摘要本文介绍光伏发电沙盘模型控制系统的设计与实现涵盖光储充一体化沙盘的硬件架构、控制逻辑、Modbus通讯协议及代码示例。适用于光伏发电沙盘、光储充一体化沙盘、新能源教学实训沙盘等场景的控制系统开发。一、引言在光伏发电沙盘模型中动态灯光演示是展示“光→电→储→用”全流程的核心手段。传统静态模型只能看外观无法还原光伏发电、储能充放电、并网输送的能量转换逻辑。本文给出基于STM32Modbus的光伏发电沙盘控制系统方案包含硬件选型、软件设计、代码示例及调试经验。二、系统需求分析典型光伏发电沙盘控制系统需满足还原光伏阵列、逆变器、储能单元、充电桩等核心设备LED灯光按“光照→发电→储能→并网”流程顺序流动支持中控平板遥控启停、速度调节、分区讲解预留Modbus接口可扩展接入DCS仿真平台三、硬件架构层级 选型 功能主控层 STM32F103RCT6 接收指令控制灯光时序驱动层 WS2812B可寻址LED灯带60灯/米 独立控制每个灯珠电源层 12V转5V稳压模块过流保护 为灯带及主控供电通讯层 Modbus RTURS485 与中控平板通讯四、软件设计4.1 灯光流程定义定义4个阶段的灯珠起止索引以160灯为例cppint stages[4][2] {{0, 40}, // 光伏发电区金色{41, 80}, // 储能充电区绿色{81, 120}, // 储能放电区蓝色{121, 160} // 并网输出区白色};4.2 主循环代码cpp#include FastLED.h#define LED_PIN 5#define NUM_LEDS 160CRGB leds[NUM_LEDS];int speed 100;// 颜色映射CRGB stageColors[4] {CRGB::Gold, // 光伏发电CRGB::Green, // 储能充电CRGB::Blue, // 储能放电CRGB::White // 并网输出};void setup() {FastLED.addLedsWS2812B, LED_PIN, GRB(leds, NUM_LEDS);Serial.begin(9600);}void loop() {if (Serial.available()) {char c Serial.read();if (c ‘1’ c ‘5’) speed 120 - (c-‘1’)*20;}for(int s0; s4; s) {for(int istages[s][0]; istages[s][1]; i) {leds[i] stageColors[s];FastLED.show();delay(speed);leds[i] CRGB::Black;}delay(300);}}4.3 Modbus寄存器映射寄存器地址 功能 数据类型40001 启停控制 bit40002 速度档位1-5 uint1640003 当前阶段1-4 uint16五、现场调试经验灯带供电WS2812B单颗灯珠全亮时电流约60mA5米灯带理论电流高达18A。建议每5米从两端各接入5V电源。通讯稳定性RS485通讯在展厅环境中易受干扰使用屏蔽双绞线屏蔽层单端接地波特率推荐9600。预留调试接口在主控板上预留串口调试接口便于现场调试。六、项目参数参考项目 参数沙盘尺寸 4.2m × 2.1m灯带总长 约65米控制系统 STM32 中控平板Modbus RTU制作周期 30-60天七、总结光伏发电沙盘模型的控制系统设计核心在于将抽象的“光→电→储→用”能量转换逻辑转化为可视化的灯光联动。预留Modbus/DCS接口为后续与真实数据对接做准备。本文作者筑城世纪模型技术团队。更多技术案例https://www.zcsjmodel.com