海为PLC实现太阳能光伏发电场的集中控制监视

前言：光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电应用场合广泛，在交通领域、通讯/通信领域、石油、海洋、气象领域以及居民生活用电等都有他们的身影，具有安全可靠，无噪声，无污染排放外，发电效率受环境温度影响小，系统占地面积小，土地利用率高等优点。光伏发电系统一般是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。本文将以一个太阳能电池方阵为例，介绍海为PLC在光伏发电中的应用。

一、太阳跟踪系统原理

视日运动轨迹跟踪。由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。

传感器跟踪。传感器跟踪是利用光线传感器检测太阳光线是否偏离电池板基线，当太阳光线偏离电池板基线时，传感器输出一个偏差信号，该信号经放大并转成标准信号，通过模拟量输入通道传给PLC，PLC运算后通过开关量输出控制执行机构，使跟踪装置重新对准太阳。

二、太阳能电池方阵组网介绍

1、单个太阳能电池方阵组网示意图：

2、光伏发电场万台跟踪器组网示意图

一个光伏发电场往往有成千上万台跟踪器，海为PLC和H04TCP-4网关组网便捷强大，把多个太阳能电池方阵接到光纤以太网交换机上，通过以太网传输，即可在中控室里对成千上万台PLC进行监控。组网示意图如下：

3、系统主要硬件配置

3.1 海为PLC

海为PLC混合型主机自带开关量和模拟量，6路模拟量输入，量程为0~10V，使用12位AD转换（通用0~20mA），支持直接接入光传感器。CPU 主机带2 个通讯口，可扩展至5 个通讯口，每个通讯口都可以进行编程和联网，都可作为主站或从站。支持1：N、N：1、N：N 联网方式，支持各种人机界面和组态软件，可与任何带通讯功能的第三方设备（如变频器、仪表、条码阅读器等）联网。

3.2 海为H01TCP-4智能网关

H01TCP-4是一款功能强大的硬件协议网关，将从设备的各种协议转成标准Modbus RTU或Modbus TCP协议。网关支持模拟量线性转换，支持取位功能，高低字节交换功能；网关内置WEB服务器，用户可以通过浏览器查看实时变化的数据和通信状态，方便现场调试；自带4个通讯串口1个以太网口，每个通讯口都自带通讯隔离。此外，智能网关还可对每个通讯口网络里的从机做通讯断线报警。

3.3光纤以太网交换机、中控室SCADA系统。

4、系统数据采集控制原理

每个跟踪器即1台海为PLC，时刻接收传感器传入的太阳光线位置信号，通过PLC模拟量输入通道给PLC，PLC经过用户程序运算，控制执行机构转动方向，使太阳能接收器时刻正对太阳直射方向，以获得最大有效照射面积。

单个太阳能电池方阵中H01TCP-4，带4个通讯串口，每个串口连接15台PLC，把PLC里的数据采集到智能网关内部存储器存储，供上位机通讯采集监控和使用。上位机也可以发出控制命令，通过智能网关传给每个串口相应的PLC。此外，多个太阳能电池方阵可以一同接到光纤以太网交换机上，这样就可以实现对一个太阳能光伏发电场成千上万台的跟踪器进行集中控制监视。

三、系统优点

1、海为H01TCP-4只能网关组网能力强。多个太阳能电池方阵可以一同接到光纤以太网交换机上，这样就可以实现对一个太阳能光伏发电场成千上万台的跟踪器进行集中控制监视。

2、与传统组网相比，成本极大降低。传统采用一台PLC加一个以太网模块对每台跟踪器进行数据采集和监控，成本巨大；采用海为H01TCP-4只能网关模块，一个网关既可监控60多台PLC的运行情况。

3、智能网关对每一个网络里的每一个从机都会做通讯断线报警。管理方便，而传统的组网方式传统的网络管理难度大，排除故障难，人力投入大。

4、海为PLC通讯组网能力强。CPU 主机自带2 个通讯口，每个通讯口都可以进行编程和联网，都可作为主站或从站。支持1：N、N：1、N：N 联网方式，支持各种人机界面和组态软件，可与任何带通讯功能的第三方设备（如变频器、仪表、条码阅读器等）联网。

5、海为PLC编程软件全仿真，模拟量无须通过编程进行码值与工程量之间的转换。减少了程序编写和现场调试时间，方便了技术人员的调试工作，提高了工作效益。