[发明专利]一种基于ARM9和FPGA的光伏电站通信管理机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种专用的通信管理机系统，尤其是能解决在光伏电站中传统通信管理机系统端口数受限，数据处理能力有限的问题并从一定程度上减轻处理器负担的一种基于ARM9和FPGA的光伏电站通信管理机系统。

背景技术

通信管理机作为电力系统中将各种专用电力设备如汇流箱、箱变等设备和电站中控台连接起来的通信管理设备，完成电站中控台采集各个设备中寄存器数据，并发送相应的指令和数据到各个终端设备的功能。在电力系统中，通信管理机和各个专用电力设备主要采用RS485接口进行连接，与电站中控台通过以太网进行连接。

近年来，国家大力发展新能源发电，光伏电能作为一种清洁的可再生能源，经过近几年的发展，技术和产业已经十分成熟。和传统的水力发电以及火力发电不同，光伏发电采用分布式的光伏面板完成光能到电能的转换，一个电站往往由几千几万个光伏面板组成，若干个光伏面板组成一个方阵，连接到逆变器上。每个光伏面板的输出电流又需要经过汇流箱完成输出电流测试。从而导致整个电站中需要管理的设备和数据量非常的大。传统的通信管理机采用嵌入式处理器完成数据的采集和处理，一个处理器既要完成众多通信接口的数据采集，又要进行运算处理和协议转换，因此处理器负担十分重，也正因为如此，传统的通信管理机往往都无法实现海量设备的实时管理。

针对传统通信管理机设备在设备众多的光伏电站中端口和性能不足的问题，使用通信协处理器加通用处理器架构，通信协处理器完成底层数据通信的处理，通用处理器完成数据运算和协议转换，能够在不显著增加系统成本的情况下，提升系统管理设备的能力。

发明内容

为了解决在光伏电站中传统通信管理机系统端口数受限，数据处理能力有限的问题，本发明提供一种通信协处理器加ARM9的通信管理机系统，该系统不仅能够轻松实现高达16个RS484端口的连接，而且能够完成各种复杂协议的转换。增强通信管理机的设备管理能力，简化光伏电站的设备控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于ARM9和FPGA的光伏电站通信管理机系统。包括使用FPGA设计实现的多RS485接口通信协处理器、ARM9核心系统、LTE-4G通信模块、双以太网接口、16个RS485接口、1个RS232接口、2个CAN接口、供电电路。各个单元电路在ARM9核心系统的控制下实现众多电力设备的数据管理，并和电站中控台交换数据和命令。

所述ARM9核心系统作为系统的核心控制部分，运行Linux操作系统，实现数据的运算和协议的处理。

所述使用FPGA设计实现的多RS485接口通信协处理器实现RS485接口的数据收发以及上层MODBUS协议数据包的校验，并通过SPI协议连接到ARM9核心系统上。

所述LTE-4G模块进行通信管理机数据的无线传输功能，通过LTE-4G网络，将通信管理机管理的各个设备的数据发送到网络服务器中。

所述双以太网接口连接到ARM9核心系统上，由ARM9运行IEC104协议，完成通信管理机和电站中控台的数据交互。

所述RS232接口连接到ARM9核心系统上，作为ARM9的调试串口。

所述2个CAN接口连接到ARM9系统上，由ARM9系统实现CANOpen协议。

所述供电电路对以上所有功能电路进行供电。

本发明的有益效果在于：本发明通过使用基于FPGA的通信协处理器，增加通信管理机的通信接口数量，并降低通用处理器需要处理事务的总量，提升了系统的数据处理能力，同时，由于RS485端口的显著增加，可以将之前一个RS485端口上连接的设备分散到多个端口，进而提升系统数据管理的实时性。本发明的光伏电站通信管理机系统适用于各种电站中，包括但不限于大型光伏电站，分布式光伏电站，风能发电站中。

附图说明

图1为本发明的一种基于ARM9和FPGA的光伏电站通信管理机系统系统示意图。

图2为本发明的一种基于ARM9和FPGA的光伏电站通信管理机系统读取设备数据并传输给电站中控台时的数据流向图。

图3为本发明的一种基于ARM9和FPGA的光伏电站通信管理机系统接受电站中控台发送过来的数据并写入对应设备的数据流向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。