無線技術在光伏發電監控系統的研究范文

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摘要：本文設計了一種基于Wi-Fi的無線光伏發電監控系統。系統利用力控搭建監控中心，以西門子S7-200PLC為控制器，能夠實現光伏發電系統的控制和數據采集。系統具有良好的可擴展性和可移動性，對于光伏發電系統的運行以及后續的發展具有相當重要的作用。

關鍵詞：Wi-Fi；PLC；力控

隨著常規能源的日益短缺，可再生能源成為近些年來以及未來的發展趨勢，各種新能源中，光伏發電技術趨于成熟。目前光伏發電步入微電網、分布式電源階段，光伏發電市場需求日益增加。為了能夠更好地將分散的光伏發電系統集中管理和調度，提高利用率，實時監控光伏發電系統的運行狀況，監控系統成為了光伏發電系統的重要組成部分，其性能對光伏發電的推廣和應用有著重要的影響。本文提出將工控機與光伏控制器以無線Wi-Fi的方式進行連接，設計出一套光伏發電監控系統，系統組網無需布線，節約成本，具有良好的可擴展性和可移動性。對于光伏發電系統的運行以及后續的發展具有相當重要的作用。

一、監控系統總體設計

本文以鹽城工業職業技術學院內南京康尼提供的KNT-WP01型風光互補發電實訓系統為研究對象，在該控制方案的基礎上實現Wi-Fi無線通信的光伏發電監控系統。系統主控制器采集光線傳感器的信號來進行光伏電池組件的光源跟蹤控制，通過Wi-Fi無線網絡把采集到的光伏系統運行參數發送給工控機監控，查看系統的實時運行狀況。當系統發生故障的時候，維護人員可以及時作出處理。本監控系統具有很強的通用性，根據不同的應用場合，稍作修改，便可以將此系統應用于其他的監控中。

二、監控系統硬件設計

系統硬件部分主要包括光伏發電裝置、光伏發電控制系統和光伏發電監控系統等。光伏發電裝置主要由光伏電池方陣、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控制盒、位置檢測用接近開關、俯仰方向和水平方向運動機構、俯仰運動和水平運動直流電動機等組成。光伏發電系統包括光伏電源控制單元、西門子S7-200PLC、Wi-Fi無線通信模塊等組成。Wi-Fi無線通信模塊選用ETH-PPI以太網轉換器模塊，將西門子S7-200PLC的PPI通信協議轉換成TCP/IP協議，再通過Wi-Fi通訊連接至工控機。本模塊通過PLC的PPI通訊口取電，與上位機組態軟件通訊時可直接連接，無需使用OPC，方便實用。工控機上安裝無線網卡，實現與Wi-Fi無線通信模塊的通信。

三、監控系統通信設計

通信設計分為兩部分，一部分為程序員與PLC的通信，在工控機上采用TCP/IP通信協議來下載程序并監控調試；另一部分為工控機組態軟件與PLC的通信，實時監控光伏發電控制系統運行情況。程序員與PLC的通信過程分為三步：步驟一、將工控機連接至無線Wi-Fi：WIFIETH-PPI，并確定工控機的無線網絡適配器；步驟二、打開S7-200的編程軟件Step7-MicroWinV4.0，點擊設置PC/PG接口，選擇TCP/IP(Auto)-本機無線網絡適配器，設置其TCP/IP中的Internet屬性的IP地址為自動獲取及IE-PG訪問中不要自動分配IP地址；步驟三、打開S7-200的編程軟件的通信屬性，新建遠程地址，填寫ETH-PPI以太網模塊的IP地址(192.168.16.10)，雙擊刷新之后出現目標PLC。工控機的組態軟件選用力控監控組態軟件。力控組態軟件提供多種與S7-200PLC的通信方式，包括S7-200(PPI)、S7-200(PPIUSB)、S7-200TCP協議等通信方式，以滿足不同通訊電纜的要求。力控中有專門為西門子S7-200PLC系列開發的各種驅動。在開發系統Draw中工程項目的I/O設備組態下，在打開的IOManager窗口中選擇PLC→SIEMENS(西門子)→S7-200TCP協議，雙擊S7-200TCP協議打開如圖3所示的設備配置窗口。在設備配置-第一步窗口中設置設備名稱為S7_200，設備描述、更新周期、超時時間一般取默認設置即可，通訊方式選TCP/IP網絡。單擊下一步出現設備配置-第二步窗口，設置IP地址中需填寫ETH-PPI以太網模塊的IP地址(192.168.16.10)、端口號(102)，其余選擇默認或者根據實際情況調整。在下一步設置中PLC和PC的TSAP為通信連接地址，包括兩部分：第一部分為通信連接號；第二部分為模塊位置。系統中的PLC為第0個連接，通信連接號為10。ETH-PPI以太網模塊緊挨著CPU放置，模塊位置為00。因此PLC的TSAP為10.00。工控機采用SimaticNet作為OPCServer，因此PC的TSAP為默認的10.11。

四、結論

將Wi-Fi型ETH-PPI以太網轉換器模塊應用于光伏發電監控系統中，實現了光伏發電系統的無線控制和數據采集。該系統通信無需布線，節約成本，有很好的實用價值。

參考文獻：

[1]崔桂梅.基于S7-200的PLC無線通信與監控的應用[J].無線通信技術,2017-1:10-13.

[2]楊杰,趙海敏,王永杰,張輝.基于力控組態軟件的以太網驅動程序的開發[J].山東工業技術,2015-2:149-150.

作者：黃春香；王影星；王麗麗 單位：鹽城工業職業技術學院