Комплекс контроля солнечных панелей

Адрес документа:

http://shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/kontrol_solaris_v1/kontrol_solaris_v1.doc инд: 2-121-1

Анализ прототипов:

Ниже, фото устройств для контроля солнечных панелей. По нажатию мышки на фото - переход на сайт производителя.

• Выборка показывает большое количество приборов, которые выполняют контроль тока и напряжения.
• Беглый анализ систем контроля показывает преимущественно сосредоточенную систему сбора данных. Принцип приведен ниже на рисунке. На левом рисунке солнечные панели сосредоточены вместе и их токовые цепи удобно «провести» через шкаф контроля и далее к потребителю. А на правом рисунке солнечные панели расположены вокруг здания, и токовые цепи вначале идут к шкафу контроля.

• Приборы контроля строятся на основе микроконтроллеров и имеют свою «оригинальную» конфигурации. Соответственно, они привязаны к конкретным производителям определяющие цены.

Предлагается другой метод решения задачи сбора данных о токах и напряжения солнечных панелей - соединить высокоточные датчики тока, имеющие аналоговый выход данных, с цифровым интерфейсом, имеющим необходимые характеристики передачи данных.

Вариант предлагаемого цифрового измерителя тока-напряжения-температуры с использование широко распространенного протокола 1-wire представлен далее.

Преимущества:

• Доступность элементной базы и открытый протокол программирования;
• Повышение общего КПД. Токовые цепи солнечных панелей проектируются и монтируются по условиям минимальных потерь, а сигнальные цепи располагаются в местах удобного контроля.
• Комплекс контроля имеет значительно выше надежность эксплуатации и ремонтопригодность. Нет «узловых» точек, которые могут остановить всю систему энергоснабжения. Например, в прототипе (адрес) таким «узлом» является плата микроконтроллера, а так же цепи контроля токов с рабочим названием «двух-канальный мезонин». Соединять все токовые цепи в такой плате, это не очень хорошее решение, с точки зрения эксплуатации.
• Программное обеспечение сбора данных о токах-напряжениях-температурах комплекса строится на широко доступных операционных системах, например Windows. Это позволяет ввести принцип «открытого кода» и использовать разные программные продукты в зависимости от потребностей заказчика. Использовать протоколы «modbas» и визуализацию для совместимости с другими компонентами управления солнечных панелей.
• Длина линий протокола 1-wire до 400 метров, что позволяет охватить широкий диапазон эксплуатационных потребностей. Конечно, же надо учитывать и возможность шинной организации линий к датчикам.
• Поскольку требования по скорости сбора данных не высокие и определяются секундами, протокол 1-wire наиболее удобный для таких задач. Например, для сбора одной одного значения тока с модуля ds2438+ACS750 требуется примерно 50 миллисекунд. Соответственно 20 датчиков тока будут опрощены за 1 секунду.
• Очень важно, что протокол 1-wire имеет большой ассортимент адаптеров и возможность подключаться к разным портам компьютера, и к СОМ-порту и к USB и LAN.
• Открытый протокол 1-wire позволяет использовать в качестве контроллера компьютеры любого класса от «домашних» до «супер мощных» и подключаться через адаптер USB-1wire . Другой вариант адаптера USB-1wire

Далее представлена схема модуля ds2438+АСS750 для измерения тока до 50 ампер.

Внимание! Бонус! Микросхема ds2438 одновременно является и температурным датчиком с точностью +-0.0315 гр.Ц в диапазоне +125 - 55 г.Ц Эта приятная дополнительная возможность позволяет ввести и температурный мониторинг комплекса.

Печатная плата 3д модели с элементами индикации и стабилизатора корпуса DIP для наглядности масштаба.

Требуемые условия клемм тока и сигналов и индикации оговариваются по техническим условиям заказа.

Схема содержит:

• U1 - интегральный стабилизатор 12 в 5 вольт и индикацию питания R2 D2 и цепи защиты по линии связи D1 D3
• U2 - АЦП 1-wire c температурным датчиком.
• U3 - токовый датчик на эффекте Холла с гальванической развязкой для измерения постоянного и переменного тока до 50 ампер, структурная схема представлена ниже. На фото справа представлен вид датчика с клеммами.

Структурная схема измерения токов с использованием модуля DS2438+ АСS750 и варианта удаленного контроля по сети или через Интернет представлена ниже.

• На рисунке токовые цепи расположены в одном шкафу электропитания (ЭП). На объектах заказчика шкафов может быть много, и цепи 1-wire располагаются отдельно.
• Если линии короткие (до 10 метров ), то можно отказаться от питания +12вольт и использовать питание +5 вольт от порта USB. В этом случае не используется стабилизатор LM78L5 и устанавливается перемычка.
• Если система автономная, то компьютер-сервер может быть одноплатным компьютером без монитора, клавиатуры и мышки. Доступ к нему осуществляется по локальной сети по варианту «удаленный рабочий стол».
• Приведена схема токового контроля. Другие варианты контроля и управления строятся аналогично. Для примера предлагается посмотреть подобную авторскую реализацию протокола 1-wire управления сушкой макаронных изделий. Адрес. И управление ТС, адрес.

Выводы.

• Предлагается к рассмотрению системное решение комплекса контроля солнечных панелей на основе модулей протокола 1-wire.
• Приведено описание модуля измерения тока и температуры. Другие модули строятся в тех же размерах плат.
• Длина линии 1-wire не менее 100 метров при шинной организации связи и количестве модулей до 50 штук на шине.
• Цена модуля в зависимости от комплектации и количества в среднем 500..800 руб. Цена определена по ценам Интернета основных компонентов и может сильно изменяться от количества поставки. Например, по адресу ACS750 имеют разброс 140..480 руб. По адресу цена DS2438 имеют разброс от 224..580 руб
• Сроки изготовления модулей до 2х-недель плюс время на поставку компонентов.
• Цена программы сбора данных с файловой системой отчетности в формате EXCEL и совместимостью работы с современными SCADA системами 5 000 … 50 000 рублей. Поскольку, возможно воспользоваться уже наработанными программами, цена зависит от задач и условий заказчика.
• При поставке модули проверяются и имеют контрольные суммы и адреса доступа. Их работоспособность всегда можно проверить любым адаптером 1-wire на стороннем компьютере.
• Изготовление и поставку модулей осуществляет НПК «КОМЕТА»

Ваш отзыв, пожелания и возможные вопросы жду на почту или по телефону.

Ред. 2018-1-28

Подготовил Шабронов А.А. тс +7-913-905-8839 shabronov@ngs.ru