基于RS485通信的光伏发电实时监测系统设计

能力增强，即抗噪声干扰性好。RS485最大的通信距离约为1219 m，最大传输速率为10 Mb/s，传输速率与传输距离成反比。

采用Rs485通信时，需要解决2个问题。STC89C51本身具有全双工串行口．但进行RS485通信时需要电平转换：PC机串行1：1为标准的RS232C接口，通信时需要将RS485接口的逻辑电平转换成RS232电平。Rs485通信的电平转换芯片有全双工的和半双工的，为了便于软件开发，本次设计采用全双工芯片MAX488。

如图3所示，电平转换电路采用MAX488全双工集成芯片，使用时将单片机的串行收发端接人RS488的发收端。为保持通信信号的稳定，一般会在MAX488加上、下拉电阻。上拉电阻把不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，此电阻还起到限流的作用。同理，下拉电阻将不确定的信号嵌位在低电平。在实际工程应用中，由于存在反射信号和环境等各种干扰的影响，特别是在通讯波特率比较高的时候，在线路上加上、下拉偏置电阻是非常必要的。上、下拉电阻可提高总线的抗电磁干扰能力，管脚悬空容易受到外界的电磁干扰，同时长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上、下拉电阻就是电阻匹配，可有效地抑制反射波干扰。

RS485转 RS232接口电路主要包括了电源、RS232电平转换、Rs485电路3部分。本电路的RS232电平转换电路采用了MAX232集成电路，RS485电路采用了MAX488集成电路。为使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR(4脚)和RTS(7脚)获取。PC串口每根线可以提供大约9 mA的电流，因此2根线提供的电流足够满足这个电路的使用要求。使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平，经过D3稳压后得到VCC，经过实际测试，VCC电压大约在4．7 V左右。其电路图如图4所示。

3 软件设计

3．1 单片机程序设计

下位机程序完成A/D转换和通信收发的功能，串口接收采用中断方式．为方便上位机识别数据以及减少错误率，发送时加上前后校验码。照度、温度、电压、电流4类数据分别采用不同的前后校验码。在主程序中，A/D转换完成后，将数据处理后并储存，紧接着查看上位机发送回来的信息，将指定类型数据发送给上位机。

3．2 上位机程序设计

上位机主要是完成3项任务：与下位机的通信；将下位机发送回来的数据进行处理及存储：设计一个显示界面。把数据变化情况以图表形式显示出来。

程序采用LabVIEW软件平台进行编写，LabVIEW是当下最流行的图形化编程开发软件，利用它可以大量使用图表、菜单、图形等可视化工具，使系统具有丰富、灵活的画面和图表显示功能。

LabVIEW通过VISA与串行接口仪器通信。VISA是应用于仪器编程的标准I/O应用程序接口(API)，它本身并不具有仪器编程能力，而是为用户提供了一套独立的可方便调用的标准I/O底层函数。利用hbVIEW中的VISA函数，可实现上位机与单片机之间的通信。通过LabVIEW平台内丰富的底层函数，可进行高速精确的数据处理。其设计分为前面板和后面板，前面板为可视化的用户界面，而后面板就是支撑系统运行的程序，并且采用图形化的编程，数据的传输通过各函数之间的连线实现。

在前面板设立5个波形图表控件，分别用于显示照度、温度、电流、电压、功率5类数据信息的实时变化情况，若干数值显示控件用于显示各数据的平均值及发电量总值。

后面板串口通信利用LabVIEW中的VISA配置串口函数、VISA写入函数、VISA读取函数可完成对串口的配置及串口收发。VISA关闭函数用于关闭VISA资源名称指定的串口会话句柄或事件对象。是一个串口接收和发送的子VI，上位机可以向单片机发送命令及接受单片机发送回来的 数据。

主程序采用平铺式顺序结构，先利用子VI生成5个电子表格文件以保存当天的数据，然后在循环结构下，调用串口收发子VI为每类数据分别发送获取指令，让下位机把相应数据发送过来。接收数据后，比对前后校验码，若有误则重新发送，若正确则获取数据码进行数据处理。数据处理包括将数据还原、存人相应表格文件以及送人波形图表控件进行显示。

此外。设计子VI从各电子表格文件中获取储存的累计数据．则可计算各类数据的平均值以及总发电量，便可得到光伏发电系统的发电信息。在LabVIEW中可自行设立用户菜单，程序运行时操作用户菜单，可方便用户设置串VI参数及查看历史数据。

4 结语

经系统实际运行测试。系统可稳定地监测到各类参数的变化情况。各类参数的平均值和总发电量通过储存的累计数据得到，并通过控件显示。整个系统可完成数据的采集、处理、储存、统计、显示等功能，实现对光伏发电系统的监测目的。