基于CAN总线的光伏电站监控系统
新能源分布式光伏发电的前景及面临的问题浅析
新能源分布式光伏发电的前景及面临的问题浅析摘要：中国能源危机越来越严重，以往的能源结构会对环境造成污染，所以中国今后的能源发展趋势就是新能源。
需对中国能源结构进行不断改善，发展各种新能源，对清洁能源在中国能源消费中的比例进行不断提升。
关键词：新能源；分布式光伏发电；问题；解决措施引言：中国是能耗大国，以往的能源生产与消费模式在经济迅猛发展中已不能与社会发展需求相适应。
此外，以往的能源结构还会严重污染到环境，因此在当前情形下，对新能源产业进行大力发展，是对节约环保型社会进行建设的必然要求，也是对环境污染问题进行解决的重点。
1新能源分布式光伏发电的前景1.1为清洁型能源知识的普及奠定坚实的基础分布式光伏发电系统发展的过程当中，能够让更多人民群众了解到有关清洁型能源的知识，因此也就会让节能演变为自觉的行动。
除此之外，因为现阶段欧美地区各个发达国家针对我国出口的光伏产品施行制裁措施，因此光伏产业国际化发展的过程中受到一定阻碍，很多企业实际运行的过程中都受到了一定影响，甚至还有一些受到严重影响的企业走上破产的道路上。
因此分布式光伏发电发展，可以更多的在国内开拓市场，促使我国光伏发电企业逐渐走上一条可持续发展道路上。
在欧美地区各个发达国家不断施行制裁措施的背景之下，分布式光伏发电也会在困境当中求生存，构建出一个充满商机的市场，创造更多的社会效益及经济效益。
分布式能源技术在欧美地区各个发达国家当中的发展速度十分迅猛，带动我国的分布式光伏发电技术水平不断提升，因此分布式光伏发电项目在我国范围内各个地区当中投入建设的数量不断增多，让人们在日常生产生活当中更多的接触到清洁型能源，并认识到清洁型能源的优势，更加青睐在日常生活中使用清洁型能源，不单单是可以在我国分布式光伏发电行业发展过程中起到一定推动性作用，还可以让我国的环境污染问题得到有效的控制，从而也就可以在我国构建生态和谐型社会的过程中，做出一定贡献。
1.2新能源分布式光伏发电的数字化发展趋势当前光伏行业发展趋势逐步向着数字化转型，这意味着光伏行业将与云计算、无人机巡检、物联网等多种新兴技术相结合。
光伏电站数据采集系统与远程通讯系统
光伏电站数据采集系统与远程通讯系统一、项目简介1、项目名称:巨力新能源10MW太阳能光伏屋顶发电项目2、建设单位:中国巨力集团有限公司3、建设规模:10MWp屋顶光伏发电项目4、项目地址:中国巨力集团5、电站范围:中国巨力集团厂区6、单位屋顶:8处二、监控系统说明如图2.1所示,光伏综合监控系统具备就地和远程监控功能,监控软件由本地监控与远程监控相结合。
本地监控由中央控制器(包括数据采集、控制算法、网关等功能、通讯链路、本地显示组成,主要功能是负责本地发电设备数据采集、控制、数据存储、能量调度、通讯等功能。
远程监控由广域网通讯链路、路由器、数据库服务器、网络服务器、上位机展示平台组成,主要功能是负责将各个电站数据进行收集,电站状况调查,数据存储、处理、分析,发电经济性分析等等。
传统光伏电站监控系统主要由逆变器厂商随设备提供,从本厂逆变器出发,对电站运行的一些参数进行监测,难以或不能直接控制逆变器的运行状态,无法获取电站中的其它设备的信息及控制这些设备,也无法满足电网调度系统对电站的实时监控要求。
而且该项目将采用不同厂商的设备,电源厂商自有的监控系统一般对其他厂家的设备兼容性差,容易造成一个个“孤岛”系统,无法形成统一的监控体系。
大型光伏电站必须配备自动运行、功能完善的监控系统。
这种监控系统不同于传统发电厂监控系统或变电站综合自动化系统,相对来说,大型光伏电站内设备种类不及传统电厂丰富,生产控制流程也不太复杂。
但其典型特点是装机容量大(10MW以上、占地面积广(150亩以上,且地理位置偏僻、维护人员很少,这就要求生产运行、设备监控、环境监测、安保技防等各环节集中统一起来,且能够适应其位置分散、配置灵活的特点。
基于现场总线设计的大型光伏电站监控系统可以满足这些要求。
因此,需要搭建一个统一的本地集中监控中心,该监控中心位于巨力索具园区,能够对不同厂商、不同类别、不同型号的光伏发电电源设备及计量表计、直/交流柜及其它电力设备进行统一监控,实现对该项目所包含的光伏电站完整、统一的实时监测和控制。
光伏远程集控系统解决方案
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监控系统—客户端
Web前端产品， 它从用户视角呈 现电站各维度的 数据。
支持安卓和苹果 版本APP、微信 小程序、公众号 等方式登录
光伏远程集控系统方案
目录
CONTENTS
监控系统 应用场景 大屏集控平台 储能监控
01 监控系统
监控系统框架
益邦光伏远程监控系 统，由设备适配层、数据 采集层，服务器层和客户 端层组成，它具备前瞻性 强，组网灵活，功能强大， 用户体验好等特点，可广 泛适用于各类分布式光伏 电站。
4
监控系统框架—设备适配层 目前益邦监控已兼容国内各大知名逆变器品牌厂家设备，其
GPRS
RS-232 内置
GPRS Plug
RS-485/RS-232 外置
GPRS RTU
GPRS GPRS GPRS
CloudServe r
ShineMonit or
SmartClient
RS-485/RS-232
外置
SmartBo x
（带GPRS）
SmartLA N
MagicBo x
•可使用串口/USB/RS-232/RS-485与设备通讯 •采用运营商网络，直接连接服务器 •适用于偏远山区、农场等无有线网络环境 •可稳定成熟应用于光伏扶贫项目
可支持所有逆变器品牌（其中包括华为、古瑞瓦特、阳光、三晶、 首航、科仕达、美克、泽众、固德威、特变电工、欧姆尼克、环境检 测仪、汇流箱等设备及一拖多等监控方式。
8
木联能光伏电站监控系统使用手册
光伏电站监控系统
使用手册
北京木联能软件股份有限公司 2015 年 5 月
光伏电站监控系统 使用手册
目
1
录
2 3Biblioteka 系统概述.....................................................................................................................................1 1.1 编写目的.............................................................................................................................. 1 1.2 本使用手册所涉及的用户..................................................................................................1 1.3 本使用手册所涉及的功能..................................................................................................1 登录系统.....................................................................................................................................2 系统功能操作说明.....................................................................................................................4 3.1 运行实时监控......................................................................................................................4 3.1.1 监测综合统计.......................................................................................................... 4 3.1.2 电站总接线.............................................................................................................. 5 3.1.3 逆变器运行监测...................................................................................................... 6 3.1.4 通讯状态监测.......................................................................................................... 8 3.1.5 汇流箱运行监测...................................................................................................... 9 3.1.6 逆变器功率监测.................................................................................................... 10 3.2 告警信息查询.................................................................................................................... 11 3.2.1 设备告警查询.........................................................................................................11 3.2.2 设备告警统计........................................................................................................ 12 3.2.3 操作日志查询........................................................................................................ 13 3.3 历史数据查询....................................................................................................................14 3.3.1 气象仪数据查询.................................................................................................... 14 3.3.2 逆变器数据查询.................................................................................................... 14 3.3.3 汇流箱数据查询.................................................................................................... 15 3.3.4 开关柜数据查询.................................................................................................... 16 3.3.5 箱变数据查询........................................................................................................ 17 3.3.6 电能质量监测仪数据查询.................................................................................... 17 3.3.7 电表数据查询........................................................................................................ 18 3.4 运行图表分析....................................................................................................................19 3.4.1 发电量-辐射量对比............................................................................................... 19 3.4.2 功率-辐射强度对比............................................................................................... 20 3.4.3 组串电流分布........................................................................................................ 21 3.4.4 日负荷曲线............................................................................................................ 24 3.5 日常统计报表....................................................................................................................25 3.5.1 电量报表................................................................................................................ 25 3.5.2 逆变器运行日报.................................................................................................... 26 3.5.3 逆变器运行周报.................................................................................................... 27 3.5.4 逆变器运行月报.................................................................................................... 27 3.5.5 逆变器运行报表.................................................................................................... 28 3.5.6 生产指标日报........................................................................................................ 29 3.5.7 生产指标周报........................................................................................................ 31 3.5.8 生产指标月报........................................................................................................ 31 3.5.9 生产指标年报........................................................................................................ 32
光伏电站智能接入系统方案(35kV单点接入)
光伏电站智能接入系统方案（35kV单点接入）1. 概述随着可再生能源的快速发展，光伏电站作为清洁能源的重要组成部分，其并网需求日益增长。
为了提高光伏电站的接入效率和可靠性，本文将介绍一种光伏电站智能接入系统方案，该方案以35kV单点接入为基础，通过采用先进的光伏逆变器、智能化监控系统和优化接入方案，实现光伏电站高效、稳定地接入电网。
2. 系统架构2.1 光伏发电系统光伏发电系统主要由光伏组件、光伏逆变器、蓄电池等组成。
其中，光伏组件将太阳光能转化为直流电能，光伏逆变器将直流电能转换为交流电能，蓄电池则用于存储多余的电能。
2.2 智能化监控系统智能化监控系统主要包括数据采集与处理、远程通信、故障诊断等功能。
数据采集与处理模块负责实时监测光伏发电系统的运行状态，包括发电功率、电压、电流等参数；远程通信模块通过有线或无线方式将监测数据传输至远程监控中心；故障诊断模块则可自动检测并诊断系统故障，提醒运维人员进行处理。
2.3 接入电网系统接入电网系统主要包括35kV单点接入、输电线路、变电站等。
35kV单点接入是指将光伏电站的输出电压升高至35kV，然后通过一条或多条输电线路接入电网。
3. 技术方案3.1 光伏逆变器选型为了实现高效、稳定的电能转换，本项目选用高效、高品质的光伏逆变器。
光伏逆变器应具备以下特点：- 高转换效率（≥98%）；- 具有较强的抗干扰能力；- 支持多路MPPT，以适应不同倾角和光照条件；- 具备远程监控和故障诊断功能。
3.2 智能化监控系统设计智能化监控系统应包括以下几个部分：- 数据采集与处理：采用高精度传感器实时监测光伏发电系统的运行参数，如发电功率、电压、电流、温度等，并通过数据处理模块进行实时分析与处理。
- 远程通信：利用有线或无线通信技术（如光纤、4G/5G、NB-IoT等）将监测数据传输至远程监控中心，以便进行远程监控与调度。
- 故障诊断：根据实时监测数据，采用人工智能算法进行故障预测与诊断，实现故障的及时发现与处理。
分布式光伏发电系统远程监控技术规范-最新国标
分布式光伏发电系统远程监控技术规范1范围本文件规定了分布式光伏发电系统远程监控的系统架构、功能要求、性能要求、试验检测和运行维护等技术要求。
本文件适用于通过10kV及以下电压等级并网的新建、改建和扩建分布式光伏发电系统远程监控。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2887电子计算机场地通用规范GB/T13729远动终端设备GB/T19964光伏发电站接入电力系统技术规定GB/T29319光伏发电系统接入配电网技术规定GB/T33593分布式电源并网技术要求GB/T33599光伏发电站并网运行控制规范基本信息GB50174电子信息系统机房设计规范DL/T634.5101远动设备及系统第5-101部分：传输规约基本远动任务配套标准DL/T634.5104远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101网络访问DL/T645多功能电能表通信规约DL/T860变电站通信网络和系统3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
光伏发电系统photovoltaic(PV)power generation system利用太阳电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。
公共连接点point of common coupling(PCC)电力系统中一个以上用户的连接处。
并网点point of connection对于有升压站的光伏发电系统，指升压站高压侧母线或节点。
对于无升压站的光伏发电系统，指光伏发电系统的输出汇总点。
主站the master station分布式光伏远程监控系统的中心，实现分布式光伏数据采集与监控、有功功率控制、电压/无功调节等基本功能和协调控制等扩展功能。
子站sub-station实现所辖范围内的光伏发电信息汇集、处理、转发和控制等功能。
新能源场站全景监控系统
新能源场站全景监控系统本站安全自动装置主要由新能源场站全景监控系统（稳定控制装置）以及失步解列装置组成，两套装置均按双重化配置。
（一）全景监控系统（稳定控制装置）根据Q/GDW 12056—2020《新能源场站全景监控通用技术规范》要求，由提供新能源场站全景监控系统一套，满足电网公司并网审查要求。
1、主要功能（1）检测主站以及子站所需要接入的线路的电气量。
（2）根据当地检测到的信息，识别系统当前的电网运行方式。
（3）检测ΔI、ΔP以及继电保护的跳闸信号、断路器的位置变化情况，在电网事故情况下能迅速自动识别故障发生的范围，故障类型（如单相瞬时、单相永久、相间短路、无故障跳闸等）及故障的严重程度。
装置在进行运行状态、故障类型等判别时尽量利用装置自身的采集的设备电气量。
（4）当系统发生故障时，根据判断出的故障类型（包括远方送来的故障信息）与事故前电网的运行方式，查找存放在装置内的经离线分析制定的控制策略表，选定控制措施及控制量，如切机、快关气门、切负荷等。
（5）自动记录故障过程中时间及主要状态量的波形、数据记录，数据记录可分别打印，以便进行事故分析和装置动作行为分析。
（6）装置异常、启动、动作后均能自动打印相应内容，经手工操作可打印整定值、策略表、故障过程中主要状态量的波形及数据记录、校验码、程序版本号等，打印内容通过汉字打印机输出，进行中文报告打印。
（7）装置配有就地RS485/RS232通信接口，通过就地通信接口，远方显示和后台打印整定值。
装置具有不少于两个网络接口和不少于两个RS-485接口，建议优先选择以太网通信方式。
与后台监控连接。
（8）装置具有完善的自检功能，发现问题能够立刻报警，同时闭锁出口。
单独设置直流告警信号并闭锁出口，防止直流瞬间中断导致误动。
（9）友好的人机界面，具有汉字液晶显示，可显示装置测量的数据，也可显示通过通信接口传来的数据。
（10）装置动作与异常按功能有相应的就地显示信号，并自保持，即使电源消失信号也可保持，直至手动复归。
光伏监控系统安装施工方案
一、项目背景随着我国新能源政策的不断推进，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了迅速发展。
为确保光伏发电系统的稳定运行，提高发电效率，降低运维成本，安装一套完善的光伏监控系统至关重要。
本方案针对光伏监控系统安装施工进行详细阐述。
二、系统组成光伏监控系统主要由以下部分组成：1. 光伏发电系统：包括光伏组件、逆变器、汇流箱、直流配电柜等。
2. 监控系统：包括数据采集终端、通信设备、服务器、监控软件等。
3. 显示系统：包括液晶显示屏、触摸屏等。
三、施工方案1. 施工准备（1）了解光伏发电系统设计方案，熟悉监控系统功能。
（2）准备施工工具及材料，如电线、电缆、接线端子、接地线、膨胀螺栓、绝缘子等。
（3）组织施工人员，进行技术培训和安全教育。
2. 施工步骤（1）数据采集终端安装1）在光伏发电系统各设备上安装数据采集终端，包括光伏组件、逆变器、汇流箱、直流配电柜等。
2）根据设备型号和规格，正确连接数据采集终端的通信线。
3）对数据采集终端进行调试，确保数据传输稳定。
（2）通信设备安装1）根据监控系统需求，选择合适的通信设备，如光纤、无线等。
2）在数据采集终端与服务器之间安装通信设备，并进行调试。
（3）服务器安装1）在监控室或控制室安装服务器，确保服务器运行环境符合要求。
2）将数据采集终端与服务器连接，进行数据传输测试。
（4）监控软件安装1）在服务器上安装监控软件，并进行配置。
2）将监控软件与数据采集终端、通信设备连接，实现数据采集、传输、显示等功能。
（5）显示系统安装1）在监控室或控制室安装液晶显示屏、触摸屏等显示设备。
2）将显示设备与监控软件连接，实现实时监控和数据展示。
3. 施工验收（1）检查数据采集终端、通信设备、服务器、显示系统等设备安装是否符合要求。
（2）测试数据采集、传输、显示等功能是否正常。
（3）确认系统运行稳定，符合设计要求。
四、施工注意事项1. 严格遵守施工规范和操作规程，确保施工安全。
光伏电站集控中心监控及通信系统建设方案设计
通信网络技术Telecom Power Technology方案1 敷设光缆网络至电网调度方案2 敷设光缆至就近变电站敷设24芯 普通光缆1敷设24芯 普通光缆2敷设24芯普通光缆1敷设24芯 普通光缆2利用已有光缆网利用已有光缆网新能源集控中心新能源集控中心电网调度变电站电网调度 2023年４月25日第40卷第８期· １８３ ·示、3D 可视化界面展示以及可缩放矢量图形（ScalableVector Graphics ，SVC ）图形展示等多样化展示[4]。
1.3.2 安全Ⅱ区的辅助功能安全Ⅱ区具有的辅助功能如下。
（1）功率预测。
在安全Ⅱ区部署用于接受功率预测信息的服务器，这样集控中心系统可收到来自各场站的功率预测信息，并对这些预测信息进行分析和处理。
（2）保信主站。
保信主站实现了初始化配置、控制和召唤等基本功能，能够保存和分类处理各子站上传的开关量变位、异常及保护事件等信息；能进行波形分析并通过多种颜色展现各通道的瞬时值、波形、有效值、名称以及开关量状态等。
（3）电能量计算。
该系统的主要功能是数据采集与处理和数据应用。
以采集、存储数据和处理分析为核心，在此基础上提供电能量数据应用功能，结合第三方报价系统进行完善，使系统更加符合市场的需要。
1.3.3 安全Ⅲ区的应用功能安全Ⅲ区具有的应用功能如下。
（1）显示实时数据画面，可自定义画面刷新频率，实现展示界面的优化。
（2）可显示历史曲线，且历史曲线可根据用户的实际需要叠加。
（3）支持报表查看，在浏览器内可生成报表，支持格式转换且提供下载方式。
（4）可随时搜索并查看SCADA 发出的所有预警消息。
（5）通过使用镜像模式和主备热冗余，确保数据库的高可用。
（6）网页内容清楚直观，一目了然，并提供查询历史数据和实时数据的入口。
（7）为实现系统的保密性及安全性，采用三权分立原则，对唯一审计管理员、系统管理员进行配置后，运维管理员根据实际情况授予不同用户相应的操作权限，从而实现非授权用户不可访问。
光伏监控方案
光伏监控方案概述光伏发电是一种利用太阳能将光能转化为电能的技术。
随着光伏技术的不断发展，光伏电站的规模和数量也在不断增加。
为了保证光伏电站的安全和高效运行，光伏监控方案变得至关重要。
本文将介绍一种光伏监控方案，通过远程监控光伏电站的运行状况，实现故障检测和数据分析，以提高光伏发电系统的运行效率和可靠性。
监控设备为了实现对光伏电站的全面监控，需要安装监控设备。
一般情况下，监控设备包括以下几种：1.数据采集器：数据采集器是连接光伏组件和监控系统的关键设备。
它负责将光伏组件的电流、电压、温度等监测数据收集起来，并通过通信模块将数据发送到监控系统。
2.太阳能辅助电源：由于光伏电站是在户外环境运行，存在天气和环境影响，因此需要太阳能辅助电源来为监控设备提供稳定的电力供应。
3.环境传感器：环境传感器用于监测光伏电站的环境参数，如温度、湿度、风速等。
这些参数可以帮助监控系统判断光伏电站是否处于正常运行状态。
4.网络通信设备：网络通信设备用于将监控设备连接到互联网，实现远程监控和数据传输。
监控系统监控设备采集到的数据需要通过监控系统进行处理和分析。
光伏监控系统的功能主要包括以下几个方面：1.数据存储：监控系统将采集到的监测数据存储在数据库中，以便后续的数据分析和查询。
2.故障检测：监控系统可以通过分析监测数据，检测出光伏电站的故障和异常情况，如组件故障、阵列阴影覆盖等。
3.远程监控：监控系统可以通过互联网远程监控光伏电站的运行状况，实时地获取光伏电站的监测数据和状态信息。
4.数据分析：监控系统可以对监测数据进行统计和分析，生成报表和图表，帮助用户了解光伏电站的运行情况，并进行优化和改进。
5.告警管理：监控系统可以根据预设的规则，自动发出告警通知，提醒用户注意光伏电站的异常情况，并及时采取措施。
数据可视化为了方便用户查看和分析光伏电站的监测数据，监控系统通常会提供数据可视化功能。
数据可视化可以通过图表、仪表盘等方式展示数据，使用户可以直观地了解光伏电站的运行状况。
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2012年第3期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor 2012No.3基金项目：总装备部预研基金（G0*******PJ087DZ0201）收稿日期：2011－06－07收修改稿日期：2011－12－20基于CAN 总线的光伏电站监控系统叶琴瑜，胡天友，何耀（电子科技大学机械电子工程学院，四川成都611731）摘要：针对目前光伏电站监控系统普遍采用RS －485总线通信存在的缺点，提出了一种基于CAN 总线的光伏电站监控系统。
在深入研究CAN 总线技术的基础上，详细阐述了以TMS320F2812作为下位机控制器的系统硬件电路设计、CAN 通信协议设计及软件设计的程序流程。
解决了以往光伏电站监控系统存在的实时性差、自动化程度低、容纳的节点数少、抗干能力弱等问题。
关键词：CAN 总线；监控系统；通信协议；SN65HVD230中图分类号：TP277；TM615文献标识码：A文章编号：1002－1841（2012）03－0076－03Photovoltaic Power Station Monitoring System Based on CAN BusYE Qin-yu ，HU Tian-you ，HE Yao（University of Electronic Science and Technology of China ，School of Mechatronics Engineering ，Chengdu 611731，China ）Abstract ：In view of the current technical condition of photovoltaic （PV ）power station that using RS －485bus for communi-cation ，this paper presented monitoring sytem for PV power station based on CAN bus．Combined with CAN bus technology ，the pa-per introduced the hardware design based on TMS320F2407as the lower computer controller ，the design of CAN communication protocol and the program process of software design．The system solved the problems of former PV power station monitoring system ，such as having poor real-time ，the lower automatic level ，containing few number of node ，the small anti-jamming capability．And it obtains good effects in the experiment．Key words ：CAN-bus ；monitoring system ；communication protocol ；SN65HVD2300引言随着现代工业的快速发展，全球能源危机和环境污染问题日益严峻。
太阳能作为最理想的可再生能源，因其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和长久性，越来越受到人们的重视。
随着太阳能光伏发电技术的不断发展，其应用产品不断增多，针对太阳能光伏发电站运行状态的实时监测与控制的研究也显得越来越重要。
光伏电站的监控技术已经成为太阳能光伏发电技术推广应用的关键技术之一。
目前，光伏电站监控系统普遍采用集散控制思想，即通过上位机进行集中显示、管理和存储，通过下位机实现光伏电站各设备运行状态及环境参数的实时数据采集和控制。
在控制系统中，由于RS －485总线成本低、技术简单、组网方便等优点，所以被普遍用于上位机与下位机之间的通信。
但是受通信方式和通信协议的限制，RS －485总线存在数据传输率低、通讯失败率高、传输距离短、容纳的节点少、后期维护成本高、节点错误将导致整个网络的瘫痪等缺点。
相比而言，CAN 总线具有通信速率高、传输距离长、容纳节点多、多主传输、通讯失败率极低、后期维护成本很低等优点［1］，更加适用于光伏电站监控系统。
文中在深入研究CAN 总线通信技术的基础上，提出了一种基于CAN 总线的光伏电站监控系统的设计方案，构建了一个抗干扰性强的CAN 总线通讯网络，解决了以往由RS －485总线通信带来的不足，简化了网络结构，提高了系统的性能、效率和智能化水平。
1系统总体结构光伏电站监控系统主要由上位机、下位机、CAN 总线和数据采集模块组成，系统结构如图1所示。
其中，数据采集模块主要由各种传感器组成，负责采集光伏电站的各种状态参数，如：光伏阵列输出电压、电流，逆变器输出电压、电流，逆变器温度、环境温度、光照强度、风速等［2］。
下位机控制器TMS320F2812将数据采集模块检测到的数据处理后通过CAN 模块发送到CAN 总线上，上位机通过CAN 接口卡接收下位机发送到CAN 总线上的数据，对其进行显示、存储和比较报警处理等，并根据需要向下位机控制器发送控制命令。
2硬件电路设计该监控系统采用分级分布式计算机控制系统结构，上位机采用PC 机作为光伏电站的集中控制机，完成对光伏电站的实时监控任务。
下位机完成实时数据采集、与上位机进行通信以及执行上位机发送的控制命令等任务。
上位机实现CAN 总线通信时，选用PCI －9820双路非智能接口卡。
下位机控制器选用DSP 芯片TMS320F2812，它的增强型eCAN 模块为CPU 提供了完整的CAN 2．0B 协议，减小了通信时的CPU 开销。
主控芯片TMS320F2812支持32位定点运算，采用高性能的静态CMOS 技术，其最高工作频率达150MHz ，运算能力强、精度高、速度快［3］，非常适用于光伏电站监控系统，满足了光伏电站监控系统的实时性、可靠性和处理算法的复杂性等更高要求。
第3期叶琴瑜等：基于CAN总线的光伏电站监控系统772.1CAN总线CAN总线具有较高的性价比，是一种多主方式的串行通讯总线。
由于采用了许多新技术及独特的设计，CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
其主要特点有：采用非破坏总线仲裁技术，可多个节点同时向总线发送信息，总线利用率高；节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求；可靠的数据处理和检错机制；通信距离最远可达10km，速率最高达1Mbps；节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能［1］。
2.2CAN接口电路设计任何CAN节点至少要包括：微控制器（MCU）、CAN协议控制器、和CAN收发器三部分。
该监控系统中选用的TMS320F2812芯片集成了CAN协议控制器，仅需要外置CAN 收发器即可实现通信功能。
系统选用的是与TMS320F2812供电电压一致的3.3V CAN总线收发器SN65HVD230。
SN65HVD230收发器具有差分收发能力，最高速率可达1Mb/s．选用SN65HVD230收发器可以增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护总线，降低射频干扰（RFI），允许120个节点，实现热防护等［4］。
具体接口电路如图2所示。
图中电阻R1作为CAN终端的匹配电阻。
CAN控制器的输出引脚CANTX接到SN65HVD230的数据输入端D，可将CAN节点发送的数据传送到CAN总线上；而接收引脚CANRX 与SN65HVD230的数据输出端R相连，用于接收数据。
SN65HVD230的方式选择端口RS与一端接地的斜率电阻器R2连接，可实现高速、斜率控制和低功耗3种工作模式的选择［4］。
考虑到系统成本，以及为了减少因电平快速上升而引起的电磁干扰等问题，该接口电路选择斜率控制方式。
3系统软件设计系统的软件设计主要包括上位机的监控界面设计和CAN 通信软件设计。
上位机软件采用VC#．NET为开发平台进行界面设计并结合SQL Server2005进行数据库开发，为了实现CAN 总线通信功能，还利用了PCI－9820双路非智能接口卡厂商提供的工具包。
CAN通信软件设计的三层模型结构为：物理层、数据链路层和应用层。
但是在CAN2．0B协议规范标准中，只规定了物理层和数据链路层，并没有规定应用层。
因此，系统软件设计的重点在CAN协议的应用层软件的设计上，主要包括CAN通信协议设计、eCAN模块初始化、数据发送和接收程序。
3.1CAN通信协议设计CAN2.0B协议定义了2种不同的帧格式：标准帧和扩展帧，这两种帧格式的主要区别在于标识符的长短，标准帧的标识符长度是11b，扩展帧的标识符长度是29b．考虑到通信的可靠性和效率，该系统采用标准格式数据帧，通信速率最高可达500kb/s．CAN2．0B协议的标准信息帧如图3所示，主要包括：仲裁域、控制域和数据域［3］。
该应用层协议对标准帧的11位标识符采用了报文优先级分配原则，每一帧报文标识符的最高4位表示报文的优先级，数据越小优先级越高，后面7位表示CAN目标节点的地址。
报文标识符分配如表1所示。
目标节点地址标识符（ID．6 ID．0）分配为上位机节点0000001，0000010 1111111为各下位机控制器节点（如：逆变器等光伏电站设备）。
最后，明确各节点需要发送的报文，对监控系统中各种控制信号和数据进行分类，填充各报文的控制域和数据域。
表1CAN标识符分配优先级帧类型报文标识符ID．10 ID．7 0（最高）故障报警00001动作指令00012命令信息00103状态信息00114数据信息01003.2eCAN模块初始化在使用CAN模块之前，必须进行初始化，并且只有CAN模块工作在初始化模式下才能进行初始化。
它包括I/O引脚的配置、CAN通信波特率的配置以及初始化邮箱。
图4给出了CAN模块的初始化流程。
将功能选择寄存器（GPFMUX）的位7和位6置1，使得CANTX和CANRX作为CAN通信引脚；使用适当的值对CANBTC（位时序配置寄存器）进行配置，主要是通78Instrument Technique and Sensor Mar.2012过设置通信波特率预设值（BRPreg ）、时间段1（TSEG1reg ）和时间段2（TSEG2reg ）的值来确定CAN 通信的波特率［5］，波特率的计算公式为：波特率=SYSCLK（BRP reg+1）ˑ［（TSEG1reg +1）ˑ（TSEG2reg +1）+1］式中SYSCLK 是CAN 模块的系统时钟频率，与CPU 的时钟频率相同，系统中为150MHz．对邮箱初始化主要是设置邮箱的标识符、控制域、数据长度、优先级以及对发送的数据区赋初值。