西门子S7―300PLC在光伏发电数据传输中的应用
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一、系统概述
太阳能光伏发电系统一般分为若干个区域安装光伏组件分别建在房屋顶上，在建筑顶层平面将设置若干控制室与光伏阵列相对应，产生的电能就近并网，系统主要由光伏组件、直流汇流箱、集中型逆变器、交直流控制设备、数据采集和通讯系统等几部分组成。（见图1监控系统拓扑图）本文主要介绍数据通讯系统功能。
（1）光伏发电系统可测量、记录、显示、存储以下参数和信息：
各光伏串的电压、电流和瞬时直流输出功率；每台逆变器的直流输入电压、电流和瞬时功率；
每台逆变器的交流输出电压、电流、有功功率和无功功率；输入电网的有功功率和无功功率；
日发电量；电网频率；太阳辐照度；组件温度；环境温度；各台逆变器的接入/切除状态；故障报警。
（2）监测系统的最低采样速度为：
对与人员和设备安全无关的参数，每10秒采样一次；
对与人员和设备安全有关的参数，每0.5秒采样一次。
（3）在下列情况下，系统将自动检测到的信息以报警的方式提供给运行管理人员：
每台逆变器的输入电压超出允许范围（Umin、Umax――直流）；
光伏阵列每组并联支路的电流超出允许范围（Imax、Imin――直流）；
光伏阵列子系统的直流电流泄漏大于50毫安。
二、中央计算机系统
中央计算机系统设2台光伏监控工作站（A、B）、2台网络服务器（A、B）、工程师（通讯）工作站以及模拟显示屏系统，用于观察8个光伏电站运行数据，此计算机同时作为中央监测计算机，实时采集和存储8个光伏电站的运行数据，系统采用10/100M自适应交换式SWITCH HUB，形成中控室以太环网，通信协议为TCP/IP，并在client/server结构的基础上建立大型、统一的数据库系统，实时监控8个光伏电站的工作，存储运行记录，供值班人员调用、显示、打印。并可通过路由器与远程网络相连，将并网光伏电站的运行数据实时通过互联网络远程发送至数据服务器，即在世界各地可以通过互联网远程实时观察系统运行情况。
三、监控系统
监控系统采用西门子8台（s7-300）PLC、光纤、西门子工业级OLM以太网光端机和区域控制器组成冗余DP总线网。8台（S7-300）PLC使用DP总线方式连接，由于8个电站相距都有1.2公里，所以要使用OLM（DP光纤模块）将信号放大进行传输（相当于中继器使用），而且使用光纤可以组成具有冗余功能的环网，更加保证了网络系统的可靠行。8台（S7-300）PLC 控制器中选择1台为主控制器，使用以态网模块+光交换机与中央控制中心进行以态网数据交换。
四、冗余总线网组建
STEP 7-V5.2编程软件是西门子公司为其生产的S7-300、S7-400可编程控制器（PLC）开发的实时监控编程软件（版本号为5.2），具有在线监视PLC硬件故障及出错原因等功能，还具有灵活的编程方式：LADDER、FBD、STL、SCL，即梯形图编程、功能模块编程、类似汇编的语句表编程、C语言编程。该软件与计算机的接口一般采用MPI编程电缆连接，最高通讯速率达到187.5KBPS。
（一） 新建项目并插入主从站点
1、 首先双击SIMATIC Manager，打开后，插入项目名光伏发电站，选择好存储路径，单击“确定”按钮，见图2所示。
2、 在光伏目录下插入8台300站点，其中SIMATIC 300（M5）为主站PLC，其余的SIMATIC 300（S1、2、3、4、6、7、8）都是光伏系统从站 PLC，见图3所示。
（二）SIMATIC 300（S1）从站配置
双击SIMATIC 300（S1）从站，在界面左侧 图标依次插入机架（0）“Rail”、电源模块PS307-5A，CPU314-2DP，模拟量输入模块AI，数字量输入模块DI，数字量输出模块DO及其他所需的模块。
在插入CPU的时候，系统会提示是否建立以太网和PROFIBUS总线网，单击取消。在图中双击2号插槽里的MPI/DP接口，出现图所示“属性-MPI/DP”配置对话框，见图4和图5所示。
在PROFIBUS网络上选择配置从站，在设定MP/DP接口为PROFIBUS接口：然后单击 “属性”，配置PROFIBUS参数：新建一条PROFIBUS电缆和PROFIBUS网络中从站的地址设为1，在网络属性内选择的通信速率1.5Mkbit/s和DP行规。界面右侧DP MASTER SYSTEM（M5）外挂的7个PLC是光伏电站通过光纤环网联接与主站通过通信输入输出区进行数据，下表列出了各PLC通信地址和伙伴通信地址以及DP址：具体参数见表1所示。
设定好操作模式后，还应该设置从站与主站的通信区，在7个从站挂入PROFIBUS（5）：DPmaster system总线时在从站建立与主站的通信区如下图。
SIMATIC 300（S1）设置从站的本地通信输入/输出区配置：通过单击框内下拉箭头来选择要创建的是输入区输出区。从站的输入区起始地址为IO.0，长度为32，单位为“字节”发送；选择输出区起始地址设为Q0.0，输出区的长度为32，单位为“字节”发送。 从站的伙伴通信输入/输出区配置：伙伴通信输出区起始地址设为Q0.0，输出区的长度为32，单位为“字节”发送；伙伴通信输入区起始地址为IO.0，长度为32，单位为“字节”发送。单击“编译保存”按钮，对刚才的设置进行编译保存，见图6所示。
SIMATIC 300（S2）设置从站的本地通信输入/输出区配置：通过单击框内下拉箭头来选择要创建的是输入区输出区。从站的输入区起始地址为I32.0，长度为32，单位为“字节”发送；选择输出区起始地址设为Q32.0，输出区的长度为32，单位为“字节”发送。 从站的伙伴通信输入/输出区配置：伙伴通信输出区起始地址设为Q32.0，输出区的长度为32，单位为“字节”发送；伙伴通信输入区起始地址为I32.0，长度为32，单位为“字节”发送。单击“编译保存”按钮，对刚才的设置进行编译保存