基于LabVIEW和RS485通信的光伏發(fā)電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

RS485轉(zhuǎn) RS232接口電路主要包括了電源、RS232電平轉(zhuǎn)換、Rs485電路3部分。本電路的RS232電平轉(zhuǎn)換電路采用了MAX232集成電路，RS485電路采用了MAX488集成電路。為使用方便，電源部分設(shè)計(jì)成無源方式，整個(gè)電路的供電直接從PC機(jī)的RS232接口中的DTR(4腳)和RTS(7腳)獲取。PC串口每根線可以提供大約9 mA的電流，因此2根線提供的電流足夠滿足這個(gè)電路的使用要求。使用本電路需注意PC程序必須使串口的DTR和RTS輸出高電平，經(jīng)過D3穩(wěn)壓后得到VCC，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，VCC電壓大約在4．7 V左右。其電路圖如圖4所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

3．1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)程序完成A/D轉(zhuǎn)換和通信收發(fā)的功能，串口接收采用中斷方式．為方便上位機(jī)識(shí)別數(shù)據(jù)以及減少錯(cuò)誤率，發(fā)送時(shí)加上前后校驗(yàn)碼。照度、溫度、電壓、電流4類數(shù)據(jù)分別采用不同的前后校驗(yàn)碼。在主程序中，A/D轉(zhuǎn)換完成后，將數(shù)據(jù)處理后并儲(chǔ)存，緊接著查看上位機(jī)發(fā)送回來的信息，將指定類型數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。

3．2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)主要是完成3項(xiàng)任務(wù)：與下位機(jī)的通信；將下位機(jī)發(fā)送回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及存儲(chǔ)：設(shè)計(jì)一個(gè)顯示界面。把數(shù)據(jù)變化情況以圖表形式顯示出來。

程序采用LabVIEW軟件平臺(tái)進(jìn)行編寫，LabVIEW是當(dāng)下最流行的圖形化編程開發(fā)軟件，利用它可以大量使用圖表、菜單、圖形等可視化工具，使系統(tǒng)具有豐富、靈活的畫面和圖表顯示功能。

LabVIEW通過VISA與串行接口儀器通信。VISA是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/O應(yīng)用程序接口(API)，它本身并不具有儀器編程能力，而是為用戶提供了一套獨(dú)立的可方便調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)I/O底層函數(shù)。利用hbVIEW中的VISA函數(shù)，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)之間的通信。通過LabVIEW平臺(tái)內(nèi)豐富的底層函數(shù)，可進(jìn)行高速精確的數(shù)據(jù)處理。其設(shè)計(jì)分為前面板和后面板，前面板為可視化的用戶界面，而后面板就是支撐系統(tǒng)運(yùn)行的程序，并且采用圖形化的編程，數(shù)據(jù)的傳輸通過各函數(shù)之間的連線實(shí)現(xiàn)。

在前面板設(shè)立5個(gè)波形圖表控件，分別用于顯示照度、溫度、電流、電壓、功率5類數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)變化情況，若干數(shù)值顯示控件用于顯示各數(shù)據(jù)的平均值及發(fā)電量總值。

后面板串口通信利用LabVIEW中的VISA配置串口函數(shù)、VISA寫入函數(shù)、VISA讀取函數(shù)可完成對(duì)串口的配置及串口收發(fā)。VISA關(guān)閉函數(shù)用于關(guān)閉VISA資源名稱指定的串口會(huì)話句柄或事件對(duì)象。是一個(gè)串口接收和發(fā)送的子VI，上位機(jī)可以向單片機(jī)發(fā)送命令及接受單片機(jī)發(fā)送回來的 數(shù)據(jù)。

主程序采用平鋪式順序結(jié)構(gòu)，先利用子VI生成5個(gè)電子表格文件以保存當(dāng)天的數(shù)據(jù)，然后在循環(huán)結(jié)構(gòu)下，調(diào)用串口收發(fā)子VI為每類數(shù)據(jù)分別發(fā)送獲取指令，讓下位機(jī)把相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送過來。接收數(shù)據(jù)后，比對(duì)前后校驗(yàn)碼，若有誤則重新發(fā)送，若正確則獲取數(shù)據(jù)碼進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理包括將數(shù)據(jù)還原、存人相應(yīng)表格文件以及送人波形圖表控件進(jìn)行顯示。

此外。設(shè)計(jì)子VI從各電子表格文件中獲取儲(chǔ)存的累計(jì)數(shù)據(jù)．則可計(jì)算各類數(shù)據(jù)的平均值以及總發(fā)電量，便可得到光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電信息。在LabVIEW中可自行設(shè)立用戶菜單，程序運(yùn)行時(shí)操作用戶菜單，可方便用戶設(shè)置串VI參數(shù)及查看歷史數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

經(jīng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試。系統(tǒng)可穩(wěn)定地監(jiān)測(cè)到各類參數(shù)的變化情況。各類參數(shù)的平均值和總發(fā)電量通過儲(chǔ)存的累計(jì)數(shù)據(jù)得到，并通過控件顯示。整個(gè)系統(tǒng)可完成數(shù)據(jù)的采集、處理、儲(chǔ)存、統(tǒng)計(jì)、顯示等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)目的。將系統(tǒng)運(yùn)用到光伏發(fā)電領(lǐng)域中，能夠供電站工作人員實(shí)時(shí)了解電站的環(huán)境情況及發(fā)電信息，還可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過監(jiān)測(cè)界面能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)電站運(yùn)行故障。以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢修及有針對(duì)性地進(jìn)行維護(hù)，提高光伏運(yùn)行效率。