作者 平川 无锡昊阳新动力科技有限公司(江苏 无锡 214200)
平川 (1976-)，男，工程师，研讨方向：担任光伏物联网产品研制
摘要：双485通讯体系使用于农光互补光伏发电站，打破了传统体系无通讯功用的结构，或单一485通讯功用形式。经过硬件整合，软件上经过信道独立分隔方法完结两路485通讯，物理上独立，互不干涉。硬件上模块化规划，软件上统一办理操控。在斜单和连推平单上现已大批量运用。一路用于支架滚动信息获取，进步了安全和牢靠性，别的一路首要用于电站办理中心数据交互，操控指令下发，当时支架作业首要信息上传。实时把数据和信息上传，完结整个光伏电站前端和后台数据交互，信息传递，操控指令及时下发，为光伏电站的智能化、网络化、主动化供给根本的技能保证。
0 导言
在现在的光伏电站体系构建中，信息网络化，智能化办理，物联网现已越来越受到重视，被运用大范围运用，光伏电站建造也不破例，涉及到体系中各个功用模块信息同享和办理，光伏电站前端的操控终端信息的传递有无线、有线、光纤等方法，本体系经过两路485通讯完结，操控信息的上传下达。其间一路用于支架作业操控，另一路用于电站后台操控，差异于传统无线通讯方法或单路通讯形式，使整个体系信息传递更完善、更智能化，为整个电站物联网建造供给了根本的技能保证。
1 网络体系架构
该网络体系包含组件支架，驱动电机，视点仪传感器及盯梢操控盒，PLC会集操控箱、箱变、光交换机及电站办理、无线发射站，如图1所示。盯梢操控盒收集视点仪传感器信号，操控电机驱动及两路485通讯，完结了与光伏电站办理中心和无线发射站之间数据交互。榜首路无线485通讯链路接纳无线发射站信号结合现已设置的经、纬度和时刻芯片供给的时刻，发动电机驱动组件支架作业。太阳能电池板组件主动跟从太阳高度角和方位角而作业，中止视点设置由视点传感器获取。第二路有线485通讯链路经过PLC会集操控箱、光交换机、光纤与电站办理数据中心数据的交互。在一昼夜的时刻周期内，白日完结主动盯梢，夜晚主动夜返，完结一个周期后再等候下一个主动盯梢周期的开端。假如反常状况产生，电站办理中心经过有线通讯链路下发操控指令，完结网络智能办理。盯梢操控盒把当时支架作业数据信息实时上传至电站办理中心[2,3]。体系如图1。
2 盯梢操控原理架构
盯梢操控体系选用AVR处理器，该处理器资源丰富，性价比高，彻底满意实践功用需求。低功耗AVR 处理器，先进的RISC结构， 精简指令集;16 MIPS指令速度，两路可编程的USART串口，可作业于主机/从机形式的SPI串口接口，鉴于该处理器具有适用于两路485通讯的USART串口，不再需求软件方法模仿串口通讯，能够满意光伏电站前端光伏组件盯梢操控盒物联网组网的物理需求。盯梢操控盒别离操控两路485通讯，收集视点仪传感器，人机交互参数设置，及界面参数实时显现，电机驱动操控信息的输出，两路485通讯功用首要完结与无线发射站，与电站办理中心数据交互，完结主动操控功用，完结物联网组网功用[3]。前端盯梢操控盒外围功用结构如图2。
3 技能创新点
3.1 两路485通讯，硬件上彼此独立，模块化，最大极限增强抗搅扰功用。创造性选用具有两路UART硬件的处理器及有针对性的外设电路规划：两路UART硬件全双工操作，波特率可设置，具有硬件支撑的奇偶查验，帧过错检测，噪声滤波，硬件中止方法。AVR处理器具有两路UART硬件串口，并具有上述功用，从而简化了曩昔需求软件模仿串口通讯的作业量和作业难度;外设电路的匹配负载阻抗的规划，收发端与操控端口的整合[1,2]，相关电路规划在下文的原理规划中再做详细分析。一切这些都使得通讯的牢靠性得到很大进步，远远优于软件模仿通讯方法。双硬件UART通讯口处理器的选用和外设电路的简化规划为完结双485通讯供给了牢靠的硬件技能保证。
3.2 两路485通讯，通讯数据须分隔处理，须履行两套不同协议，根据这样的需求，创造性的开宣布两路通讯协议，软件上合作硬件完结两路通讯。一路是根据现在行业界的ModBus协议，用于行业界数据通讯，兼容只需恪守ModBus协议的一切设备终端，可与不同厂家设备终端之间进行数据传递。与光伏发电站中的通讯柜，逆变器、数据收集体系相连接。关于其他特别需求能够根据其软件高兼容性做恰当扩展。别的一路为企业界部自界说协议，首要用于体系内部数据通讯传输，详细协议拟定，规矩能够自在界说，通讯形式有很大的自在度。比方，首字节为设备地址，可选择数据累计方法来效验，摒弃杂乱的CRC效验，帧结束符可固定为某个数据。其间能够由多组数据串组成，只需满意数据累加和即可，在本体系中运用了太阳的高度角和方位角这两个数据，可组装成两对数据，编入通讯帧中。主、从机按既定的规矩进行传输、解析，即可完结数据交互，完结操控信息的传递和收集，为整个体系的主动化、智能化处理供给了必要的信息支撑。
4 原理规划
4.1 榜首路无线485通讯链路
经过光耦阻隔，处理器与485通讯芯片进行数据交换，485芯片的A、B接口与外界无线通讯模块对接。A/B 两头双向TVS管，瞬态按捺高压，维护通讯线路的反常电压。在本体系中选用120欧姆负载匹配阻抗，如图三中电阻R8所示。485通讯芯片与处理器之间收发端经过光耦阻隔，能够增强抗搅扰才能。在本体系中，操控收发端RE/DE，并联到芯片的发送端，受控于三极管Q1，保证收发状况切换。三路整合到两路光耦阻隔，削减PCB板空间和节约元器件。收发数据经光耦传输至处理器相应的UART端口。处理器在中止机制的触发下，完结数据的接纳和发送。
4.2 第二路有线485通讯链路
第二路485通讯根据榜首路485电路根底上如图4，做恰当简化，去除光耦阻隔部分，其他坚持不变，仅有差异是操控收发端直接受控于处理器的端口，选用4.7 K电阻上拉保证电平平稳。这路通讯链路用于体系内部数据通讯，独立于外界，搅扰相对少些，故去掉光耦阻隔，简化电路，降低成本。其他元器件效果如上述榜首路485电路。
4.3 软件上两套通讯协议并行运作
软件上选用中止加查询方法完结两路485通讯。中止方法担任接纳单个数据，选用查询方法担任数据包的解析和数据装载处理。处理流程如图5。
5 定论
该双485通讯体系现在现已成功作业于山东新泰农光互补领跑者光伏电站，体系功用作业状况杰出，智能盯梢支架经过双485通讯体系实时把数据上传至光伏电站的数据办理中心，光伏电站的操控指令及时传递到前端智能盯梢支架，完结对智能盯梢支架的智能化操作，尤其是对智能盯梢支架毛病信息的获取，从而为后续毛病的扫除供给了有力的保证。在特别气候状况下，实时地操作智能盯梢支架的作业，规避了恶劣气候状况下作业的危险。该双485通讯体系在智能盯梢支架信息的上传下达通讯组网中供给必要的技能根底，根据这样的两个通讯链路，前端的盯梢器支架与后台电站办理中心和无线发射站形成了一个完好的智能物联网体系，完结了整个电站办理体系的智能化、网络化、主动化;相同为往后的云技能、大数据供给了根本数据通讯链路。
参考文献：
[1] Richard Anslow. 信号和电源阻隔RS-485现场总线的高速或低功耗解决方案.电子产品世界[J].2018,1:76.
[2]有鹏，刘勇 等. 根据物联网的图画监控体系.电子产品世界[J].2017,8:40.
[3]李英姿.太阳能光伏发电体系规划施工与使用[M].北京：机械工业出版社, 2014.
本文来源于《电子产品世界》2018年第11期第54页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
