CN201467021U - 一种太阳能本地监控装置 - Google Patents

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赵志强
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Abstract

本实用新型提供了一种太阳能本地监控装置，涉及太阳能电站控制设备技术领域。由ATmega128单片机、单色液晶显示屏、操作键盘和主控制器数据通讯电路组成，单片机具有双串口，其中一个RS485串口接太阳能电站主控制器；另一个串口RS232与液晶显示屏连接；ATmega128芯片通过AD0～AD7、
Figure 200920102361.1_AB_0
与DS12887芯片连接。本实用新型的积极效果是：能解决太阳能电站的数据过多、系统控制复杂的问题，能实时提供太阳能电站运行状态和数据，具有操作界面人性化、信息量充足、可以发送用户指令、显示当前状态和反馈信息、结构简单、使用方便等优点。

Description

一种太阳能本地监控装置
技术领域
本实用新型涉及太阳能电站控制装置技术领域。
背景技术
随着太阳能电站的功能越来越强大，监测的参数越来越多，系统控制越来越复杂，高性能的人机界面已变得越来越重要。为了保证太阳能电站安全稳定运行，并提高其管理效率，需要拥有能满足太阳能电站运行要求、功能完善、性能稳定的太阳能本地监控装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种太阳能本地监控装置，利用该装置，能解决太阳能电站的数据过多、系统控制复杂的问题，能实时提供太阳能电站运行状态和数据，并具有操作界面人性化、信息量充足、可以发送用户指令、显示当前状态和反馈信息、结构简单、使用方便等优点。
本实用新型的主要技术方案是：一种太阳能本地监控装置，其特征在于具有一个ATmega128单片机，该单片机和带数字按键的操作键盘连接；该单片机具有双串口，其中一个RS485串口接太阳能电站主控制器；另一个RS232串口接液晶显示屏；ATmega128芯片通过内部的串口1与MAX3223芯片连接，使输出的数据格式为RS232；ATmega128芯片通过内部的串口2与MAX485芯片连接，使输出的数据格式为RS485，485DE端控制RS485的输入/输出方式，MAX485连有上拉电阻R20、下拉电阻R21和去扰电阻R22；ATmega128芯片通过AD0～AD7、ARD、AWE与DS12887芯片连接，使可随时获取当前时间，用于记录当前故障或错误信号发生的时间。
所述的液晶显示屏为320*240点阵的单色液晶显示屏为佳，通过串口与控制终端连接。
本实用新型的积极效果是：利用该装置，可实现人机界面的各种功能：1)可以发出各种命令，2)可以接收太阳能电站的数据和运行状态，3)可以进行参数的存储，故障信息的记录等；利用本装置可将信息从太阳能电站接收的数据经过处理后，发送到液晶显示屏上进行显示，方便用户查看；通过键盘查看太阳能电站的各种信息，并修改相关参数；与现有技术相比，本实用新型解决了现有技术中存在的太阳能电站的数据过多、系统控制复杂的问题，能实时提供太阳能电站运行状态和数据，可实现操作界面人性化、显示面积大、信息量充足、发送用户指令、显示当前状态和反馈信息，其结构简单、使用方便；能满足太阳能电站运行要求，功能完善，性能稳定。
以下结合附图及实施例作详述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型硬件结构示意图。
图2为图1的功能框图。
图3为图1AVR主芯片CPU的电路图。
图4为图1中的电源电路图。
图5为图1中的连接液晶显示电路图。
图6为图1中的连接主控制器电路图。
图7为图1中的时钟芯片电路图。
图8为主程序流程图。
图9为定时器1中断流程图。
图10为定时器2中断流程图。
图11为485帧发送接收流程图。
图12、13为MODBUS帧格式(读数据)。
图14、15为MODBUS帧格式(写数据)。
以上各图中的符号说明如下：U1-ATmega128；U2-MAX485；U4-MAX3223；U5-DS12887；U6-7805；CR-晶振；R7～R10-电阻；R20～R29-电阻；其中R20又称为上拉电阻，R21又称为下拉电阻，R22又称为去扰电阻；C1～C7-电容；C8～C9-电解电容；C10-电容；C12～C15-电容；LED1～LED4-LED灯；PR1～PR2-排阻。
具体实施方式
参见图1～图7，该太阳能本地监控装置，由ATmega128单片机、320*240点阵的单色液晶显示屏、带数字按键的操作键盘和主控制器数据通讯电路组成。ATmega128单片机和带数字按键的操作键盘连接；ATmega128单片机具有双串口，其中一个串口通过RS485芯片与主控制器通讯电路连接；另一个串口RS232和320*240点阵的单色液晶显示屏连接；ATmega128芯片通过内部的串口1与MAX3223芯片连接，使输出的数据格式为RS232；ATmega128芯片通过内部的串口2与MAX485芯片连接，使输出的数据格式为RS485；485DE端控制RS485的输入/输出方式，MAX485连有上拉电阻R20、下拉电阻R21和去扰电阻R22；ATmega128芯片通过AD0～AD7、ARD、AWE与DS12887芯片连接，可随时获取并记录当前故障或错误信号发生的时间。
主控制器对发电机组各个环节的控制需要用到许多参数，这些参数经本地监控装置的键盘操作设定和修改后保存到本地监控装置主芯片ATmega128的EEPROM中。为保证太阳能电站正常运行，本地监控装置上电后首先要通过RS485与主控制器建立通讯联系，传输各种控制参数，然后利用单片机内置定时器2管理两个串口，一方面定时通过RS485与主控制器通讯，收发各种数据；另一方面通过RS232与液晶屏通讯，显示相关信息。同时，利用定时器1扫描键盘，若有按键，则读取键值并做出响应的操作命令。其中定时器2的优先级高于定时1。定时器2：0.5毫秒；定时器1：20毫秒。通讯均按照MODBUS协议，波特率为9600，无奇偶校验位。
软件说明：(参见图8～图13)
1、软件功能设计
按照面向的对象划分，可以将本地监控装置的功能分为以下三个部分：
(1)面向主控制器的功能.与主控制器的通讯是双向的.一方面，本地监控装置发出各种控制命令；另一方面，从主控制器上下载太阳能电站的数据和运行状态.本地监控装置接收到这些数据后，发送到液晶屏上显示，方便用户查看.
(2)面向用户的功能。与用户的交流也是交互的。不仅需要接收并处理用户的键盘输入，还要将数据显示到液晶屏上，同时还要按用户的指令查看太阳能电站信息。
(3)内部功能。主要指信息的存储和读取，故障的记录和统计，以及数据的预处理等功能。
软件流程图，如图8～图13所示。
主控制器对发电机组各个环节的控制需要用到许多参数，这些参数经用户设定和修改后保存到本地监控装置的存储器中。为保证太阳能电站正常运行，本地监控装置上电后首先要与主控制器建立通讯联系，传输各种控制参数，然后利用单片机内置定时器2管理两个串口，一方面定时与主控制器通讯，收发各种数据；另一方面与液晶屏通讯，显示相关信息。同时，利用定时器1扫描键盘，若有按键，则读取键值并做出响应的操作命令。其中定时器2的优先级高于定时1。定时器2：0.5毫秒；定时器1：20毫秒。通讯均按照MODBUS协议，波特率为9600，无奇偶校验位。
2、通讯程序
2.1与液晶屏通讯
由于与液晶屏之间线路距离短，对频率要求也不高，所以采用RS232串口通讯方式。液晶厂商提供了各种操作对应的通讯代码，只需编写相应的子函数就可实现诸如图片显示，数据显示，背光控制，蜂鸣器控制等操作。当然，在进行操作之前，首先需要对液晶屏初始化，设置与本地监控装置相同的通讯参数、波特率、校验位等。
其帧结构为：0xAA(帧头)+指令码(1字节)+数据(＜253字节)
以显示一幅图片为例，解释本地监控界面与液晶屏之间如何通讯。
(1)从手册中查到显示图片功能对应的指令码为0x70；
(2)查到希望显示的图片在液晶屏ROM中的序号；
(3)按照帧结构，发送0xAA+0x70+PICNUM(此时的数据就是图片序号)。
(4)液晶屏接收后，根据帧的内容显示图片。
2.2与主控制器通讯
与主控制器的通讯不再采用RS232，而是采用RS485，这是因为本地监控装置与主控制器之间的距离较远，并且对可靠性要求较高，RS485差分输出方式能满足抗干扰的要求。为使通讯双方数据传输正常，特编写指令码手册，详细解释出现在通讯中每一个代码所对应的功能。通讯协议采用标准的MODBUS协议。
本实用新型的本地监控界面(LSCI)还具有以下优点：
(1)显示面积大，用户能接收到的信息多。LSCI的液晶屏大，显示面积多达6行，因而信息量大，效果好。
(2)LSCI为全中文操作界面。
(3)LSCI的背光灯可调节，有人操作时才打开，无人时自动关闭，节约能源。此外，增加了声音报警，若出现与系统控制器通讯故障，则蜂鸣器打开，利用急促的声音提醒工作人员注意。

Claims (2)

1.一种太阳能本地监控装置，其特征在于具有一个ATmega128单片机，该单片机和带数字按键的操作键盘连接；该单片机具有双串口，其中一个RS485串口接太阳能电站主控制器；另一个RS232串口接液晶显示屏；ATmega128芯片通过内部的串口1与MAX3223芯片连接，使输出的数据格式为RS232；ATmega128芯片通过内部的串口2与MAX485芯片连接，使输出的数据格式为RS485，485DE端控制RS485的输入/输出方式，MAX485连有上拉电阻R20、下拉电阻R21和去扰电阻R22；ATmega128芯片通过AD0～AD7、ARD、AWE与DS12887芯片连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能本地监控装置，其特征在于所述的液晶显示屏为320*240点阵单色液晶显示屏。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103872735A (zh) * 2014-03-21 2014-06-18 俞烽 一种太阳能移动电源的监控系统及方法
CN104201986A (zh) * 2014-08-27 2014-12-10 国家电网公司 一种光伏发电监控一体化装置
CN105450169A (zh) * 2015-12-25 2016-03-30 乐富盈(厦门)新能源有限公司 一种智能光伏板的操作系统

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