一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于分布式光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。以光伏發(fā)電為代表的清潔能源近兩年受到很大關(guān)注，光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置。其運(yùn)行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池組件陣列將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能，經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負(fù)載，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。
[0003]數(shù)據(jù)采集終端和監(jiān)控軟件是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)必不可少的重要組成部分而在分布式光伏系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集終端的地位尤為關(guān)鍵。由于我國(guó)缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集終端和相關(guān)軟件長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，由此直接影響了企業(yè)的利潤(rùn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的在于:針對(duì)上述存在的國(guó)內(nèi)缺乏相關(guān)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，過于依賴進(jìn)口國(guó)外及時(shí)和軟件問題，提供一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，包括ARM9的三星S3C2440、內(nèi)部寄存器、兩片可擦寫存儲(chǔ)器、RS485接口、RS232接口、SD卡接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、以及IXD屏。
[0007]S3C2440是三星基于AMR9的低功耗RISC微處理器，主頻工作在400MHz，最高可達(dá)533MHzο本終端使用數(shù)據(jù)總線由位寬為32bit容量為64MB的SDRAM和存儲(chǔ)空間為128M的NAND FLASH構(gòu)成最小系統(tǒng)。
[0008]S3C2440有3個(gè)獨(dú)立的UART通道，數(shù)據(jù)采集終端采用通道O作為RS-232串行總線通信通道。由于2440A芯片內(nèi)部的LVTTL電路定義I為2V?3.3V，0定義為OV?0.4V,而RS232電平為負(fù)邏輯即I為-5?-15V，0為5?15V，故使用Maxim公司的MAX3232芯片作為電平轉(zhuǎn)化芯片。RS232串行總線通信適合于設(shè)備之間的通信距離不大于15米，數(shù)據(jù)采集終端的規(guī)范通信波特率為:2400、4800、9600、19200bit/S。RS-232串行總線通信模塊的外部接口采用DB9接頭，將其2腳定義為發(fā)送端，3腳定義為接收端。
[0009]數(shù)據(jù)采集終端采用通道2作為RS-485總線通信通道，采用安捷倫公司的高速光耦HCPL0530將2440A輸出的TTL電平作一次隔離，再采用TI公司的RS485總線收發(fā)芯片SN65HVD12將信號(hào)轉(zhuǎn)換為-9V?14V的差分信號(hào)。RS-485總線通信模塊的外部接口采用兩個(gè)并用的RJ45接頭，其中一個(gè)外接逆變器進(jìn)行組網(wǎng)通信；另外一個(gè)接頭作為備用，可接其他符合通信協(xié)議的RS485總線通信設(shè)備。將RJ45接頭的I腳定義為485A端，3腳定義為485B端，7、8腳接地端，A、B引腳接地，為兼容各種光伏設(shè)備的通信。
[0010]數(shù)據(jù)采集終端設(shè)有3路高精度AD端口，采樣分為正負(fù)半周兩個(gè)部分，信號(hào)輸入后首先通過低通濾波電路。然后用3V電壓基準(zhǔn)把正負(fù)電壓信號(hào)變換為單極性電壓信號(hào)，而S3C2440內(nèi)部AD所能接收的信號(hào)是0~3.3V，所以還經(jīng)過一個(gè)電壓抬升電路。
[0011]數(shù)據(jù)采集終端采用5.5~10.2寸LCD屏，使用3.3V~5.3V的LVDS信號(hào)，采用國(guó)半的DS90CF363MTD調(diào)制芯片，擁有完整的行掃描、時(shí)鐘和使能，最高可支持1600萬色的IXD屏。IXD屏使用三星S3C2440的4個(gè)AD輸入引腳作為電阻式IXD屏的接口，同時(shí)還引出了 PWM輸出引腳GPBl來調(diào)節(jié)LCD屏的背光。
[0012]以太網(wǎng)接口使用DM9000網(wǎng)口芯片，自適應(yīng)10/100M網(wǎng)絡(luò)，選配帶網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45連接頭。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，RS232接口可以轉(zhuǎn)接GSM短信模塊。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果:通過自主研發(fā)的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，在保證良好性能的同時(shí)，降低了成本，有利于分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)展。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的功能框圖。
[0016]圖中標(biāo)記:1-485總線、2-232總線、3-主芯片、4-SD接口、5-USB接口、6-以太網(wǎng)接口、7-鍵盤、8-LCD 屏、9-電源、10-SDRAM、11-FLASH、G-給礦。
【具體實(shí)施方式】
[0017]一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，包括三星S3C2440 3、128MB的Flash 11、兩片32MB的SDRAM 10、RS485接口、RS232接口、SD卡接口 4、USB接口 5、以太網(wǎng)接口 6、以及帶觸摸功能的IXD屏組成。數(shù)據(jù)采集終端需要對(duì)光伏設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行采集、處理、顯示和傳輸。將逆變器、光強(qiáng)及環(huán)境溫度、風(fēng)速檢測(cè)等底層設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)通過RS485總線通信的形式進(jìn)行采集，加以處理并在IXD屏上顯示，并通過以太網(wǎng)基于Modbus-Tcp協(xié)議將數(shù)據(jù)和狀態(tài)上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)計(jì)算機(jī)，同時(shí)還可以通過數(shù)據(jù)采集終端來設(shè)置底層設(shè)備的保護(hù)參數(shù)和控制功能。
[0018]S3C2440 3是三星基于AMR9的低功耗RISC微處理器，主頻工作在400MHz，最高可達(dá)533MHz。本終端使用數(shù)據(jù)總線由位寬為32bit容量為64MB的SDRAM 4和存儲(chǔ)空間為128MB的NAND FLASH 5構(gòu)成最小系統(tǒng)。
[0019]S3C2440有3個(gè)獨(dú)立的UART通道，數(shù)據(jù)采集終端采用通道O作為RS-232串行總線通信通道。由于2440A芯片內(nèi)部的LVTTL電路定義I為2V?3.3V，0定義為OV?0.4V，而RS232電平為負(fù)邏輯即I為-5?-15V，O為5?15V，故使用Maxim公司的MAX3232芯片作為電平轉(zhuǎn)化芯片。RS232串行總線通信適合于設(shè)備之間的通信距離不大于15米，數(shù)據(jù)采集終端的規(guī)范通信波特率為:2400、4800、9600、19200bit/S。RS-232串行總線通信模塊的外部接口采用DB9接頭，將其2腳定義為發(fā)送端，3腳定義為接收端。該RS232接口可轉(zhuǎn)接GSM短信模塊。
[0020]數(shù)據(jù)采集終端采用通道2作為RS-485總線通信通道，采用安捷倫公司的高速光耦HCPL0530將2440A輸出的TTL電平作一次隔離，再采用TI公司的RS485總線收發(fā)芯片SN65HVD12將信號(hào)轉(zhuǎn)換為-9V?14V的差分信號(hào)。RS485總線通信適合于設(shè)備之間的通信距離不大于1000米，數(shù)據(jù)采集終端的規(guī)范通信波特率為:2400、4800、9600、19200bit/S。RS-485總線通信模塊的外部接口采用兩個(gè)并用的RJ45接頭，其中一個(gè)外接逆變器進(jìn)行組網(wǎng)通信；另外一個(gè)接頭作為備用，可接其他符合通信協(xié)議的RS485總線通信設(shè)備。將RJ45接頭的I腳定義為485A端，3腳定義為485B端，7、8腳接地端，A、B引腳接地，為兼容各種光伏設(shè)備的通信。
[0021]數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計(jì)了 3路高精度AD端口，采樣分為正負(fù)半周兩個(gè)部分，信號(hào)輸入后首先通過低通濾波電路。然后用3V電壓基準(zhǔn)把正負(fù)電壓信號(hào)變換為單極性電壓信號(hào)，而S3C2440內(nèi)部AD所能接收的信號(hào)是0~3.3V，所以還經(jīng)過一個(gè)電壓抬升電路。為了防止電壓過高或過低，設(shè)有由二極管構(gòu)成的限幅電路。
[0022]數(shù)據(jù)采集終端采用5.5-10.2寸LCD屏，使用3.3-5.5V的LVDS信號(hào)，采用國(guó)半的DS90CF363MTD調(diào)制芯片，擁有完整的行掃描、時(shí)鐘和使能，最高可支持1600萬色的IXD屏使用2440的4個(gè)AD輸入引腳作為電阻式IXD屏的接口，同時(shí)還引出了 PWM輸出引腳GPBl來調(diào)節(jié)LCD屏的背光，在考慮良好的人機(jī)交互操作的同時(shí)，也兼顧的低功耗。
[0023]USB接口 5為USB Host和USB Slave0 USB Host接口面向用戶，可以插U盤和802.llb/g無線網(wǎng)卡。USB Slave接口用于WinCE系統(tǒng)程序調(diào)試以太網(wǎng)接口使用DM9000網(wǎng)口芯片，自適應(yīng)10/100M網(wǎng)絡(luò)，選配帶網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45連接頭。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，包括RISC微處理器、程序寄存器、兩片可擦寫存儲(chǔ)器、RS485接口、RS232接口、SD卡接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、以及IXD屏，其特征在于: 所述的RISC微處理器采用基于AMR9的低功耗RISC三星S3C2440微處理器，主頻工作在400MHz，最高可達(dá)533MHz ； 所述的數(shù)據(jù)總線由位寬為32bit容量為64MB的SDRAM和存儲(chǔ)空間為128M的NANDFLASH構(gòu)成最小系統(tǒng)； S3C2440有3個(gè)獨(dú)立的UART通道，數(shù)據(jù)采集終端采用通道O作為RS-232串行總線通信通道，RS-232串行總線通信模塊的外部接口采用DB9接頭，其2腳為發(fā)送端，3腳為接收端； 數(shù)據(jù)采集終端采用通道2作為RS-485總線通信通道，采用安捷倫公司的高速光耦HCPL0530，采用TI公司的RS485總線收發(fā)芯片SN65HVD12 ； 所述的IXD屏，使用三星S3C2440的4個(gè)AD輸入引腳作為電阻式觸摸屏的接口，引出PWM輸出引腳GPBl來調(diào)節(jié)IXD屏的背光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述的以太網(wǎng)接口使用DM9000網(wǎng)口芯片，自適應(yīng)10/100M網(wǎng)絡(luò)，選配帶網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45連接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:所述的LCD屏大小采用5.5-10.5寸，使用3.3-5.3V的LVDS信號(hào)，采用國(guó)半的DS90CF363MTD調(diào)制芯片，最高可支持1600萬色的IXD屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:電平轉(zhuǎn)化芯片采用Maxim公司的MAX3232芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:RS-485總線通信模塊的外部接口采用兩個(gè)并用的RJ45接頭，其中一個(gè)外接逆變器進(jìn)行組網(wǎng)通信；另外一個(gè)接頭作為備用，可接其他符合通信協(xié)議的RS485總線通信設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:AD端口采樣分為正負(fù)半周兩個(gè)部分，信號(hào)輸入后首先通過低通濾波電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，其特征在于:RS232接口支持轉(zhuǎn)接GSM短信模塊。
【專利摘要】一種光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，包括RISC微處理器、程序寄存器、兩片可擦寫存儲(chǔ)器、RS485接口、RS232接口、SD卡接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、以及LCD屏。針對(duì)國(guó)內(nèi)目前只要依賴國(guó)外數(shù)據(jù)采集終端和監(jiān)控軟件的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了基于ARM9核心，兼容多種光伏逆變器和匯流箱，能實(shí)時(shí)傳輸和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并上傳處理的光伏系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，對(duì)于國(guó)內(nèi)光伏行業(yè)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)化起到了積極的作用。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號(hào)】CN204374739
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420796627
【發(fā)明人】楊凌云
【申請(qǐng)人】成都創(chuàng)客之家科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日