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1、目 录中文摘要1英文摘要21 前言31.1 研究课题的背景及意义31.2 锂电池化成电源监控系统的发展现状31.3 本论文的主要工作和论文结构52 监控系统的总体方案设计62.1 锂电池化成的概念62.2 监控系统的主要功能72.3 监控系统总体方案设计83 监控系统硬件电路设计123.1 主电路的简单介绍123.2 采样电路设计143.3 485通讯电路设计194 下位机监控系统设计214.1 下位机监控系统的功能描述214.2 电池单元与液晶的通讯224.3 MCGS嵌入式组态软件简介244.4 基于MCGS组态软件的液晶监控界面设计254.5 基于MCGS的组态过程和脚本驱动的开发325
2、 上位机监控系统设计345.1 上位机监控系统架构图345.2 上位机监控系统的功能描述345.3 上位机监控系统的组网通讯365.4 LabVIEW概述375.5 基于LabVIEW的上位机界面设计38结论44谢辞45参考文献46锂电池化成电源监控系统设计摘 要：目前，随着电池工业的迅速发展，对电池产业化批量生产的能力及电池的产品质量提出了更高的要求，电池化成监控设备的性能优劣直接关系到电源工作的技术指标及能否安全可靠地工作。将多个独立的充电系统连成网络，就可以完成对大批量的锂电池化成的监控。因此，在锂电池生产过程中，数字化、智能化、网络化的监控系统尤为重要。本论文基于两种界面开发软件，分别
3、设计上位机和下位机的监控界面。不仅可以实现场地的实时监控，还能通过网络远程监控，符合现代化监控系统的发展方向。在熟知监控系统功能的前提下，提出了系统的总体设计方案，分别给出系统硬件和软件设计方案；论文主要对采样电路和485通讯电路进行设计，并在MCGS组态开发环境中，设计出液晶监控界面，并且还会重点讨论脚本程序的开发。论文还详细给出了上位机监控系统的设计方案，并利用LabVIEW设计上位机的监控界面。关键词：锂电池；监控系统；液晶；上位机；界面Monitoring System of Lithium Battery Power SupplyAbstract：Now, with the rapi
4、d development of industrial batteries, the capacity of industrial mass production and the product quality of the battery has been proposed higher requirements.The performance of monitor system of lithium battery power supply is directly related to the the technical specifications of the power and ab
5、ility to work safely and reliably. Connecting The multiple independent charging system into the network, can be completed on large quantities of lithium batteries into the monitor. Therefore, in the lithium battery production processing, digital, intelligent, network-based monitoring system is parti
6、cularly importantThis paper is based on two interface development software, and upper and lower machine monitoring interface will be designed. Not only can achieve real-time monitoring sites, but also through remote monitoring network, which is complied with the direction of development of modern su
7、rveillance systems. In the well-known monitoring systems function under the premise, the overall system design will be put forward, and system hardware and software design solutions will also be given. Paper mainly design sampling circuit and 485 communication circuit, ang will design LCD monitor in
8、terface under the MCGS configuration development environment. And we will also focus on the development of scripts. The paper also gives a detailed PC monitoring system design, and design PC interface for monitoring by using LabVIEW.Keywords: lithium battery；monitor system；LCD；PC；interface1 前 言1.1 研
9、究课题的背景及意义 目前，随着电池工业的迅速发展，对电池产业化批量生产的能力及电池的产品质量提出了更高的要求，二次电池的充放电技术是与电池相伴而生的，与二次电池的发展和应用有着密切的关系。首先，一个性能可靠的电源是必不可少的，其次电池化成监控设备的性能优劣直接关系到化成的技术指标及能否安全可靠地工作，从而对电池的化成起着至关重要的作用。采用高进度、数字化、智能化的电源对电池进行充放电，是对电池化成检测设备提出的一个重要技术指标。 蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，其应用价值与日俱增，已经在各个领域得到了广泛的应用。其中，锂电池作为一种环保的蓄电池，广泛得到采用，其工作电压高、体积小、质量轻、无
10、记忆效应、自放电小、循环寿命长等特点，广泛应用于电动汽车能源系统、航空航天电源系统、太阳能光伏电源系统，移动通信系统以及移动终端设备中。 在锂电池生产过程中，电池的化成工艺处理是其中的一个重要环节，锂电池的化成参数一般经过理论计算和反复试验而得到。大多数情况下，就按照这些参数进行化成，使锂电池达到最佳的储能状态，这就要求化成设备必须严格按照这些参数表进行工作，能为每个阶段提供稳定且恒定的充放电电压、电流。并且，我们需要实时监控电池的运行状态，当化成出现故障时需要及时报警，并且显示具体故障信息。一个电池需要一个充电电源，如果每个电源都需要单独的设立一个监控器去监控，那么将消耗大量的精力和物力，因
11、此将多个独立的充电系统连成网络，由一个液晶去控制，再将所有的液晶通过路由器和控制中心的PC机连接在一起，就可以完成对大批量的锂电池化成的监控。因此，在锂电池生产过程中，数字化、智能化、网络化的监控系统尤为重要。1.2 锂电池化成电源监控系统的发展现状1.2.1 虚拟仪器技术20世纪90年代的美国，诞生了一种基于计算机的仪器，称为虚拟仪器张兴.电力电子技术M.北京：科学出版社，2010.。所谓虚拟仪器，是以通用计算机为核心，根据用户对仪器的设计定义，用软件实现虚拟面板设计和测试功能的一种计算机仪器系统。用户可通过鼠标、键盘或触摸屏来操作虚拟面板，就如同使用一台专用的测量仪器一样，实现需要的测量测
12、试目的。计算机和仪器的结合有两种方式：一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。虚拟仪器从功能上分为三部分，即1）信号采集与控制；2）数据分析和处理；3）测量结果的显示。“软件即仪器”在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入、输出和调理，软件才是整个仪器系统的关键，使用者可以通过修改软件，方便的改变、增减仪器系统的规模与功能。LabVIEW虚拟仪器的软件选择有多
13、种，本论文选择LabVIEW设计虚拟仪器VI。网络化虚拟仪器网络技术和虚拟仪器技术相结合，将三大功能中的数据分析和处理、测量结果的显示放到计算机上用软件来实现。而信号的采集由测试点硬件实现，这样就利用网络将本地模式转化为远程模式。这也是本论文采取的方式。网络化虚拟仪器的结构模式：有三种，客户/服务器(C/S)模式；浏览器/服务器(B/S)模式；客户/服务器/浏览器(C/S/B)模式；本论文将选择第一种。1.2.2 锂电池化成电源监控系统的发展现状 1）就控制器这方面而言数字化：随着计算机技术的不断发展和科技的不断进步，采用单片机或DSP等微处理器控制的智能化成监控系统逐渐成为主流。微处理器可以
14、实现实时性要求非常高的数字控制算法，通过IO口发出开关控制信号，还可以将采集的数据保存并送至计算机保存。一些控制中所用到的参考值可以存储在微处理器的存储器中，并对电路进行实时监控。但由于微处理器的运算速度的限制，在许多情况下，这种微处理器辅助的电路控制系统仍旧要大量用到运算放大器等模拟控制元件。 2）就系统的通讯方式而言网络化：目前大部分的组网采用CAN总线或RS485总线的方式。RS485可以构成主从式结构系统，通信方式以主站轮询的方式进行，要对每个站点进行站点地址编码；CAN工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且废除了传统的地
15、址编码，所以网络内的节点数比485总线的节点数要多的多；虽然这两种通信方式已经很成熟，但通信距离有限，不能适应未来远程化发展的需要，如果所有的设备能够按照TCP/IP协议连成网络，则我们可以借助互联网的优势，在任何一个地方来控制设备。3）就系统的结构模式而言智能化：网络化虚拟仪器的结构模式有三种，根据不同的要求选择不同的结构模式。客户/服务器(C/S)模式，多个客户端采集数据，用一个服务器充当数据库；浏览器/服务器(B/S)模式，客户端安装浏览器，通过直接访问远端地址，来实现检测。客户/服务器/浏览器(C/S/B)模式为前两者的结合。第一种对化成电源监控系统来说更现实。1.3 本论文的主要工作和论文结构 本论文的研究对象是监控系统，目的是设计出一套锂电池化成电源监控系统。系统可以对多个设备进行监控，每个设备又是由两百多个电池单元构成。系统可以对每个设备的每个电池单元实时测控，显示化成过程中的运行参数，电压电流波形；可以对故障进行报警，显示故障信息；同时液晶和PC机的监控界面也是必不可少。本论文主要内容如下：1）在熟知监控系统功能的前提下，提出了系统的总体设计方案和系统的结构模式，分别给出系统硬件和软件设计方案。2）对监控系统的硬件电路进行设计，主要设计的是采样电路和485通讯电路。在理论的基础上，会结合实验对这两块电路的功能做进一步的讨论。3）介绍下位机监控系统的功能，并在MCG
