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摘要：本文設(shè)計了一種基于Wi-Fi的無線光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)利用力控搭建監(jiān)控中心，以西門子S7-200PLC為控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)具有良好的可擴展性和可移動性，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行以及后續(xù)的發(fā)展具有相當(dāng)重要的作用。

關(guān)鍵詞：Wi-Fi；PLC；力控

隨著常規(guī)能源的日益短缺，可再生能源成為近些年來以及未來的發(fā)展趨勢，各種新能源中，光伏發(fā)電技術(shù)趨于成熟。目前光伏發(fā)電步入微電網(wǎng)、分布式電源階段，光伏發(fā)電市場需求日益增加。為了能夠更好地將分散的光伏發(fā)電系統(tǒng)集中管理和調(diào)度，提高利用率，實時監(jiān)控光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行狀況，監(jiān)控系統(tǒng)成為了光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其性能對光伏發(fā)電的推廣和應(yīng)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(shè)計出一套光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)組網(wǎng)無需布線，節(jié)約成本，具有良好的可擴展性和可移動性。對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行以及后續(xù)的發(fā)展具有相當(dāng)重要的作用。

一、監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

本文以鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)南京康尼提供的KNT-WP01型風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)為研究對象，在該控制方案的基礎(chǔ)上實現(xiàn)Wi-Fi無線通信的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)把采集到的光伏系統(tǒng)運行參數(shù)發(fā)送給工控機監(jiān)控，查看系統(tǒng)的實時運行狀況。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，維護人員可以及時作出處理。本監(jiān)控系統(tǒng)具有很強的通用性，根據(jù)不同的應(yīng)用場合，稍作修改，便可以將此系統(tǒng)應(yīng)用于其他的監(jiān)控中。

二、監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件部分主要包括光伏發(fā)電裝置、光伏發(fā)電控制系統(tǒng)和光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)等。光伏發(fā)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(guān)、俯仰方向和水平方向運動機構(gòu)、俯仰運動和水平運動直流電動機等組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)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(wǎng)轉(zhuǎn)換器模塊，將西門子S7-200PLC的PPI通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)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(tài)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(wǎng)卡，實現(xiàn)與Wi-Fi無線通信模塊的通信。

三、監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)計

通信設(shè)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(xié)議來下載程序并監(jiān)控調(diào)試；另一部分為工控機組態(tài)軟件與PLC的通信，實時監(jiān)控光伏發(fā)電控制系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)適配器；步驟二、打開S7-200的編程軟件Step7-MicroWinV4.0，點擊設(shè)置PC/PG接口，選擇TCP/IP(Auto)-本機無線網(wǎng)絡(luò)適配器，設(shè)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(wǎng)模塊的IP地址(192.168.16.10)，雙擊刷新之后出現(xiàn)目標(biāo)PLC。工控機的組態(tài)軟件選用力控監(jiān)控組態(tài)軟件。力控組態(tài)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(xié)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(fā)的各種驅(qū)動。在開發(fā)系統(tǒng)Draw中工程項目的I/O設(shè)備組態(tài)下，在打開的IOManager窗口中選擇PLC→SIEMENS(西門子)→S7-200TCP協(xié)議，雙擊S7-200TCP協(xié)議打開如圖3所示的設(shè)備配置窗口。在設(shè)備配置-第一步窗口中設(shè)置設(shè)備名稱為S7_200，設(shè)備描述、更新周期、超時時間一般取默認設(shè)置即可，通訊方式選TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。單擊下一步出現(xiàn)設(shè)備配置-第二步窗口，設(shè)置IP地址中需填寫ETH-PPI以太網(wǎng)模塊的IP地址(192.168.16.10)、端口號(102)，其余選擇默認或者根據(jù)實際情況調(diào)整。在下一步設(shè)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(tǒng)中的PLC為第0個連接，通信連接號為10。ETH-PPI以太網(wǎng)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(jié)論

將Wi-Fi型ETH-PPI以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器模塊應(yīng)用于光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)的無線控制和數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)通信無需布線，節(jié)約成本，有很好的實用價值。

參考文獻：

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作者：黃春香；王影星；王麗麗 單位：鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院