喻 超

（中國船舶重工集團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，對環(huán)境的污染小等優(yōu)勢，是近年來興起的一種新型電源。本文所設計的電池管理系統(tǒng)采用模塊化設計，以單片機和觸摸屏作為控制的核心器件，實時監(jiān)測各單體及整組電池的運行狀態(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)的安全運行[1]。

1 觸摸屏MT6000系列簡介

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、編程簡單等特點。

MT6070iH的主要特點如下：

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)建電源隔離保護器；

4) 無風扇冷卻系統(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，簡化了程序設計，并可節(jié)約大量的工程調(diào)試時間；

2 電池管理系統(tǒng)簡介

電池管理系統(tǒng)主要由主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及人機界面組成[2]。主控制模塊主要完成對電池組總電流、總電壓、環(huán)境溫度的測量和計算；數(shù)據(jù)采集模塊負責對單體電池端電壓、溫度及電池組充放電電流的檢測并將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到內(nèi)部通訊總線[3]；人機界面主要是對系統(tǒng)進行參數(shù)設置及接收主控制模塊的各種信息并顯示。電池管理系統(tǒng)的作用就是對電池的充放電及運行狀態(tài)進行監(jiān)測、控制及報警。其分為兩級網(wǎng)絡構(gòu)造，底層為 CAN總線通訊網(wǎng)絡[4]，上層與液晶顯示屏MT6070iH采用RS232通訊網(wǎng)絡，如圖1所示。

3 軟件設計[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單易用。

圖1 電池管理系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)參數(shù)設計

系統(tǒng)參數(shù)共分為設備列表、HMI屬性、一般屬性、用戶密碼、字體、擴展存貯器、打印服務器等七個部分。在電池管理系統(tǒng)中主要對設備列表、HMI屬性、一般屬性、用戶密碼這四個部分進行設置。

設備列表：用來設定被HMI所操作的各項裝置的屬性，這些裝置包括各式PLC，遠程的HMI與PC。

當使用EB8000開啟一個新的程序文件后，在“設備列表”中，有一個預設裝置：“Local HMI”，“Local HMI”被用來識別本機，也可稱為本地HMI，每一個程序文件至少需包含一個“Local HMI”裝置。當使用設定可開啟“本機 HMI”的設定對話窗口。

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

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“設置”后對通訊參數(shù)進行設定。如圖2：

圖2 通訊口設置界面

HMI屬性：該設定頁用來設定HMI的機型，時鐘信號的來源與打印機有關(guān)的設定。在電池管理系統(tǒng)中HMI機型選擇MT6070iH。

一般屬性：該設定頁用來設定與畫面操作有關(guān)的各項屬性。

用戶密碼：設定頁用來設定用戶的密碼，并規(guī)劃每個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個用戶。

3.2 畫面設計

在電池管理系統(tǒng)中，設計了主界面、電池狀態(tài)、歷史記錄及參數(shù)設置等畫面，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個按鈕，分別鏈接到主界面、電池狀態(tài)、歷史記錄、參數(shù)設置等畫面，點擊相應的按鈕即可切換到該畫面。

故障報警欄

故障報警欄在整個屏幕的下方，用來顯示電池在運行過程中產(chǎn)生的故障和報警，這些故障和報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

每個圖形窗口均采用圖形符號表示當前監(jiān)測的對象，并在相應位置顯示該電池及電池組的運行參數(shù)及狀態(tài)，操作人員可以直觀的了解電池的運行情況。

3.3 地址標簽的定義

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

標簽名稱：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)設置中定義的設備名稱。

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)設置存儲觸發(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)設置地址。

地址：為變量地址。

3.4 系統(tǒng)安全設計

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定不同人員的訪問權(quán)限，實現(xiàn)系統(tǒng)安全。不同人員登錄后擁有自己的訪問等級，其決定了該登錄級別對系統(tǒng)操作的權(quán)限。只有擁有高級別權(quán)限的操作人員才能進行高級別的系統(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，設計和實現(xiàn)非常簡單，功能十分強大，同時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、運行可靠，達到了設計要求。

[1]王海明, 鄭繩楦, 劉興順等. 鋰離子電池的特點及應用. 電氣時代, 2004, (3): 132-134.

[2]劉均. 動力電源管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn). 哈爾濱工業(yè)大學碩士論文. 2004.

[3]李立偉, 鄒積巖. 蓄電池總線檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電工技術(shù)雜志. 2002(11).

[4]鄔寬明. CAN總線原理和應用系統(tǒng)設計[M]. 北京:北京航空航天大學出版社, 1996.

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