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    基于工业触摸屏的交流充电桩人-机交互系统设计

    发布日期:2018-08-07   来源:《沙龙365》4期   作者: 徐升荣   浏览次数:371
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    【摘   要】:新能源电动汽车的蓬勃发展,带动了交流充电桩的快速发展。拥有良好的人-机交互界面,将会给客户带来便捷的用户体验,本文就是以威纶通MT6070IH5触摸屏和MODBUS协议为基础设计一套交流充电桩充电付费的人-机交互系统,可以实现充电电量的灵活输入和充电状态的实时监测;并详细地描述了如何建立人-机交互系统中的上位机工业触摸屏的每一个功能界面以及基于MODBUS通讯协议的通讯过程。

     关键词:工业触摸屏;交流充电桩;人-机交互界面
    Abstract: The vigorous development of new energy electric vehicles has led to the rapid development of AC charging piles. Has a good human-computer interaction interface, will give customers a convenient user experience, this paper is to Wei Luntong MT6070IH5 touch screen and MODBUS protocol based on the design of a set of AC charging pile charging man-machine interaction system, you can achieve charging Real-time monitoring of flexible input and charging status; and a detailed description of how to establish a human-computer interaction system for each function interface and based on MODBUS communication protocol communication process. Key words: Industrial touch screen; AC charging pile; Human-computer interaction interface 【中图分类号】TP23 【文献标识码】【文章编号】1561-0330201804-0000-00

    1 引言 随着纯电动汽车的研发技术的不断成熟,加之国家相关新能源汽车政策的大力扶持下,在未来几年我国的纯电动汽车产业会受到越来越多的重视,纯电动汽车的市场及生产规模也会迅速扩大,而电动汽车充电装置是电动汽车产业链中不可忽视的重要组成部分,推广电动汽车的主要障碍就是如何对电动汽车的能源进行供应。因此,如何有效的建立电动汽车的充电网络则是如何把电动汽车迅速大范围推广的关键。而一个方便的充电设备必不可少的就是良好的人-机交互界面,良好的人-机交互界面能够提高人员的操作效率使得产品更能够被用户接受。本文就是以威纶通的MT6070IH5型号触摸屏设计一款基于交流充电桩的人机交互系统。 交流充电桩系统功能框架图 如图1所示,交流充电装置主要包括RFID射频电路、充电电路、电能计量和充电状态检测。RFID射频电路主要是用来刷卡付费;充电电路是进行电能传输电路,交流充电桩是传输交流电;电能计量是计量充了多少KW的电能,并根据计量到的电量计算用户需要花费多少钱;充电状态检测是实时地检测充电时的电压和电流大小。所以,对于人-机交互系统的上位机工业触摸屏的设计,需要能够显示刷卡的信息、充电的电量的显示、充电的电量的设置和充电状态的实时显示。



    3 上位机UI界面设计 3.1 UI界面设计的开发平台 UI界面设计的开发平台是使用WEINVIEW HMI组态软件EasyBuilder8000。它能够支持Windows平台所有矢量字体,支持多种图片格式,并且支持USB打印机、支持离线模拟和在线模拟功能极大的方便了程序的调试,强大的宏指令功能,除了常用的四则运算。逻辑判断等功能外,还可以进行三角函数、反三角函数、开平方等运算,同时,还可以编写通讯程序,与非标准协议的设备实现通讯连接。图2EasyBuilder8000开发软件窗口截图。


    3.2 系统参数设置 在进行上位机开发之前,要先对系统进行设置。触摸屏的站号设置为0,下位机的站号设置为1,这里设置的站号就是后面MODBUS通讯协议中的设备地址;下位机的设备类型选择MODBUS RTU;接口类型选择COM1波特率设置为9600bps,数据位设置为8位,停止位为1;通讯接口类型RS-232。系统参数设置截图如图3所示。


    3.3 -机交互系统画面设计 人机交互系统的画面包含,屏保界面、主界面、充电状态界面。这几个画面的切换关系是,完成主界面中的各项设置后跳转至充电状态界面,屏保界面是在任何一个操作窗口停留超过1分钟后出现屏保界面。 3.3.1 屏保界面 屏保界面设计截图如图4所示。


    屏保是用来当长期无操作时显示的一个画面,防止误操作,除了防止误操作外屏保界面还有一个功能是可以将自己公司的logo放在屏保界面起到公司品牌宣传的目的。在屏保窗口设置一个功能键,使得功能键足够大可以覆盖整个屏保窗口,将功能键的功能设置为返回上一个窗口;并将屏幕保护时间设置为1分钟,这样在哪一个界面停留超过1分钟无操作后进入屏保,再次点击后就会退回进入屏保之前的那个画面。 3.3.2 主界面 主界面有两个功能按钮一个是预留的无卡充电按钮,如图5所示。另一个是设置按钮,设置按钮也是功能按钮,如图6所示。按下设置按钮后进入设置界面,主要进行充电电能的设定,这时提供了两种选择:一是,可以直接选择屏幕上已经有的充电电能,二是,也可以自行输入充电的电能值灵活输入,点击电能的输入窗口将会出现一个输入小键盘,供用户输入电能值使用。第一种方式是将数值按通讯协议预先写在按钮下,触发后将数据传递给下位机。第二种方式是通过输入窗口输入数值接到数值后自动按照MODBUS协议的格式向下位机传递数据。不管是快速输入按钮上的数值还是小键盘输入的数值都写入在下位机的6x1的地址中,并且后一次输入的值自动覆盖掉前一次输入的数值。


    3.3.3 充电状态界面 充电状态界面主要是监视充电电压、充电电流、当前容量、充电金额、充电电量、充电时间和充电的费率,如图7所示。这样使得用户可以直观地了解到当前充电的各项状态。这些检测的数据都是从通过MODBUS协议从下位机中取出来显示在屏幕上;充电电压的数据地址是6x2;充电电流的数据地址是6x3;当前容量显示的数据地址是6x4;充电金额的数据地址是6x5;充电电量的数据地址是6x6;充电时间的数据地址是6x7;充电的费率的数据地址是6x8


    4 触摸屏与下位机通讯 触摸屏与下位机通过MODBUS通讯协议通讯,上位机触摸屏按照[设备地址][命令号06][需下置的寄存器地址高8][8][下置的数据高8][8][CRC校验的低8] [CRC校验的高8]格式向下位机发送数据,下位机使用一个数组来存储接收到的数据;首先判断接收到的第二个字节的功能码,03功能码是触摸屏来读取下位机中的数据显示到触摸屏上,06功能码是将触摸屏的数据输入到下位机中。读取功能码后,调用相应的功能码处理程序,确定寄存器地址并将数值写入寄存器,然后校验,校验正确后再按MODBUS协议返回给上位机完成向下位机写的操作。06功能码处理程序如下:


    5 实物展示 最终实物如图8a)和图图8b)所示图8a)是实现了通过触摸屏将需要充电的电量数值写入下位机中,图8b)实现了将下位机中充电电流以及费率金额等需要显示的信息显示在触摸屏上。当然了也实现了将刷卡的信息显示在触摸屏上,这里由于篇幅不再叙述,这样就实现了良好的人机互动。


    结束语 本文设计的基于威纶通触摸屏的交流充电桩上位机设计能够将下位机中检测到的电流、电压、充电电量等信息通过MODBUS协议显示在触摸屏上;也可以将触摸屏中输入的需要充入的电量通过MODBUS协议写入到下位机中。实现了良好的人机互动功能,使得交流充电桩在使用的过程中有更好的用户体验。 参考文献 [1]佚名.WEINVIEW触摸屏在新能源充电桩上的应用[J].国内外机电一体化技术, 2012(3):28-29. [2]黄月明.单片机与触摸屏基于MODBUS协议通信的应用[J].中国新技术新产品, 2017(7):14-15. [3]方鸣.交流充电桩计费管理系统的设计与实现[D].郑州大学, 2016. 作者简介 徐升荣 在读硕士研究生 研究方向为新能源电池管理
     
     
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