喻 超

（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所，武漢 430064）

0 引言

隨著在環(huán)保和節(jié)能問題的日益突出，鋰電池具有能量密度高，對(duì)環(huán)境的污染小等優(yōu)勢(shì)，是近年來興起的一種新型電源。本文所設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，以單片機(jī)和觸摸屏作為控制的核心器件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各單體及整組電池的運(yùn)行狀態(tài)，可有效避免電池過充、過放等濫用情況的發(fā)生，從而保證電池系統(tǒng)的安全運(yùn)行[1]。

1 觸摸屏MT6000系列簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)使用的MT6070iH觸摸屏采用的是7寸彩色TFT液晶屏。具有交互性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

MT6070iH的主要特點(diǎn)如下：

1) 7寸液晶顯示屏，LED背光模組，分辨率為 800×480；

2) 支持USB2.0下載；

3) 內(nèi)建電源隔離保護(hù)器；

4) 無風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)；

5) 400MHz CPU、128MB 內(nèi)存，使MT6070iH擁有更快的處理速度；

6) 方便易用的仿真功能，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，并可節(jié)約大量的工程調(diào)試時(shí)間；

2 電池管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電池管理系統(tǒng)主要由主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及人機(jī)界面組成[2]。主控制模塊主要完成對(duì)電池組總電流、總電壓、環(huán)境溫度的測(cè)量和計(jì)算；數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)對(duì)單體電池端電壓、溫度及電池組充放電電流的檢測(cè)并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到內(nèi)部通訊總線[3]；人機(jī)界面主要是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及接收主控制模塊的各種信息并顯示。電池管理系統(tǒng)的作用就是對(duì)電池的充放電及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制及報(bào)警。其分為兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，底層為 CAN總線通訊網(wǎng)絡(luò)[4]，上層與液晶顯示屏MT6070iH采用RS232通訊網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

3 軟件設(shè)計(jì)[5]

MT6070iH的編程采用的軟件是Easy Builder 8000，它的界面和編程方法都非常簡(jiǎn)單易用。

圖1 電池管理系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)參數(shù)共分為設(shè)備列表、HMI屬性、一般屬性、用戶密碼、字體、擴(kuò)展存貯器、打印服務(wù)器等七個(gè)部分。在電池管理系統(tǒng)中主要對(duì)設(shè)備列表、HMI屬性、一般屬性、用戶密碼這四個(gè)部分進(jìn)行設(shè)置。

設(shè)備列表：用來設(shè)定被HMI所操作的各項(xiàng)裝置的屬性，這些裝置包括各式PLC，遠(yuǎn)程的HMI與PC。

當(dāng)使用EB8000開啟一個(gè)新的程序文件后，在“設(shè)備列表”中，有一個(gè)預(yù)設(shè)裝置：“Local HMI”，“Local HMI”被用來識(shí)別本機(jī)，也可稱為本地HMI，每一個(gè)程序文件至少需包含一個(gè)“Local HMI”裝置。當(dāng)使用設(shè)定可開啟“本機(jī) HMI”的設(shè)定對(duì)話窗口。

本機(jī)PLC是指直接連接在本地HMI的設(shè)備，它可以是PLC，也可以是與通訊協(xié)議相匹配的控制設(shè)備。此時(shí)要控制本機(jī)設(shè)備需先增加此種類型的裝置。在按下“新增”按鍵后，只需在設(shè)定對(duì)話窗口中正確設(shè)定各項(xiàng)屬性即可。

PLC類型：從PLC選擇列表中選擇合適的PLC類型。這里選擇Modbus RTU。

接口類型：PLC所使用的接口類型，選擇“RS232”，按下“設(shè)置”后對(duì)通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。如圖2：

圖2 通訊口設(shè)置界面

HMI屬性：該設(shè)定頁(yè)用來設(shè)定HMI的機(jī)型，時(shí)鐘信號(hào)的來源與打印機(jī)有關(guān)的設(shè)定。在電池管理系統(tǒng)中HMI機(jī)型選擇MT6070iH。

一般屬性：該設(shè)定頁(yè)用來設(shè)定與畫面操作有關(guān)的各項(xiàng)屬性。

用戶密碼：設(shè)定頁(yè)用來設(shè)定用戶的密碼，并規(guī)劃每個(gè)用戶可操作的元件類別，在EB 8000中，元件被劃分為“無”與“A～F”等共7個(gè)類別。類別屬于“無”的元件，開放給任何用戶使用。用戶的密碼必須是由0~9的數(shù)字所組成，EB 8000最多可規(guī)劃12個(gè)用戶。

3.2 畫面設(shè)計(jì)

在電池管理系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了主界面、電池狀態(tài)、歷史記錄及參數(shù)設(shè)置等畫面，其中主界面為該系統(tǒng)的主畫面，如圖3：

圖3 電池管理系統(tǒng)主界面

主菜單

主菜單用于切換各監(jiān)控畫面，包括4個(gè)按鈕，分別鏈接到主界面、電池狀態(tài)、歷史記錄、參數(shù)設(shè)置等畫面，點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕即可切換到該畫面。

故障報(bào)警欄

故障報(bào)警欄在整個(gè)屏幕的下方，用來顯示電池在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的故障和報(bào)警，這些故障和報(bào)警均來自主控制模塊，故障提示欄有助于工作人員盡快發(fā)現(xiàn)和解決故障。

圖形窗口

每個(gè)圖形窗口均采用圖形符號(hào)表示當(dāng)前監(jiān)測(cè)的對(duì)象，并在相應(yīng)位置顯示該電池及電池組的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，操作人員可以直觀的了解電池的運(yùn)行情況。

3.3 地址標(biāo)簽的定義

為增加元件信息的可讀性以及程序的可規(guī)劃性，可使用地址標(biāo)簽庫(kù)對(duì)程序中需使用的地址進(jìn)行統(tǒng)一編輯定義。在地址標(biāo)簽庫(kù)的編輯中需要定義標(biāo)簽名稱、PLC名稱、地址類型、設(shè)備類型及地址。

標(biāo)簽名稱：為電池管理系統(tǒng)中所使用到的變量名稱。

PLC名稱：為系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置中定義的設(shè)備名稱。

地址類型：為變量的類型，在電池管理系統(tǒng)中有位變量及字變量，如0x定義為參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)觸發(fā)位地址，1x定義為狀態(tài)量位地址，3x定義為模擬量輸入地址，4x定義為參數(shù)設(shè)置地址。

地址：為變量地址。

3.4 系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

系統(tǒng)安全問題是電池管理系統(tǒng)使用過程中必須考慮的，MT6070iH可以通過用戶密碼來設(shè)定不同人員的訪問權(quán)限，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。不同人員登錄后擁有自己的訪問等級(jí)，其決定了該登錄級(jí)別對(duì)系統(tǒng)操作的權(quán)限。只有擁有高級(jí)別權(quán)限的操作人員才能進(jìn)行高級(jí)別的系統(tǒng)操作。這樣就大大提高了系統(tǒng)操作的安全性。

4 結(jié)論

MT6070iH是一款非常優(yōu)秀的工業(yè)用觸摸屏，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，功能十分強(qiáng)大，同時(shí)又具有較高的性能和穩(wěn)定性。在電池管理系統(tǒng)中，利用MT6070iH開發(fā)的人機(jī)界面已經(jīng)完成并且投入使用。從使用情況來看，該觸摸屏界面友好、使用方便、運(yùn)行可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

[1]王海明, 鄭繩楦, 劉興順等. 鋰離子電池的特點(diǎn)及應(yīng)用. 電氣時(shí)代, 2004, (3): 132-134.

[2]劉均. 動(dòng)力電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文. 2004.

[3]李立偉, 鄒積巖. 蓄電池總線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電工技術(shù)雜志. 2002(11).

[4]鄔寬明. CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 1996.

[5]威綸科技有限公司, EasyBuilder8000說明書. 2006.