【正文】 [參考文獻(xiàn)]48。還要感謝我的另一半，我們走過兩年時(shí)光，有你的陪伴很幸福。此外，還要感謝這四年中，學(xué)院和學(xué)校的老師們不遺余力的傳授我們知識，為我打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)還要感謝我的搭檔郭仕林、于翔、傅洋，在實(shí)驗(yàn)室的這段時(shí)間，我們互相幫助，共同解決疑難，讓我意識到團(tuán)隊(duì)的力量才是強(qiáng)大的。在這里要十分感謝賴?yán)蠋煟瑥乃砩衔覍W(xué)到了很多東西。借此論文完成之際，謹(jǐn)向蘇老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意!在能源所實(shí)驗(yàn)室的這段時(shí)間，我在賴紀(jì)東老師的指導(dǎo)下，逐步完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，每周的例會(huì)讓我們有條不紊的進(jìn)行著工作。在和蘇老師接觸的過程中，漸漸地對蘇老師有了更深的了解。謝 辭本論文是在導(dǎo)師蘇建徽教授的悉心指導(dǎo)下完成的。液晶不僅需要和單片機(jī)通訊，也要和遠(yuǎn)端PC機(jī)相連，核心在于液晶腳本驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，在編程上任務(wù)較重。在介紹485通訊電路時(shí)，結(jié)合單片機(jī)的控制解釋數(shù)據(jù)傳遞的過程。論文重點(diǎn)給出了鋰電池化成電源監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖，之后的所有內(nèi)容就是圍繞這個(gè)結(jié)構(gòu)圖展開；并且選取了一種十分靈活的結(jié)構(gòu)模式，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以互相配合，也可以單獨(dú)工作，在此，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的PC機(jī)和下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的液晶便有了明確的設(shè)計(jì)方向。本論文中，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是由下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成的。前文的討論我們也知道，PC機(jī)的作用必須強(qiáng)大，它可以通過和液晶通訊監(jiān)控每臺設(shè)備的每個(gè)電池，也可以不需要液晶單獨(dú)和電池通訊；在主界面菜單欄中，有通訊設(shè)置這一功能，通訊設(shè)置即聯(lián)機(jī)、脫機(jī)的設(shè)置，區(qū)別就是聯(lián)機(jī)設(shè)備受PC機(jī)控制，脫機(jī)設(shè)備受液晶控制；這樣設(shè)置十分靈活，PC機(jī)和液晶都可以脫離彼此單獨(dú)工作，可以應(yīng)付各種實(shí)際情況的出現(xiàn)。如果是上位機(jī)控制，可以選擇設(shè)備群控還是設(shè)備個(gè)控，設(shè)備群控就是幾個(gè)設(shè)備一起控制，但這種情況下每個(gè)設(shè)備也可以單獨(dú)的停機(jī)；設(shè)備個(gè)控就是每個(gè)設(shè)備單獨(dú)控制； 本章總結(jié)：在論文的一開始談到虛擬儀器技術(shù)，曾說到“軟件即儀器”[[]K．De C_lHsseme，D．M．Van de Sype and J．A．A．Melkebeek．Design Issues for Digital Control of Boost Power Factor Correction Converters．IEEE International Symposium On Industrial Electronics，2002，3(1)：73l～736．]。可以隨時(shí)查看并調(diào)用已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)和曲線。菜單欄包括通訊設(shè)置、初始設(shè)置、啟停控制、故障顯示、數(shù)據(jù)文件。如果存在設(shè)備聯(lián)機(jī)不正常，會(huì)跳聯(lián)機(jī)失敗窗口 聯(lián)機(jī)失敗窗口點(diǎn)擊確定，進(jìn)入主界面。點(diǎn)擊進(jìn)入，進(jìn)入初始化界面。 基于LabVIEW的上位機(jī)界面設(shè)計(jì) 上位機(jī)界面架構(gòu)圖，下面結(jié)合具體界面介紹其作用。2）數(shù)據(jù)流框圖；程序VI從數(shù)據(jù)流框圖程序中接收指令，框圖程序是一種解決編程問題的圖形化方法，實(shí)際上是VI的程序代碼[[]Bowes Sidney R．Advanced Regularsampled PWM Control Techniques for Drives and Static Power Converters．IEEE，TIE，1995，42(4)：367～373.]?？潭缺P。數(shù)據(jù)流框圖和圖標(biāo)連接端口組成，各部分功能如下：1）前面板；前面板是VI的交互式用戶接口，與真實(shí)的物力儀器面板相似。G語言編寫的程序稱為虛擬儀器VI，因?yàn)樗慕缑婧凸δ芘c真實(shí)的儀器十分相像，比較直觀。 LabVIEW采用圖形化編程語言——G語言。交換機(jī)接口數(shù)目的多少?zèng)Q定著PC機(jī)可以連接多少臺設(shè)備。上圖的右圖為液晶網(wǎng)口放大圖，LAN的接口為RJ45接口DCE類型：被動(dòng)通信設(shè)備。局域網(wǎng)規(guī)定的數(shù)據(jù)幀格式為： 數(shù)據(jù)幀格式2）網(wǎng)線；在本論文中，采用網(wǎng)線作為組網(wǎng)的連接線。我們知道，局域網(wǎng)有三部分組成：1）網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡） 2）網(wǎng)線 3）交換機(jī)。 那么，上位機(jī)即PC機(jī)和液晶的通訊，也遵守同樣的通訊協(xié)議，只是PC機(jī)為了區(qū)分多個(gè)設(shè)備，在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，在數(shù)據(jù)包中需要加上設(shè)備號以示區(qū)別。10）故障報(bào)警；顯示故障單元，故障類別； 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊 在第四章中，液晶和單片機(jī)的通訊遵守規(guī)定的通訊協(xié)議，通過485進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。每隔幾分鐘自動(dòng)保存一組數(shù)據(jù)。電池運(yùn)行狀態(tài)有三種——運(yùn)行正常、運(yùn)行故障、未連接；運(yùn)行正常有好幾種模式，故障有不同的故障，用不同的顏色加以區(qū)分。每個(gè)設(shè)備可以單獨(dú)的去設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)行模式，也可以在設(shè)置好一個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)參數(shù)之后，復(fù)制到其他某些設(shè)備中去；參數(shù)設(shè)置的最小單位是設(shè)備，即系統(tǒng)參數(shù)會(huì)下發(fā)到這個(gè)設(shè)備中的每個(gè)單元；每個(gè)電池可以單獨(dú)的選擇運(yùn)行模式，只是它需要的化成參數(shù)是它所在設(shè)備統(tǒng)一下發(fā)的，電池本身也可以對下發(fā)的系統(tǒng)參數(shù)修改。如果是上位機(jī)控制，可以選擇設(shè)備群控還是設(shè)備個(gè)控，設(shè)備群控就是幾個(gè)設(shè)備一起控制，但這種情況下每個(gè)設(shè)備也可以單獨(dú)的停機(jī)；設(shè)備個(gè)控就是每個(gè)設(shè)備單獨(dú)控制；無論是設(shè)備群控還是設(shè)備個(gè)控，每個(gè)設(shè)備的每個(gè)電池都能單獨(dú)控制，也可以選擇某些電池一起控制。主界面4）通訊設(shè)置；在主界面，還可以選擇聯(lián)機(jī)、脫機(jī)；脫機(jī)的設(shè)備可以由液晶去控制。2）選擇通訊方式；TCP/IP通訊：上位機(jī)和液晶通訊；串口通訊：不需要液晶，上位機(jī)直接和單片機(jī)通訊。本論文采用虛擬儀器的LabVIEW環(huán)境開發(fā)上位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析軟件[[]Tomohiko Ikeya，Nobuyuki Sakae，Sakae Takag_i．Multi—step Constant Current Charging Methods for Electronic Vehicle Valveregulated Lead Acid Batteries During Night Time for Loadlecelling．J Power Sources，1998:101～107.]。 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能描述 每一個(gè)液晶可監(jiān)測兩百多個(gè)單體電池，單片機(jī)對各個(gè)電池的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，送液晶顯示。那么對處在網(wǎng)絡(luò)終端的上位機(jī)便提出了更高的要求。當(dāng)把它們連成了網(wǎng)絡(luò)后，只要在PC機(jī)上就可以完成對大批量鋰電池化成的監(jiān)控[[][J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，07期.]。因此，僅僅依靠界面，是不能實(shí)現(xiàn)對電池單元的監(jiān)控的，必須開發(fā)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)想要的功能。設(shè)備通道和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的值改變時(shí)，設(shè)備通道中的值就會(huì)發(fā)生改變，設(shè)備腳本中的腳本程序便會(huì)動(dòng)作，下發(fā)數(shù)據(jù)或者上傳數(shù)據(jù)，這時(shí)可以調(diào)用事先編好的自定義子函數(shù)。2）開發(fā)腳本驅(qū)動(dòng)通過建立設(shè)備通道，來建立和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系；通過編輯設(shè)備命令和設(shè)備腳本，不僅可以實(shí)現(xiàn)界面很多需要與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立關(guān)系才能實(shí)現(xiàn)的命令，還實(shí)現(xiàn)了和單片機(jī)的通訊的能力；3）添加腳本驅(qū)動(dòng) hcdc. MDR（化成電源）是自己在MCGS腳本驅(qū)動(dòng)開發(fā)軟件中構(gòu)造的腳本驅(qū)動(dòng)，它是一個(gè). MDR文件，在組態(tài)設(shè)備窗口中將事先做好的. MDR文件添加到設(shè)備窗口中；添加了腳本驅(qū)動(dòng)，界面就可以和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信了本章總結(jié)：在下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，液晶作為控制中心，不僅需要接收兩百多個(gè)電池的數(shù)據(jù)，還要顯示數(shù)據(jù)并上傳到遠(yuǎn)端服務(wù)器，同時(shí)還要接收遠(yuǎn)程PC機(jī)傳遞過來的數(shù)據(jù)；并且，液晶可以脫離PC機(jī)的控制，獨(dú)立的完成監(jiān)控該設(shè)備中所有電池化成的工作。一般使用的數(shù)據(jù)是數(shù)值型和字符型，成組添加時(shí)選擇組對象。在組態(tài)軟件里建立的用戶界面產(chǎn)生的是．MCE文件，這個(gè)文件在液晶可以獨(dú)立運(yùn)行，但是現(xiàn)在需要液晶和下面的單片機(jī)進(jìn)行通訊，所以需要開發(fā)腳本驅(qū)動(dòng)（.MDR文件）。5）其他設(shè)置界面 其他設(shè)置界面其他設(shè)置；用戶可以修改密碼，校準(zhǔn)時(shí)間。3）實(shí)時(shí)曲線界面 實(shí)時(shí)曲線界面實(shí)時(shí)曲線界面；可以顯示某個(gè)電池單元的某個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線。2）運(yùn)行數(shù)據(jù)界面 運(yùn)行數(shù)據(jù)界面運(yùn)行數(shù)據(jù)界面；可以顯示各個(gè)電池單元的運(yùn)行數(shù)據(jù)。 主菜單界面結(jié)構(gòu)圖1）運(yùn)行模式界面 運(yùn)行模式界面主菜單界面的最上方菜單欄顯示了界面的主要功能。之后進(jìn)入主菜單界面。如果相同和直接跳主菜單界面，如果不同，會(huì)跳入?yún)?shù)覆蓋界面。3）初始化錯(cuò)誤界面 初始化錯(cuò)誤界面初始化錯(cuò)誤界面；當(dāng)出現(xiàn)通訊故障時(shí)，就會(huì)跳入初始化錯(cuò)誤界面，這里會(huì)具體顯示液晶和哪個(gè)電池單元之間通訊不正常。 開機(jī)初始化流程圖1）液晶開機(jī)主界面 液晶開機(jī)主界面開機(jī)后進(jìn)入液晶主界面，點(diǎn)擊“進(jìn)入”會(huì)跳入初始化界面。 初始化自檢和參數(shù)覆蓋界面設(shè)計(jì)初始化界面包括初始化自檢和參數(shù)覆蓋界面。5）運(yùn)行策略是對系統(tǒng)運(yùn)行流程實(shí)現(xiàn)有效控制的手段。3）設(shè)備窗口是用戶系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介。系統(tǒng)中用到的所有數(shù)據(jù)都來自實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，同時(shí)，外部設(shè)備采集來的數(shù)據(jù)也放入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，由用戶調(diào)用。 由MCGS開發(fā)的用戶應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成 由MCGS開發(fā)的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個(gè)組成部分構(gòu)成[[][D].杭州：浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，2002.]，如下圖所示。一旦組態(tài)工作完成，并且將組態(tài)好的工程通過串口下載到下位機(jī)的運(yùn)行環(huán)境中，組態(tài)工程就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在下位機(jī)上。 運(yùn)行環(huán)境則是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)工程中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 組態(tài)環(huán)境和模擬運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，可以在PC機(jī)上運(yùn)行。此外MCGS嵌入式還帶有一個(gè)模擬運(yùn)行環(huán)境，用于對組態(tài)后的工程進(jìn)行模擬測試，方便用戶對組態(tài)過程的調(diào)試。應(yīng)用MCGS嵌入式組態(tài)軟件開發(fā)出來的應(yīng)用系統(tǒng)適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性能有嚴(yán)格要求的專門計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的組態(tài)環(huán)境即開發(fā)一個(gè)MCGS實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)所需要的環(huán)境可以在Microsoft的各種32位Windows平臺上運(yùn)行。因此總線上的傳輸速率為76800b/s。3）傳輸速率：RS485接口的最大傳輸速率可達(dá)10Mb/s，傳輸速率越大，傳輸距離反而越小，因此并不是速率越快越好。 RS485總線通訊的特點(diǎn)1）聯(lián)網(wǎng)通訊：RS232接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通訊，所以本論文使用RS485接口；采用一條雙絞線電纜作為總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低[[][D].大連：大連理工大學(xué)電氣工