HAWKER蓄电池基于现场总线的直流屏蓄电池监控系统

摘要：直流屏如今已在水力发电厂、火力发电厂里被大规模运用，蓄电池作为直流屏的关键部分，其地位无法被替代。科学且合理地监控蓄电池是维护直流屏的核心任务。现场总线是连接自动化系统通信网络与智能现场设备的纽带，是计算机技术、通信技术以及现代控制技术发展的成果。本文将基于现场中线，剖析直流屏蓄电池的监控系统。

关键词：现场总线；直流屏；蓄电池；监控系统

发电厂、变电厂等诸多企业里，直流屏蓄电池应用相当广泛，是企业生产经营里的重要设备，直流屏蓄电池能给信号传输设备、自动装置、继电保护等多种操作提供电源支持，要是出现外部电源中断状况，直流屏蓄电池也能在最短时间内给关乎生产的重要设备提供电力支持，直流屏蓄电池的安全性能与可靠性能足以直接影响企业供电系统，对企业运行的安全性和可靠性起着难以替代的作用 。

1.现场总线技术概念

现场总线是个系统，这个系统能实现双向串行多节点数字通信，其应用范围主要集中在生产现场与微机化测量控制设备之间，现场总线还被称作底层控制网络，它具有开放式、多点通信以及数字化这些基本特点，现场总线技术要实现的功能是，把专用微处理器借助科学化手段放进测量控制仪表里，让微处理器与测量控制仪表相结合，从而产生能进行数字计算和通信的能力。实施通信功能之际，广光缆为主要传输中介之一，双绞线亦是，电缆同样是，借由这些介质，互不相干的测量控制仪得以相互连接，构成网络系统，且以规范化、标准化通信协议为准则，于现场的控制设备、仪表与计算机间完成数据信息传递，从而达成系统自动控制。

2.基于现场总线的直流屏蓄电池监控系统设计

直流屏蓄电池由串联多个电池构成，在构成蓄电池的电池里，每个电池都是一个监控单元，这个监控单元实现的功能是，对每个蓄电池的实际温度实时监测，对充电时电流和电压的变化实时监测，对蓄电池的端电压实时监测，并且依据监测的实际数据进行分析，测量某个蓄电池的内阻和容量，同时还能据此切换电池的充电方式 。如此一来，便达成在一组直流屏之上安置百来个监控单元的目的，监控电源的数量会被整个直流屏蓄电池监控系统的电流以及电压所左右。为求简便，直流屏蓄电池监控系统的监控单元于设计之际运用12V电源，此外，借助RS - 485总线的形式通过双绞线将直流屏综合管理单元与监控单元连接起来，整个系统是以分散结构作为架构形式。

3.直流屏蓄电池监控系统监控单元设计

直流屏蓄电池监控系统里的监控单元，要完成对特定电池电压、温度等的监测，还要借助于该系统共用的RS - 485，把相关数据通过现场总线通信网络发送到管理单元，。在直流屏蓄电池监控系统的监控单元里头，主要涵盖了CPU及其周边的电路，还有检测系统温度的电路，测量电池电压的电路，通信的电路，为降低系统设计建设里的成本投入，直流屏蓄电池监控系统监控单元不再设计人机对话的功能，仅通过设计一个LED指示灯来反映监控系统的运行情况以及通信情况，人机对话的功能会在管理单元上进行设计。对于直流屏蓄电池监控系统的监控单元结构设计如图3.1所示：

图3.1直流屏蓄电池监控系统的监控单元结构设计

3.1直流屏蓄电池监控系统监控单元CPU以及其周边的电路

各路线路以及各路电压会被每一个监控单元予以监测，这便是其所能实现的功能，监测进程里有待监测的物理量相对较少。另外，单片机的电路自身仅仅需要数量较少的接口就行，因而于设计之时所选用的单片机只要能够达成监测所需便可，价格无需过高，资源也无需过多。微处理器选用AT89C051，借由DIP20达成封装，此款微处理器具备较高的性能，而且电源电压较低，配备15根口线，可为监控单元的使用给予硬件支持。为保证单片机在使用进程中有可靠性与安全性，要在电路上设置检查电路，检查电路所用芯片是MAX813L，除此之外，要把多个相同监控单元接入系统，为能很好地区分这些不同单元，要针对每个单元设定唯一地址。地址的设定规则得运用8位拨码开关，一共要设置256个各异的地址，这意味着在直流屏蓄电池监控系统里最多仅能设置256个监测电池，而这个数量对于日常所用的直流电源屏而言，就已然足够了。

3.2直流屏蓄电池监控系统监控单元的电压测量电路

监控系统里，每个单体电池中，最大电压处于1.2V至12V之间，测量这个电压相对较容易，然而将这些电池串联后，两个不同电池正负极间电压差可能达300V。所有单片机系统因在同一条通信线上连接，连接时就需要有共同电压等级和点位基准。因直流屏蓄电池监控系统里存在约300V的电位差，所以不能直接测量电池电压，测量电压时可采用V/F进行转换，也能通过光电隔离达成。首先，把被测电压的信号经使用V/F转换电路变为频率信号，随后通过运用光隔离电路将转换而成的频率信号传至CPU。

3.3直流屏蓄电池监控系统监控单元的测量温度

直流水屏蓄电池于开展工作之际，其工作时的温度跟内阻之间存有极为紧密的关联，电池质量的好坏会直接因温度变化而受影响。在进行监测系统设计时，要挑选数字式一线传感器DS18B20，借助使用胶水把电池表面跟传感器做好连接就行。身为数字温度传感器，其湿度能够直接经由CPU读入，无需其他繁杂操作就能完成任务，所以，这种电路设计相当简单，还具备较高的可靠性，也极少会出现电路误差。相较于CPU而言，测量湿度仅仅占用了一个端口，进而能够被测量并将其读出来。

3.4直流屏蓄电池监控系统监控单元的电源问题

当电路处于设计阶段时，其所选用的供电电源是12V ，为CPU以及通信电路供应电力的电源即为5V 。鉴于CPU与被测信号之间存在着相对较大的电压差 ，故而V/F电路在供电之时就需要另外一个起到隔离作用的5V电源。于电路板上运用一片5V稳压芯片以及DC/DC电源模块 ，进而生成2个电压 。稳压芯片能够给单片机及其周边的电路送上电力 ，DC/DC电源模块则为V/F转换施加电力 。

结束语

在实际运用当中，现场总线具备着相当高的可靠性，而且成本投入相对而言比较低，所以渐渐受到了青睐。直流屏蓄电池的机理相对来讲比较复杂，于使用进程里要采纳合适的方式加以监督，以使它的重要性能够得以发挥出来。