无线技术在光伏发电监控系统的研究范文

摘要：本文设计了一种基于Wi-Fi的无线光伏发电监控系统。系统利用力控搭建监控中心，以西门子S7-200PLC为控制器，能够实现光伏发电系统的控制和数据采集。系统具有良好的可扩展性和可移动性，对于光伏发电系统的运行以及后续的发展具有相当重要的作用。

关键词：Wi-Fi；PLC；力控

随着常规能源的日益短缺，可再生能源成为近些年来以及未来的发展趋势，各种新能源中，光伏发电技术趋于成熟。目前光伏发电步入微电网、分布式电源阶段，光伏发电市场需求日益增加。为了能够更好地将分散的光伏发电系统集中管理和调度，提高利用率，实时监控光伏发电系统的运行状况，监控系统成为了光伏发电系统的重要组成部分，其性能对光伏发电的推广和应用有着重要的影响。本文提出将工控机与光伏控制器以无线Wi-Fi的方式进行连接，设计出一套光伏发电监控系统，系统组网无需布线，节约成本，具有良好的可扩展性和可移动性。对于光伏发电系统的运行以及后续的发展具有相当重要的作用。

一、监控系统总体设计

本文以盐城工业职业技术学院内南京康尼提供的KNT-WP01型风光互补发电实训系统为研究对象，在该控制方案的基础上实现Wi-Fi无线通信的光伏发电监控系统。系统主控制器采集光线传感器的信号来进行光伏电池组件的光源跟踪控制，通过Wi-Fi无线网络把采集到的光伏系统运行参数发送给工控机监控，查看系统的实时运行状况。当系统发生故障的时候，维护人员可以及时作出处理。本监控系统具有很强的通用性，根据不同的应用场合，稍作修改，便可以将此系统应用于其他的监控中。

二、监控系统硬件设计

系统硬件部分主要包括光伏发电装置、光伏发电控制系统和光伏发电监控系统等。光伏发电装置主要由光伏电池方阵、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、位置检测用接近开关、俯仰方向和水平方向运动机构、俯仰运动和水平运动直流电动机等组成。光伏发电系统包括光伏电源控制单元、西门子S7-200PLC、Wi-Fi无线通信模块等组成。Wi-Fi无线通信模块选用ETH-PPI以太网转换器模块，将西门子S7-200PLC的PPI通信协议转换成TCP/IP协议，再通过Wi-Fi通讯连接至工控机。本模块通过PLC的PPI通讯口取电，与上位机组态软件通讯时可直接连接，无需使用OPC，方便实用。工控机上安装无线网卡，实现与Wi-Fi无线通信模块的通信。

三、监控系统通信设计

通信设计分为两部分，一部分为程序员与PLC的通信，在工控机上采用TCP/IP通信协议来下载程序并监控调试；另一部分为工控机组态软件与PLC的通信，实时监控光伏发电控制系统运行情况。程序员与PLC的通信过程分为三步：步骤一、将工控机连接至无线Wi-Fi：WIFIETH-PPI，并确定工控机的无线网络适配器；步骤二、打开S7-200的编程软件Step7-MicroWinV4.0，点击设置PC/PG接口，选择TCP/IP(Auto)-本机无线网络适配器，设置其TCP/IP中的Internet属性的IP地址为自动获取及IE-PG访问中不要自动分配IP地址；步骤三、打开S7-200的编程软件的通信属性，新建远程地址，填写ETH-PPI以太网模块的IP地址(192.168.16.10)，双击刷新之后出现目标PLC。工控机的组态软件选用力控监控组态软件。力控组态软件提供多种与S7-200PLC的通信方式，包括S7-200(PPI)、S7-200(PPIUSB)、S7-200TCP协议等通信方式，以满足不同通讯电缆的要求。力控中有专门为西门子S7-200PLC系列开发的各种驱动。在开发系统Draw中工程项目的I/O设备组态下，在打开的IOManager窗口中选择PLC→SIEMENS(西门子)→S7-200TCP协议，双击S7-200TCP协议打开如图3所示的设备配置窗口。在设备配置-第一步窗口中设置设备名称为S7_200，设备描述、更新周期、超时时间一般取默认设置即可，通讯方式选TCP/IP网络。单击下一步出现设备配置-第二步窗口，设置IP地址中需填写ETH-PPI以太网模块的IP地址(192.168.16.10)、端口号(102)，其余选择默认或者根据实际情况调整。在下一步设置中PLC和PC的TSAP为通信连接地址，包括两部分：第一部分为通信连接号；第二部分为模块位置。系统中的PLC为第0个连接，通信连接号为10。ETH-PPI以太网模块紧挨着CPU放置，模块位置为00。因此PLC的TSAP为10.00。工控机采用SimaticNet作为OPCServer，因此PC的TSAP为默认的10.11。

四、结论

将Wi-Fi型ETH-PPI以太网转换器模块应用于光伏发电监控系统中，实现了光伏发电系统的无线控制和数据采集。该系统通信无需布线，节约成本，有很好的实用价值。

参考文献：

[1]崔桂梅.基于S7-200的PLC无线通信与监控的应用[J].无线通信技术,2017-1:10-13.

[2]杨杰,赵海敏,王永杰,张辉.基于力控组态软件的以太网驱动程序的开发[J].山东工业技术,2015-2:149-150.

作者：黄春香；王影星；王丽丽 单位：盐城工业职业技术学院