金凯博KC1000电池监控系统用户使用手册.docx

KC1000用户使用手册一、概述KC1000是金凯博专为蓄电池监控领域开发的最新产品。本系统具有测量精度高、测试速度快、运行稳定可靠、易于操作维护等优点。本系统配置灵活、定制性强，可广泛适用于通讯、电力以及UPS后备蓄电池的监控等各个方面。二、系统介绍一套KC1000电池监控系统包含上位机管理软件和多条K-BUS通信控制总线。每条K-BUS包含一个通讯转换器（KC1000A）和不多于254个监控探头（KC1000B）。2.1 系统连接1待测电池2 KC1000B电池监控探头3KC1000A通讯转换器4通讯总线将KC1000B通过K-BUS通讯总线串行连接到通讯转换器KC1000A上，再通过KC1000A的RS232或RS485与上位机相连。本系统不从电池取电，确保测量精度和电池的安全性。2.2 通讯转换器KC1000A通讯转换器KC1000A将K-BUS通讯信号转换为上位机能够识别的RS232或RS485，一个转换器最多可接入254个电池监控探头（KC1000B）。通讯转换器KC1000A有自己的电源系统，并且为总线上的所有测试探头供电。 2.3 电池监控探头KC1000B电池监控探头KC1000B实现对蓄电池电参数（电压、内阻）和外壳温度的监控测量，并通过K-BUS传送到上位机。KC1000B工作于从状态，被动接受外部命令，并执行相应测量动作。可根据运行指示灯的闪动频率来判断系统运行状态。亮灭状态2s2s没有ID(灯闪很慢)0.5s0.5s正常运行(灯闪速普通)0.2s0.2s电压或者温度不正常(灯闪非常频繁，紧急状态)2.3.1 KC1000B功能特点 KC1000B可同时监控多种电池指标包括电池电压，电池内阻和电池温度（选配） 具有外部通讯接口，可通过K-BUS通讯总线连接主控设备（本产品为从设备） 最多可将254个KC1000B接入同一K-BUS，每一个探头具有唯一ID号 KC1000B不从电池上取电保证测量精确度和系统安全性注：KC1000B不分析测量数据。2.3.2 KC1000B校准校准的数据格式如下：$ + id + 类型(V/T/t/N) + 空格（1个） + 实际值 + #所有参数校正都需要两次，下面分别说明：a：电压校正：$ 001V1 8.0 #$001V1空格(1个)8.0#帧头模块Id电压(大写)编号实际电压结束符b：热端温度校正：$255T2 1.620#$255T2空格(1个)1.620#帧头对网内所有ID热端温度(大写)编号实际电压(MV)结束符c：冷端温度校正：$255t2 30.1#$255t2空格(1个)30.1#帧头对网内所有ID冷端温度编号实际温度(摄氏度)结束符d：内阻校正：$255N2 20#$255N2空格(1个)20#帧头对网内所有ID内阻编号实际内阻(m欧)结束符说明：若校正的时候使用一对一的校正方式，则id必须为被校正模块的ID号，每个模块收到命令后，都会返回执行结果，非255且不是自己id的校正数据，模块会附上自己的”id err！”字样，否则返回”id OK!”,若需要校正使用1对多，如网内连接了200个模块，同时接了10v电压，校正电压的时候，id请设置为255，一次校正所有模块,模块也会如上面一样返回执行结果。校正格式如上表，对于每个参数校正，除了冷端温度外，其他的都需要使用两个实际值进行校正，如电压，第一次用8v，第二次用3v完整一次校正过程。其他T/N同样方式。举例如下：电压校正：$ 001V1 8.0 #$ 001V2 3.0 #热端温度校正：$255T1 1.620#$255T2 0.6#内阻校正：$255T1 1#$255T2 250#2.3.3 KC1000B指标精度項目范围精度（温度系数0.015%/）电压-2V20V0.5%温度-20852内阻0.05m250m测量重复性2%三、K-BUS通讯协议主从控制模式：所有电池监控探头（KC1000B）均为从机，上位机可通过广播、点播指令发送测量命令并读取测量结果。3.1请求帧格式3.1.1命令结构每条命令由3字节组成Byte 1Byte 2Byte 3地址/ID号指令校验和注：a、首先传送的是byte1；b、校验和是用3个字节连续异或产生的。3.1.2命令各部分解释1）byte 1 : 地址/ID号总线上最多可以连接254个模块，每个模块都被指派唯一总线地址/ID号。这个字节指定了命令的目的地址（目标单元ID）。各地址分配如下：字节1值意义0x00发送给单元#0的命令；所有单元出厂时的默认ID均为00x010xFE发送给单元#1的命令发送给单元#254的命令0xFF发送给所有单元（广播模式）的命令；仅适用于特定指令2）字节2：指令这个字节指定了对应地址单元要执行的操作。基本指令集：字节2值意义0x40测量电压并存储测量值0x41测量温度并存储测量值0x42测量内阻并存储测量值0x20传送存储的电压值0x21传送存储的温度值0x22传送存储的内阻值0x60测量并传送电压（+存储）0x61测量并传送温度（+存储）0x62测量并传送阻抗（+存储）0xA0指派ID0xFF软启动0x00.0xFF其他动作或传送数据注：为简单起见，上表中并不是所有指令，只是一些基本指令。3）字节3：校验和对字节1和字节2进行逐位异或生成校验和。模块必须通过对数据包内的前两个字节逐位异或来确认这种校验字节的完整性。3.1.3 提示1）可以同时向总线上的所有KC1000A（ID=0xFF）发送测量电压或温度指令（0x40或0x41）。 这样很快就能分别从每个单元收集测量值。这种方式非常有效和有用，当电池系统正在放电时，它可以快照全部电池状态。 不能采用广播模式发送测量阻抗指令（0x42）。此类带整体ID的命令会被忽略。 2) 发送测量命令后不必立即发送传送命令。KC1000A会存储测量值直到收到传送请求。3) 对于电压和温度测量命令，正如KC1000A开展的测量本身一样，在短时间（小于 10 ms）内完成，因此任何新收到的测量命令都将被存储起来，待上一命令一完成后执行。 4）阻抗测量从收到指令开始算起需要6 s完成。 在此期间，建议不要与总线上的任何单元通信。 正在测量阻抗时，任何新收到的测量命令都会终止当前正在进行的事务，执行新命令。 在对同一KC1000A单元两次发送阻抗测试间隔必须大于10分钟。 此外，如果出现以下2种情况中的任何一种，应该避免阻抗测量： 电压大于14.4V（高电压范围）或低于2.5V（低电压范围）； 温度高于120F（49C）。 实际上，每天一次阻抗测量已经足够，因为这种参数不会迅速改变，此外，阻抗测量会导致局部温度升高（所以任何在测量阻抗后马上进行的温度测量都没有意义）。 此外还建议不要在电池放电后48小时以内开展任何阻抗测量，因为这样得到的值不准确。 3.2应答帧3.2.1 命令格式 模块传送的任何响应均是4字节包，大端格式（MSB优先）： 字节1字节2字节3字节4地址/ID数据A（MSB）数据B（LSB）校验和3.2.2命令各部分解释 1）字节1 ：地址/ID 单元回答总是自身ID在前。 字节1值 意义 0x00 . . 0xFE 来自单元0的响应（提示：所有单元出厂时的默认ID均为0） . . 来自单元254的响应 2）字节2、3 ：数据A、B 该响应还包括对应测量参数（V、T或Z）的纯数据返回，或者发送给主控设备的信息。 数据A的第7位为标志位，用它表示以下状态： CLEAR： 数据包包含测量信息 SET： 数据包包含状态信息 注意：返回数据的格式为IEEE754无符号半浮点型，因为不请求负值。 它包括：1个标志位，4个指数位（Exp），11个尾数位（man）。2个数据字节的15个位组合如下：数据A（字节2）数据B（字节 3）bit 7（MSB） 整体标志bit 6 Exp #3（MSB）bit 5 Exp #2bit 4 Exp #1bit 3 Exp #0（LSB）bit 2 bit 1 bit 0Man #10：2（-1）（MSB） Man #9：2（-2）Man #8：2（-3）bit 7（MSB）bit 6bit 5bit 4bit 3bit 2bit 1bit 0Man #7：2（-4）Man #6：2（-5）Man #5：2（-6）Man #4：2（-7）Man #3：2（-8）Man #2：2（-9）Man #1：2（-10）Man #0：2（-11）（LSB）数据解码法 指数是一个整数，范围 = 0 - 15 (0000，1111） 尾数是一个二进制小数，范围 = 0.0 - 1.0 (0.0，1.1） Man #10为MSB，值为2（-1） Man #0为LSB，值为2（-11）当 1 指数 14 时： 值=2（Exp-7）*1.Man 当 指数 = 0 且尾数 0 时： 值=2（Exp-6）*0.Man 当 指数 = 0 且尾数 = 0 时： 值=0 当 指数 = 15 且尾数 = 0 时： 值=“无穷” 当 指数 = 15 且尾数 0 时： 值=“NaN”（不是一个数） 因此，最小值是0，最大值是255,9375 模块采用的测量单位为： 电压值：伏（V） 温度值：华氏度（F） 阻抗值：毫欧（m） 下面列举了一些解码值： 参数数据A，数据B标志，指数，尾数值电压0x55，0xA00 1010 1011010000013.625 V电压0x41，0x000 1000 001000000002.25 V温度0x69，0xD00 1101 0011101000078.5 F阻抗0x3C，0x800 0111 100000000001.5625 mO模块单元传送的“无穷”值表示溢出测量，“NaN”值表示非常不精确的测量如温度或电压过高时测得的阻抗值、以及距离上次阻抗测量不到10分钟测得的新阻抗值。 收到测量命令时，模块单元不确认该命令。 收到传送命令时，模块单元传送存储的最后一次指定的测量值，这个值会一直保留，直到进行同一参数的新测量。 收到测量传送命令时，模块单元进行测量并传送测量值。 当响应仅包括发送给控制器的状态信息而不包含测量值时，数据格式总是2个字节，以首字节的MSB位7为标志，SET及任何未用位被清除为0。3) 字节4：校验和对字节1、字节2 和字节3逐位异或生成校验和。控制器必须通过对数据包内的前3个字节逐位异或来确认这种校验字节的完整性。3.2.3 示例 - SEND ID（发送ID）：0xA0,0x00 提醒主控设备指派ID命令。表示该单元请求发送新ID。 - ID CHANGED（ID变更）：0xC0, 0xID 主控设备听从发送新ID的响应。新ID必须包含于响应内。具体来说，在发送响应前，ID不会从旧的变成新的。 - TRANSMIT twice（传送2次）：0x90, 0x00 如果单元确定它相继接收到2次传送命令（同一测量类型），它不返回同一值，而是返回一个带标志set的状态值（0x90 0x00），以向主控设备表明已经完成过传送。 - “READY” announcement（“准备就绪”宣告）：0x80, 0xSW 成功启动后，单元发出 “READY（准备就绪）”宣告。注意：此时，系统控制器必须为监听模式。这只是对总线的未经请求的传送，允许和要求单元这样做。 其目的是向OCS发送确认消息，表明单元已经复位，以及在系统安装阶段，向OCS发送信号提醒总线上出现新单元。发布准备就绪宣告的条件(需要符合以下条件之一)： a, 保存在非易失性存储器内的ID注册值为0表示该单元未使用过/未被指派过;b, RESET标志的状态为有效表示OCS请求复位。一旦接收到复位命令，模块单元就会在执行软复位之前做RESET（复位）标志。完成READY（准备就绪）宣告后，该标志变成无效的; c, READY（准备就绪）宣告包括软件版本号、SW，代码如下： bits = SWMin4 . SWMin0：revision minor part（Min） bits = SWMaj2 . SWMaj0：revision major part（Maj） 那么软件版本号报告为“Maj.Min”，例如： 0x2a = 00101010 表示 1.10；0x2b = 00101011 表示 1.11。四、上位机使用说明上位机软件实现了整个系统的控制和测量结果分析功能。可实现对多条K-BUS总线的控制。上位机软件支持通过RS232、RS485、LAN、GPRS等多种接口实现系统通信功能。具体功能请参阅上位机软件使用手册。长沙金凯博电子技术有限公司