进行下一步操作。其中，ABCD分别表示由高位到低位。若密码为123456，字符对应16进制数分别为：0001，0010，0011，0100，0101，0110。注：1010表示取消，1100表示确认，1011表示密码字符0。
3.3 电动车充电站监控系统设计
由于本设计制作的组态动画最终要下载到台达的触摸屏中，并连接台达PLC加以测试模拟电动车充电站的实际运行状况，所以只能选择台达B系类触摸屏对应的组态软件Screen Editor V2.00.21来制作组态动画[3]。
3.3.1 登录界面设计
登陆界面以管理登陆界面作为背景。在该页面添加了两个输入框和添加了两个按钮。如图3所示。本系统在对于实践操作过程中不会支持在线注册用户，所以只能通过相关的管理人员admin通过权限在力控组态软件中的用户管理进行相应的添加用户，同时也可以对用户的相关权限授权等。
在用户名和密码均正确的情况下，系统将会将进入充电站显示界面，否则就提示错误，如图4所示，共有四个充电口，当有充电口正在使用中，则下面的红灯会变绿，显示正在使用中，没有颜色变化则表示没有使用。
3.3.2
I/O设备组态
进入台达嵌入版Screen Editor V2.00.21组态软件后，建立新的工程，新建好窗口后，先选择需要连接的PLC的类型，本系统选用的PLC为台达 DVP-ES2，因此，在I/O设备组态中选择此PLC型号。
4 充电站控制系统硬件设计
4.1 读卡器部分设计
本设计选用的卡片为非接触式射频卡。考虑到电动车充电站的建设场地大多在室外，环境条件较为复杂，而非接触式射频卡不需要与读卡器进行接触，避免了因接触过程而发生的机械损耗。非接触式射频卡的频率设计一般为12.5 千赫兹，其可以读卡的距离大约在1到5毫米之间，避免了接触过程产生的损耗对卡内数据的影响。读卡器通过RS-485通信端口与PLC进行数据交换，因此可以实现本系统所需要的读卡与识别卡上信息的功能要求。
选取的读写器模块为MF系列的RC522，可以对IC卡片读写，读写装置向卡片发送一束电磁波，其频率固定，该卡具有一个LC串联的谐振电路，其频率和阅读器发送频率相同，在电磁波刺激下，LC谐振电路将产生谐振，使电容器的电容器充电，另一端，一个单向传导电子泵连接，将充电电容发送到其他电容器储存，当所积累的电荷达到2V，电容器提供工作电压可以作为其它电路电源，向卡内写入数据或者将数据发送出去。
S50智能卡具备有大容量之记忆体，可依实际应用场所（公车、地铁、停车场等）之特性加以规划，每一应用场所有一独立之记忆空间（Sector），在每个记忆空间内可分数个资料储存区（Block），每个储存区可再分多组密码区及存取条件。以地铁系统为例，其资料储存区内记载发卡日期、票种、进站站名代码、出站站名代码余额等资料。密码区为储存密码，此密码之读写过程经编、乱码及多次完整之确认处理。记忆区之存取条件区记载进出资料储存区之条件，要读写资料储存区之内容必须依存取条件之规定；例如某些资料可读取但不能写入，某些资料则可读取亦可写入。
本设计中，用户进行读卡操作时，读写器接收信号，读取此卡ID，PLC辨别是否与程序中已存储的卡ID一直。是有效卡，绿灯亮，用户可以进行下一步操作，若为非有效卡，亮红灯，提示用户。
4.2 密码按键设计
本系统设计的密码共有12个按键，为了节约PLC的IO口，因此密码设计采用两个CD4532并联组成的16-4编码器。
CD4532B的功能是8位输入（D7～D0）3位二进制输出的优先编码器，8个输入端的输入优先级次序依次为D7～D0。当片选使能端EI是低电平的时候该优先编码器被禁止工作。当EI时高电平时编码器工作，即将最高优先级的输入端编为二进制的代码显示在输出端Q2～Q0，同时片选信号端GS为高电平以表示编码器正处于工作状态。当输入端没有输入时（输入全部为低电平）输出使能端EO为高电平。如果任何一个输入端有输入（即有输入端为高电平），EO为低电平同时低于该输入端优先级的任何请求将无效。
5 结论
本文基于台达PLC和触摸屏，设计了一套电动车充电站控制系统。通过台达嵌入版Screen Editor V2.00.21组态软件，制作电动车充电站运
本设计已可以实现对用户信息进行确认，再判断电动车充电位置是否有车辆正在使用。经PLC计算处理，自动控制电动车充电站的起停。数据处理方面，也做到了电动车充电站电量实时和历史的查询显示。
参考文献
[1]薛迎成. PLC与触摸屏控制技术[M]. 北京:中国电
力出版社,2014.
[2]史国生. 电气控制与可编程控制器技术[M]. 北
京:化学工业出版社,2015.5.
[3]刘力. 基于组态软件的PLC实验系统的故障诊断
[J]. 电子设计工程,2015,14:60-63.
[4]杨亚北. 电动车快速充电站的设计[D]. 武汉:华
中科技大学微电子学与固体电子学,2010.
作者简介
陶珩 （1993-） 男 硕士 研究方向为控制工程
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