6ES7317-2FK14-0AB0安装调试
对于优化太阳能系统的效率和可靠性而言，一种较新的手段是采用连接到每个太阳能板上的微型逆变器(micro-inverter)。为每块太阳能面板配备单独的微型逆变器使得系统可以适应不断变化的负荷和天气条件，从而能够为单块面板和整个系统提供佳转换效率。
微型逆变器架构还可简化布线，这也就意味着更低的安装成本。通过使消费者的太阳能发电系统更有效率，系统“收回”采用太阳能技术的初投资所需的时间会缩短。
电源逆变器是太阳能发电系统的关键电子组件。在商业应用中，这些组件连接光伏(PV)面板、储存电能的电池以及本地电力分配系统或公用事业电网。图1显示的是一个典型的太阳能逆变器，它把来自光伏阵列输出的极低的直流电压转换成电池直流电压、交流线路电压和配电网电压等若干种电压。
在一个典型的太阳能采集系统中，多个太阳能板并联到一个逆变器，该逆变器将来自多个光伏电池的可变直流输出转换成干净的50Hz或60Hz正弦波逆变电源。
此外，还应该指出的是，图1中的微控制器(MCU)模块TMS320C2000或MSP430通常包含诸如脉宽调制(PWM)模块和A/D转换器等关键的片上外设。
图1：传统电源转换架构包含一个太阳能逆变器，它从PV阵列接收低DC输出电压并产生AC线路电压。
设计的主要目标是尽可能**转换效率。这是一个复杂且需反复的过程，它涉及大功率点跟踪算法(MPPT)以及执行相关算法的实时控制器。 大化电源转换效率
未采用MPPT算法的逆变器简单地将光伏模块与电池直接连接起来，迫使光伏模块工作在电池电压。几乎无一例外的是，电池电压不是采集多可用太阳能的理想值。
图2说明了典型的75W光伏模块在25℃电池温度下的传统电流/电压特性。虚线表示的是电压(PVVOLTS)与功率(PVWATTS)之比。实线表示的是电压与电流(PVAMPS)之比。如图2所示，在12V时，输出功率大约为53W。换句话说，通过将光伏模块强制工作在12V，输出功率被限制在约53W。
但采用MPPT算法后，情况发生了根本变化。在本例中，模块能实现大输出功率的电压是17V。因此，MPPT算法的职责是使模块工作在17V，这样一来，无论电池电压是多少，都能从模块获取全部75W的功率。
高效DC/DC电源转换器将控制器输入端的17V电压转换为输出端的电池电压。由于DC/DC转换器将电压从17V降至12V，本例中，支持MPPT功能的系统内电池充电电流是：(VMODULE/VBATTERY)×IMODULE，或(17V/12V)×4.45A=6.30A。
假设DC/DC转换器的转换效率是100％，则充电电流将增加1.85A(或42％)。
虽然本例假设逆变器处理的是来自单个太阳能面板的能量，但传统系统通常是一个逆变器连接多个面板。取决于应用的不同，这种拓扑既有优点又有缺点。
在高速公路机电监控行业中，工业以太网已经广泛的应用在隧道监控之中。浙江的丽龙高速就选择了这种方式来通讯从而监控隧道外场的各个设备。
工业以太网交换机在隧道现场的应用
近二十年来，随着我国公路交通事业飞速发展，公路的等级不断**，通车里程逐年攀升，公路建设已成为拉动国民经济增长的支柱产业和带动地方经济发展的。在山岭和丘陵地区乃至越江过河的公路建设中，隧道方案以能缩短行车里程，**线型标准、保障运营安全，保护生态环境等优点，得到普遍应用，并且越修越长，规模越来越大。许多特长隧道、大跨度扁平隧道、双层隧道、沉管隧道、盾构隧道、高海拔隧道、寒区隧道相继建成。在坚持可持续发展，切实保护生态环境和有限的土地资源的战略指导下，长大隧道的建设必然任务越来越重，技术要求越来越高。
丽龙高速是丽水到龙泉、云和的必经之路，起点在丽水市区，终点是龙泉出口，全长102公里，是号称浙江省“两龙”的龙丽龙高速中的一段。全长222.3公里，分为龙游至丽水段、丽水至龙泉段。这两条"龙"，把丽水市沿线五县(市、区)与龙游县人口超过10万以上的城乡全部连接起来，惠及115个乡镇街道，覆盖百万以上
人口。丽龙高速从北埠到龙泉段共有15座桥梁、29个隧道。在29个隧道中，长度在一公里以上的隧道有10个，其中长度达到2781米的赤石岭隧道摘取“长隧道”之称。
为了使隧道能安全、环保、高效、经济运行。隧道监控系统是长隧道的安全保障必不可少的，也是保证隧道交通畅通与环保必须的工程设施。
公路长隧道监控系统的建设一般包括隧道监控室、隧道变电所、隧道内现场设备、将这些设备和中控室联系起来的信息传输网络、以及使这些设备和谐准确运转的控制软件。
隧道控制的核心思想就是将所有纵向及横向的系统有机地结合起来，通过算法分析，终实现人性化的自动控制。而所有这一切的核心就是PLC。各PLC负责采集现场检测设备的信息，处理后传给隧道控制室，而隧道控制室的控制命令则发给PLC，再由PLC直接控制相应设备。
除了PLC本身必须具备高性能以外，贯穿于整个系统的通讯网络则是保证PLC成为控制核心的关键。随着隧道建设技术的不断完善，长隧道、特长隧道已经越来越多，单洞内的PLC就越来越多，这就意味着网络的结点在不断增加。通讯网络不仅要具有较高的通讯速率以保证大量数据的有效传输，还必须具有容错的能力以**通讯的可靠性，即网络上出现故障时能够实现自恢复，同时，构成通讯网络的设备必须满足工业级要求，以适应隧道内苛刻的工作环境。
该项目系统设计采用MOXAEDS-700系列千兆模块化冗余结构的工业以太网交换机作为主干通讯控制网络，速率1000M/s，并且在上位组态计算机上安装SNMPOPCSERVER，这样就可以使得组态软件可以同时监控PLC与工业以太网交换机。隧道现场使用单环百兆冗余结构的紧固式工业以太网交换机EDS-500系列（每个PLC上均使用以太网模块连接一台工业以太网交换机）组成通讯链路，各隧道与中控室之间采用PORTTRUNKING方式冗余通讯。串口设备联网服务器取代PLC串口模块
有的高速公路运营管理公司在使用了工业以太网交换机作为PLC的通讯方式后，又采用了更加新颖的方式来完成中控室对外场数据的通讯，即开关量与数据流分离——隧道外场的情报板、车检器等设备一般对外的接口为RS-485接口。在原来，由于PLC厂家总线的排他性，这些设备均是接到PLC的串口模块上面。
而现在隧道现场PLC通讯引入了工业以太网交换机后，所有的这些串口设备信息，可以用串口设备联网服务器来连接并上以太网，从而让中控室来进行控制。
与直接连接到PLC的串口模块上相比，这样做的好处是：
1、降低现场控制端负担。开关量控制与数据流传输分离，有效降低了PLC的负担。
2、更多的接口数量。一个PLC串口模块只提供2个串口，而一台串口服务器提供的串口多可达32个，减少了PLC模块槽位的消耗。
3、方便施工的接口种类。接线更加方便。串口服务器上串口除了DB9接头之外，也可以使用接线端子接头来接线，方便现场施工。
4、串口服务器带光电隔离保护，有效保证长距离串口通讯时，串口不受损坏。
5、大部分串口服务器产品支持电阻可调，可选1KΩ/150KΩ上拉下拉电阻和120Ω终端电阻。我们可以使用终端电阻消除串口信号的反射，同时正确的设置上下拉电阻可以保证组织匹配，从而使中控室向隧道外场设备发送指令信息更加的流畅。
现在，包括重庆的云万高速和上海的大连路隧道，已经有多个项目在使用这种隧道现场开关量与数据流分离的通讯方式，工业以太网带给客户的好处在慢慢的体现出来。相信会有越来越多的客户选择这种灵活开放的网络。而这些衍生出来的新的变化也会慢慢的把它的优势展现给中国的高速公路管理者们。
首先介绍GPRS技术的原理和GPRS在污水处理监控系统中的应用，针对某市污水处理厂的实际情况，提出一种基于GPRS技术的污水处理远程监控系统设计方案，并设计通信规约和上位机软件。通过实际的系统运行，污水处理能力和效率均得到明显**。
关键词：通用分组无线业务(GPRS)；上位机；污水处理；远程监控
污水处理监控存在设备分布点零散，而且每个点设备较少的情况。因此，对这些设备的实时监测存在铺设线路成本高、维护费用高、不易调整等问题。通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)数据传输网络则为此提供一个佳解决方案。在其基础上可进行多种数据传输业务，按数据**计算运行费用，运行成本低，无须维护传输平台。而且GPRS网络覆盖面广，具有数据传输速率高和永远在线的特点。因此，GPRS通讯在污水处理监控系统中的应用具有无可比拟的性价比优势。
传统污水处理厂的运行主要依赖人工经验知识，各个工艺流程阶段都需要人工干预。而污水处理过程复杂，有很多不确定性和模糊性，传统的PID控制方法需要**的数学模型和分析过程，难以控制复杂的污水处理过程，所以一般由人工来完成整个过程的闭环控制。而过于依赖人工操作则会带来太多人为因素，不利于系统的稳定性。
针对传统污水监控系统由于监控点位置的分散，通过有线的方式布置系统存在成本过高、缺乏灵活性，以及过于依赖人工操作不利于系统稳定性等缺点，本文结合GPRS技术的特点，为某市污水处理公司设计一套基于GPRS的污水处理监控系统。
1 基于GPRS的污水处理远程监控系统
远程监控系统的中控室主要由2台计算机组成：系统监控管理计算机和信息监控管理计算机。系统监控管理计算机部分，2台交换机通过控制层实时通信网与本地现场PLC站通讯，可实时检测与监控污水处理厂自控系统范围内的各类设备状态、工艺过程参数，并显示到人机界面，以供操作人员、管理人员进行运行管理，并可通过租用电信部门DDN数据通信专线与排水公司调度系统连接。信息监控管理计算机负责实时和定时记录生产报表并打印，同时作为系统监控管理计算机的设备。
由于部分污水处理现场距中控室较远，有的达几千米甚至十几千米，布置有线的方式成本开销太大，故采用GPRS的通信方式对距中控室较远的现场进行监测与控制。远端现场将采集的数据收集到远端现场服务器。通过远端现场的处理与转换，再利用具有GPRS功能的数据终端通过无线方式与巾国移动基站通信，GPRS的分组从基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN)，SGSN再与GPRS网关支持节点(GGSN)通信，由GGSN对分组数据进行处理后，发送给中控室的GPRS收发装置，中控室的监控管理计算机通过数据包的地址对数据进行分别处理。中控室用户监控管理计算机申请一个固定IP地址，GPRS模块一旦登陆GSM网络，便会自动连接用户数据中心。从而在GPRS模块和用户数据中心之间通过IP地址进行TCP／IP双向通信擞据传输透明而可靠。系统主要由远程分站和中控室两部分组成。远程分站由GPRS模块利用PLC与现场各种自动化仪表、传感器及变送器等连接。控制中心可采用PC机结合GPRSMODEM，或PC机结合固定IP地址的方式。基于GPRS网络的污水处理监控系统方案如图1所示。
2 通信规约设计
污水处理监控系统的通信分为2种，一种是通过GPRS无线连接与DTU通信，另一种是局域网通信。GPRS选用TCP／IP协议通信。主要是DTU向服务器发送污水工序、氧化沟、污泥泵房、二沉池、配水井等设备运行情况的数据，以及服务器向DTU转发上位机命令。而局域网通信主要是服务器向数据库存储数据、上位机查找数据库数据，以及上位机向服务器发送请求命令。这里将局域网通信协议和GPRS通信协议统一为一种数据帧格式，如表l所示。
表l中，数据帧帧头和帧尾都用0x7E表示，而为避免数据内容与帧头、帧尾混淆，用2个“Ox7E”表示“0x7E”；帧长度是指除帧头和帧尾外，所有数据的字节数。用2个字节表示；主命令说明发送方的请求内容：从命令辅助主命令定义数据发送周期的长短；DTU号码用于标识DTU；ID号是DTU编码；数据内容主要指污水工序、氧化沟、污泥泵房、二沉池、配水井设备运行情况等数据。
当信道上无数据传输时，通信双方应每隔时间C发送心跳包以维持此连接。当心跳包发出超过时间T后未收到响应，则立即再发送心跳包。若连续发送(N-1)次后仍未得到响应，则断开此连接。参数C、T、N原则上应可配置，现阶段建议取值：C=3 min，T=60 s，N=3。网关与SP之间、网关与网关之间的消息发送后等待T后未收到响应，应立即重发。若连续发送(N-1)次后仍未得到响应则停发。现阶段建议取值是：T=60 s，N=3。采用并发方式发送消息，并加以滑动窗口**控制，窗口大小参数W可配置，现阶段建议取为16，即接收方应答前，1次收到的消息数多不超过16条。
3 软件部分设计
本系统上位机软件的实现采用基于bbbbbbs 2000环境下的Intouch 8．O系统。Intouch具有的人机接口界面(HMI)和面向对象的图形开发环境，便于高效、快捷地配置用户的应用程序。目前常见的工控组态软件有Intouch、LabView，Rsview(Allen-Brandley)、Ifix(GE Fanuc)、Kingview(组态王)、Wince (Siemens)、Interlution等，Intouch和这些软件相比，其主要优点有：优化代码；自带SQL语言，方便数据库设计；提供各种通信协议接口，包括PLC，GSM，GPRS等。基于以上特点，这里使用Intouch作为上位机软件的开发工具，其实现的功能包括：自动形成生产日、月、年报表，定时自动打印：建立详细的帮助信息，所有事故报警信息显示清单；监测数据的图形化与报表形式显示。图2为污水厂进水预处理软件界面。
4 系统应用分析
经过实际的系统运行，基于GPRS的污水处理监控系统自投入使用以来，污水处理性能和效率**很多，BOD5总去除率有较大幅度**，COD达标率和BOD5达标率达到100％。图3、图4分别是污水处理厂某月出水监测COD数据变化图和BOD5数据变化图。
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整个系统界面友好，操作方便，可实现各等级权限密码保护，系统安全可靠。并可根据用户事先设定的监控范围对多种指标进行监控，一旦超出设定范围，计算机立即报警，并记录有关数据、工况，以供分析处理。计算机所测数据可按一定时间间隔记录到硬盘上，也可根据用户的要求在各种条件下存盘，用户可根据需要随时调取有关数据进行显示、打印。同时还可实现网络发布功能。使各终端通过Web访问服务器，实时了解监控数据，同样可以实现各种动画、表格、曲线的显示，满足不同权限的用户实时了解各站点工作情况及监测数据的需求。
5 结论
本研究项目针对传统污水监控系统由于监控点位置分散，通过有线的方式布置系统存在成本过高、缺乏灵活性等缺点，采用GPRS技术为某污水处理公司设计一套基于GPRS的污水处理监控系统，基于bbbbbbs2000环境下的Intouch 8．0系统进行监控软件的2次开发，通过系统的投产运行，该系统在处理污水的能力方面较以前有较大幅度的**，且节约了经济成本。GPRS技术由于其优越性，在自动控制、环境监测等方面将发挥更大的作用。