海為PLC實現太陽能光伏發電場的集中控制監視

前言：光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。光伏發電應用場合廣泛，在交通領域、通訊/通信領域、石油、海洋、氣象領域以及居民生活用電等都有他們的身影，具有安全可靠，無噪聲，無污染排放外，發電效率受環境溫度影響小，系統占地面積小，土地利用率高等優點。光伏發電系統一般是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統等設備組成。本文將以一個太陽能電池方陣為例，介紹海為PLC在光伏發電中的應用。

一、太陽跟蹤系統原理

視日運動軌跡跟蹤。由于相對于某一個固定地點的太陽能光伏發電系統，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在變化，如果太陽能電池板能夠時刻正對太陽，發電效率才會達到最佳狀態。目前通用的太陽跟蹤控制系統都需要根據安放點的經緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC中，也就是靠計算太陽位置以實現跟蹤。

傳感器跟蹤。傳感器跟蹤是利用光線傳感器檢測太陽光線是否偏離電池板基線，當太陽光線偏離電池板基線時，傳感器輸出一個偏差信號，該信號經放大并轉成標準信號，通過模擬量輸入通道傳給PLC，PLC運算后通過開關量輸出控制執行機構，使跟蹤裝置重新對準太陽。

二、太陽能電池方陣組網介紹

1、單個太陽能電池方陣組網示意圖：

海為PLC實現太陽能光伏發電場的集中控制監視

2、光伏發電場萬臺跟蹤器組網示意圖

一個光伏發電場往往有成千上萬臺跟蹤器，海為PLC和H04TCP-4網關組網便捷強大，把多個太陽能電池方陣接到光纖以太網交換機上，通過以太網傳輸，即可在中控室里對成千上萬臺PLC進行監控。組網示意圖如下：

海為PLC實現太陽能光伏發電場的集中控制監視

3、系統主要硬件配置

3.1 海為PLC

海為PLC混合型主機自帶開關量和模擬量，6路模擬量輸入，量程為0~10V，使用12位AD轉換（通用0~20mA），支持直接接入光傳感器。CPU 主機帶2 個通訊口，可擴展至5 個通訊口，每個通訊口都可以進行編程和聯網，都可作為主站或從站。支持1：N、N：1、N：N 聯網方式，支持各種人機界面和組態軟件，可與任何帶通訊功能的第三方設備（如變頻器、儀表、條碼閱讀器等）聯網。

3.2 海為H01TCP-4智能網關

H01TCP-4是一款功能強大的硬件協議網關，將從設備的各種協議轉成標準Modbus RTU或Modbus TCP協議。網關支持模擬量線性轉換，支持取位功能，高低字節交換功能；網關內置WEB服務器，用戶可以通過瀏覽器查看實時變化的數據和通信狀態，方便現場調試；自帶4個通訊串口1個以太網口，每個通訊口都自帶通訊隔離。此外，智能網關還可對每個通訊口網絡里的從機做通訊斷線報警。

3.3光纖以太網交換機、中控室SCADA系統。

4、系統數據采集控制原理

每個跟蹤器即1臺海為PLC，時刻接收傳感器傳入的太陽光線位置信號，通過PLC模擬量輸入通道給PLC，PLC經過用戶程序運算，控制執行機構轉動方向，使太陽能接收器時刻正對太陽直射方向，以獲得最大有效照射面積。

單個太陽能電池方陣中H01TCP-4，帶4個通訊串口，每個串口連接15臺PLC，把PLC里的數據采集到智能網關內部存儲器存儲，供上位機通訊采集監控和使用。上位機也可以發出控制命令，通過智能網關傳給每個串口相應的PLC。此外，多個太陽能電池方陣可以一同接到光纖以太網交換機上，這樣就可以實現對一個太陽能光伏發電場成千上萬臺的跟蹤器進行集中控制監視。