本發(fā)明涉及一種專用的通信管理機系統(tǒng)，尤其是能解決在光伏電站中傳統(tǒng)通信管理機系統(tǒng)端口數(shù)受限，數(shù)據(jù)處理能力有限的問題并從一定程度上減輕處理器負擔的一種基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機系統(tǒng)。

背景技術：

通信管理機作為電力系統(tǒng)中將各種專用電力設備如匯流箱、箱變等設備和電站中控臺連接起來的通信管理設備，完成電站中控臺采集各個設備中寄存器數(shù)據(jù)，并發(fā)送相應的指令和數(shù)據(jù)到各個終端設備的功能。在電力系統(tǒng)中，通信管理機和各個專用電力設備主要采用rs485接口進行連接，與電站中控臺通過以太網(wǎng)進行連接。

近年來，國家大力發(fā)展新能源發(fā)電，光伏電能作為一種清潔的可再生能源，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，技術和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)十分成熟。和傳統(tǒng)的水力發(fā)電以及火力發(fā)電不同，光伏發(fā)電采用分布式的光伏面板完成光能到電能的轉(zhuǎn)換，一個電站往往由幾千幾萬個光伏面板組成，若干個光伏面板組成一個方陣，連接到逆變器上。每個光伏面板的輸出電流又需要經(jīng)過匯流箱完成輸出電流測試。從而導致整個電站中需要管理的設備和數(shù)據(jù)量非常的大。傳統(tǒng)的通信管理機采用嵌入式處理器完成數(shù)據(jù)的采集和處理，一個處理器既要完成眾多通信接口的數(shù)據(jù)采集，又要進行運算處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換，因此處理器負擔十分重，也正因為如此，傳統(tǒng)的通信管理機往往都無法實現(xiàn)海量設備的實時管理。

針對傳統(tǒng)通信管理機設備在設備眾多的光伏電站中端口和性能不足的問題，使用通信協(xié)處理器加通用處理器架構，通信協(xié)處理器完成底層數(shù)據(jù)通信的處理，通用處理器完成數(shù)據(jù)運算和協(xié)議轉(zhuǎn)換，能夠在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，提升系統(tǒng)管理設備的能力。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決在光伏電站中傳統(tǒng)通信管理機系統(tǒng)端口數(shù)受限，數(shù)據(jù)處理能力有限的問題，本發(fā)明提供一種通信協(xié)處理器加arm9的通信管理機系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠輕松實現(xiàn)高達16個rs484端口的連接，而且能夠完成各種復雜協(xié)議的轉(zhuǎn)換。增強通信管理機的設備管理能力，簡化光伏電站的設備控制。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機系統(tǒng)。包括使用fpga設計實現(xiàn)的多rs485接口通信協(xié)處理器、arm9核心系統(tǒng)、lte-4g通信模塊、雙以太網(wǎng)接口、16個rs485接口、1個rs232接口、2個can接口、供電電路。各個單元電路在arm9核心系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)眾多電力設備的數(shù)據(jù)管理，并和電站中控臺交換數(shù)據(jù)和命令。

所述arm9核心系統(tǒng)作為系統(tǒng)的核心控制部分，運行l(wèi)inux操作系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的運算和協(xié)議的處理。

所述使用fpga設計實現(xiàn)的多rs485接口通信協(xié)處理器實現(xiàn)rs485接口的數(shù)據(jù)收發(fā)以及上層modbus協(xié)議數(shù)據(jù)包的校驗，并通過spi協(xié)議連接到arm9核心系統(tǒng)上。

所述lte-4g模塊進行通信管理機數(shù)據(jù)的無線傳輸功能，通過lte-4g網(wǎng)絡，將通信管理機管理的各個設備的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡服務器中。

所述雙以太網(wǎng)接口連接到arm9核心系統(tǒng)上，由arm9運行iec104協(xié)議，完成通信管理機和電站中控臺的數(shù)據(jù)交互。

所述rs232接口連接到arm9核心系統(tǒng)上，作為arm9的調(diào)試串口。

所述2個can接口連接到arm9系統(tǒng)上，由arm9系統(tǒng)實現(xiàn)canopen協(xié)議。

所述供電電路對以上所有功能電路進行供電。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過使用基于fpga的通信協(xié)處理器，增加通信管理機的通信接口數(shù)量，并降低通用處理器需要處理事務的總量，提升了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，同時，由于rs485端口的顯著增加，可以將之前一個rs485端口上連接的設備分散到多個端口，進而提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的實時性。本發(fā)明的光伏電站通信管理機系統(tǒng)適用于各種電站中，包括但不限于大型光伏電站，分布式光伏電站，風能發(fā)電站中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機系統(tǒng)讀取設備數(shù)據(jù)并傳輸給電站中控臺時的數(shù)據(jù)流向圖。

圖3為本發(fā)明的一種基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機系統(tǒng)接受電站中控臺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并寫入對應設備的數(shù)據(jù)流向圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，一種基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機系統(tǒng)。包括使用fpga設計實現(xiàn)的多rs485接口通信協(xié)處理器、arm9核心系統(tǒng)、lte-4g通信模塊、雙以太網(wǎng)接口、16個rs485接口、1個rs232接口、2個can接口、供電電路。

如圖2所示，基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機讀取設備數(shù)據(jù)并傳輸給電站中控臺時，由arm9核心系統(tǒng)將讀取設備線圈指令關鍵內(nèi)容寫入基于fpga的多rs485接口通信協(xié)處理器中，由基于fpga的多rs485接口通信協(xié)處理器完成數(shù)據(jù)校驗并通過對應rs485接口傳發(fā)送給對應設備。設備接收到該指令后產(chǎn)生對應應答數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過rs485接口傳入多rs485接口通信協(xié)處理器，由多rs485接口通信協(xié)處理器完成數(shù)據(jù)的接收和校驗工作，在校驗無誤后，將數(shù)據(jù)傳遞給arm9核心系統(tǒng)，由arm9核心系統(tǒng)將數(shù)據(jù)處理運算打包后，通過以太網(wǎng)接口傳遞給電站中控臺。

如圖3所示，基于arm9和fpga的光伏電站通信管理機接受電站中控臺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并寫入對應設備時，由arm9核心系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口接收中控臺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)和指令，并進行解析之后，提取出需要發(fā)送給對應設備的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)按照modbus協(xié)議格式寫入基于fpga的多rs485接口通信協(xié)處理器中，由基于fpga的多rs485接口通信協(xié)處理器完成modbus數(shù)據(jù)的校驗和打包，通過rs485接口寫入對應設備的線圈中

根據(jù)上述說明書的揭示和指導，本發(fā)明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對發(fā)明的一些修改和變更也應當落入本發(fā)明的權利要求的保護范圍內(nèi)，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構成任何限制。

技術特征：

技術總結
一種基于ARM9和FPGA的光伏電站通信管理機系統(tǒng)，包括使用FPGA設計實現(xiàn)的多RS485接口通信協(xié)處理器、ARM9核心系統(tǒng)、LTE?4G通信模塊、雙以太網(wǎng)接口、16個RS485接口、1個RS232接口、2個CAN接口、供電電路，各個單元電路在ARM9核心系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)眾多電力設備的數(shù)據(jù)管理，并和電站中控臺交換數(shù)據(jù)和命令。

技術研發(fā)人員：張琳;陳勇
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發(fā)日：2017.06.16
技術公布日：2017.11.10