基于CAN總線的蓄電池組充放電集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告基于CAN總線的蓄電池組充放電集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓名： 班級： 學(xué)號：集散控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理系統(tǒng)由上位機(jī)(通用PC機(jī)，帶CAN接口適配卡) ，n個(gè)智能電壓、溫度等數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)單元(具體個(gè)數(shù)隨單體蓄電池?cái)?shù)而定，但最多不超過110-2 = 108個(gè)) ， 1個(gè)現(xiàn)場智能電壓、電流監(jiān)控顯示報(bào)警節(jié)點(diǎn)單元及CAN總線網(wǎng)絡(luò)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都以INTEL80C196KC單片機(jī)為核心，配以PH IL IPS半導(dǎo)體公司的SJA1000獨(dú)立CAN控制器和PCA82C250CAN收發(fā)器構(gòu)成。PC機(jī)和CAN控制器之間采用雙口RAMIDT7132作為雙向數(shù)據(jù)傳送

2、通道。現(xiàn)場智能電壓電流監(jiān)控顯示報(bào)警節(jié)點(diǎn)單元另采用北京青云創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司的液晶顯示模塊LCM320240ZK和簡易鍵盤，用于顯示各智能檢測節(jié)點(diǎn)單元發(fā)送來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)和向各智能檢測節(jié)點(diǎn)單元發(fā)送簡短的PID調(diào)節(jié)等控制命令。智能電壓、溫度檢測節(jié)點(diǎn)單元則配以相應(yīng)的電壓、電流、溫度傳感器及相應(yīng)的處理電路，以完成電壓、電流及溫度信號的采集工作。節(jié)點(diǎn)單元工作原理 本系統(tǒng)中存在現(xiàn)場智能電壓電流監(jiān)控顯示報(bào)警節(jié)點(diǎn)單元和智能電壓、溫度檢測節(jié)點(diǎn)單元等不同類型的節(jié)點(diǎn)，但其核心電路基本類似，只是外圍接口電路和傳感器等采集電路有所區(qū)別。以帶有監(jiān)控顯示報(bào)警的節(jié)點(diǎn)單元為例，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 圖2.節(jié)點(diǎn)單元結(jié)構(gòu)框圖現(xiàn)場蓄

3、電池充放電交直流電壓、電流、溫度等模擬量經(jīng)濾波、整形后，通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)入80C196KC的A /D轉(zhuǎn)換口，由單片機(jī)定時(shí)采樣并完成A /D轉(zhuǎn)換；開關(guān)量輸入經(jīng)過光耦、緩沖器進(jìn)入單片機(jī)的I/O口，單片機(jī)通過對I/O口的檢測和數(shù)值處理產(chǎn)生相應(yīng)的動作如聲光報(bào)警、關(guān)閉充放電電源模塊、繼電器動作等；單片機(jī)將A /D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較和數(shù)字計(jì)算，由高速輸出口HSO完成PWM輸出，經(jīng)隔離、整形、濾波處理后送出PID調(diào)節(jié)信號，可對充放電電壓、電流進(jìn)行控制；由于外圍接口電路較多，用8155對單片機(jī)I/O 口進(jìn)行了擴(kuò)展，通過鍵盤和液晶可上、下、前、后翻屏查看監(jiān)控信息(充放電電源狀態(tài)、蓄電池狀態(tài)、充放電

4、曲線等)和更改系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置(電壓、電流閾值、溫度補(bǔ)償系數(shù)等) ；為進(jìn)行CAN總線通信和與上位機(jī)數(shù)據(jù)交換，節(jié)點(diǎn)單元還設(shè)置了CAN通信接口電路和RS232串行通信接口電路。CAN總線接口電路節(jié)點(diǎn)單元CAN總線部分硬件電路原理圖如圖3所示。節(jié)點(diǎn)單元CAN總線接口由獨(dú)立控制器SJA1000和CAN控制器接口芯片82C250 組成。SJA1000 作為微控制器的片外擴(kuò)展芯片，其片選腳CS接在微控制器的地址譯碼器上，從而決定了CAN控制器中的各寄存器在微控制器中的地址。SJA1000通過CAN控制器接口芯片82C250連接在物理總線上。收發(fā)器件82C250能提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN 控制器的差動

5、接受能力，完全和“ ISO11898"標(biāo)準(zhǔn)兼容，具有高速、抗干擾、掉電能自動關(guān)閉輸出、支持達(dá)110個(gè)節(jié)點(diǎn)連接等特性。 節(jié)點(diǎn)單元主程序節(jié)點(diǎn)單元主程序流程圖如圖4所示，完成對A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)分析， I/O口數(shù)字開關(guān)量的處理、調(diào)用蓄電池充放電參數(shù)調(diào)整程序、CAN總線通信程序和鍵盤、LCD顯示程序等。其中數(shù)據(jù)分析包括蓄電池組的充放電電壓、電流比較、浮充電壓判斷、低壓切除電壓閾值調(diào)整等；I/O數(shù)字開關(guān)量處理包括對開關(guān)量的判斷、報(bào)警等。圖4：節(jié)點(diǎn)單元主程序流程圖通信程序CAN總線通信程序主要由三部分組成，即初始化程序、發(fā)送程序和接收程序。初始化程序主要完成CAN控制器工作方式的選擇，即對CA

6、N控制器控制段中的寄存器寫控制字。本系統(tǒng)采用SJA1000，即在系統(tǒng)復(fù)位模式下完成如圖5的初始化流程。信息從CAN控制器發(fā)送到CAN總線或從CAN總線到CAN接收緩沖區(qū)都是由CAN總線控制器SJA1000自動完成的，發(fā)送和接收中斷處理流程圖分別如圖6、所示。圖6：CAN總線通信發(fā)送程序流程圖液晶顯示程序液晶顯示程序框架如圖8所示。帶中文字庫的大點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊LCM320240ZK每屏可顯示300個(gè)字符，且可以清晰顯示蓄電池組充放電電壓、電流、V/I特性等曲線。首屏監(jiān)控子菜單內(nèi)容包括當(dāng)前時(shí)間、交流電壓、電流、負(fù)載電壓、電流、環(huán)境溫度、單體蓄電池溫度、均浮充狀態(tài)等參數(shù)。在首屏上按功能選擇鍵啟動或復(fù)位可進(jìn)入主菜單屏，包括電池狀態(tài)監(jiān)控、充放電參數(shù)控制以及故障報(bào)警等子菜單，利用光標(biāo)移動可選擇要查看的子菜單。屏間信息的轉(zhuǎn)換、屏內(nèi)光標(biāo)的移動和參數(shù)的增減通過上、下、左、右和確定按鍵組合圖7：液晶顯示程序流程圖結(jié)束語：此次的集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識了組態(tài)王軟件、對此軟件有了初步的了解和應(yīng)用、同時(shí)也了解到DCS系統(tǒng)控制過程中與模糊控制系