本論文使用 Microsoft Visual Studio 與 Android Studio 開發平台搭配 Visual C# 與 Java 程式語言建立一套具即時監控、遠端監控、資料庫分析等之人機介面系統，並應用於具伺服馬達控制直接併網型勵磁式同步風力發電機組。
即時監控系統使用非同步串列通訊與 RS485 串列埠連接風力發電機組之微控制器，建立符合雙邊溝通之封包格式，以及將封包資料解析與轉換成圖形與數值資訊並顯示於人機介面；系統所擷取之各項資料亦會同步傳送至遠端監控系統與 Microsoft SQL Server 資料庫管理系統。
遠端監控系統包含兩個部分：Android行動裝置之監控App應用程式、電腦端之監控 Windows Form；兩者皆作為客戶端與即時監控系統內部 TCP/IP 伺服器通訊，伺服器會輪詢每個客戶端的封包命令並將資料廣播至所有客戶端，達到遠端監控之目的。
資料庫分析系統使用 Visual C# 程式語言之 SQL 命令，查詢機組運轉時儲存至 Microsoft SQL Server 的各項資料，分類顯示到系統各個頁面，以便觀察風力發電機組於運轉中的資料及狀態，評估控制參數對系統運轉的影響。

This thesis uses Microsoft Visual Studio and Android Studio development platform with Visual C# and Java programming language to establish a Human-Machine Interface system which includes real-time monitoring, remote monitoring, database analysis, etc., applies to the direct grid-connected excited synchronous wind power system.
The real-time supervisory control system uses asynchronous serial communication and RS485 as a connection between the system and micro-controller. Establish a packet format, convert packet data into graphic and numerical information to display in the human-machine interface. All acquired data will also be transmitted to the remote monitoring system and Microsoft SQL Server.
The remote supervisory system consists of two parts, App base on Android mobile device, Windows Form base on computer. Both are used as Client to communicate with the TCP/IP Server of real-time monitoring system. The Server will poll commands of each Client and broadcast data to all Client.
The database analysis system uses the SQL Commands of Visual C# to query various data stored in Microsoft SQL Server during experiment. Display the data in pages of the system so that the data and status of the wind power system during operation can be observed and evaluate the effect of parameters for the system.

中文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 x
表次 xiv
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 系統架構說明 3
1.3 研究方法 4
1.4 論文內容概述 5
第二章 通訊傳輸介紹 6
2.1 通訊種類 6
2.2 串列通訊傳輸 7
2.2.1 資料傳輸模式 7
2.2.2 同步通訊與非同步通訊 8
2.2.3 通訊緩衝區 9
2.3 TCP/IP通訊協定[17] 10
2.3.1 參考模型 10
2.3.1.1 應用層 10
2.3.1.2 傳輸層 11
2.3.1.3 網路互連層 11
2.3.1.4 連結層 11
第三章 微控制器與通訊介面轉換電路 12
3.1 微控制器 12
3.1.1 TMS320F28069 12
3.2 微控制器模組[18] 13
3.3 SCI通訊模組[18] 14
3.3.1 內部架構 14
3.3.2 模組說明 15
3.3.3 接收中斷流程 16
3.3.4 傳送中斷流程 17
3.4 通訊電路[19] 17
3.4.1 RS232轉換電路 19
3.4.2 RS422轉換電路 20
3.4.3 RS485轉換電路 23
3.4.4 CAN轉換電路 24
3.4.5 轉換電路比較 26
第四章 系統通訊協定 27
4.1 系統與微控制器 27
4.1.1 封包格式 27
4.1.1.1 無資料封包 27
4.1.1.2 有資料封包 27
4.1.2 系統傳送與接收 29
4.1.2.1 傳送流程 30
4.1.2.2 接收流程 31
4.1.3 微控制器傳送與接收 32
4.1.3.1 傳送流程 32
4.1.3.2 接收流程 32
4.1.3.3 改變RS485通訊方向 34
4.1.4 避免傳輸停止機制 35
4.1.4.1 系統判斷機制 35
4.1.4.2 微控制器判斷機制 36
4.2 TCP/IP通訊傳輸 37
4.2.1 JSON資料格式 37
4.2.1.1 JSON的優點 37
4.2.1.2 封包格式 37
4.2.2 Socket介紹 39
4.2.2.1 Socket伺服器端 39
4.2.2.2 Socket客戶端 40
4.2.3 TCP/IP完整通訊流程 41
第五章 即時與遠端監控系統 42
5.1 類別規劃 42
5.2 即時監控系統之視窗規劃 43
5.2.1 登入視窗 43
5.2.2 主視窗 44
5.2.2.1 工具列 44
5.2.2.2 資料顯示與操作區 45
5.2.2.3 狀態確認頁面 46
5.2.2.4 參數設定頁面 46
5.2.2.5 圖形監控頁面 47
5.2.3 資料庫警示視窗 47
5.2.4 通訊埠設定視窗 48
5.2.5 圖形設定視窗 48
5.2.6 TCP/IP伺服器視窗 49
5.2.7 帳戶管理視窗 49
5.2.8 系統組態視窗 50
5.2.9 使用說明視窗 51
5.3 遠端監控系統之視窗規劃 51
5.3.1 登入視窗 52
5.3.2 主視窗 53
5.3.2.1 遠端監控系統電腦端 53
5.3.2.2 遠端監控系統手機端 54
第六章 資料庫分析系統 55
6.1 系統規劃 55
6.1.1 Microsoft SQL Server 55
6.1.2 ADO.NET 56
6.1.3 LINQ 57
6.1.4 資料庫架構 57
6.1.5 查詢流程架構 58
6.2 類別規劃 59
6.3 視窗規劃 59
6.3.1 主視窗 59
6.3.2.1 工具列 60
6.3.2.2 動態顯示頁面 61
6.3.2.3 資料分析頁面 62
6.3.2.4 資料顯示頁面 63
6.3.2.5 馬達驅動器頁面 64
6.3.2 進度顯示視窗 64
6.3.3 圖形設定視窗 65
6.3.4 系統組態視窗 65
6.3.5 使用說明視窗 66
第七章 實驗結果 67
7.1 即時監控系統實驗結果 67
7.1.1 狀態確認 67
7.1.2 參數設定 68
7.1.3 圖形監控 68
7.1.3.1 啟動與切離控制策略[35] 68
7.1.3.2 同步及功因修正策略[35] 70
7.2 遠端監控系統實驗結果 72
7.2.1 圖形監控與風機功率變動命令 72
7.2.2 圖形監控與馬達定電壓命令 74
7.3 資料庫分析系統實驗結果 77
7.3.1 動態顯示 77
7.3.1.1 運轉狀態 77
7.3.1.2 詳細資訊 78
7.3.1.3 控制參數 78
7.3.1.4 起始狀態 79
7.3.2 資料分析 79
7.3.3 資料顯示 80
第八章 結論與未來展望 81
8.1 結論 81
8.2 未來展望 81
參考文獻 82

[1] Global Wind Energy Council, “GLOBAL WIND STATISTICS 2016”.
[2] IRENA, “Renewable Power Generation Costs in 2017”
[3] 台灣發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“可應用於風力發電之激磁式同步發電機最大功率追蹤控制方法”，發明證書第I446138號。2014~2034.
[4] 台灣發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“風力發電系統及其激磁式同步發電機的控制方法”，發明證書發明第 I488425號。期限:2015~2032.
[5] 美國發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“Wind Power Generation System and Method for controlling Excitation Synchronous Generator thereof”，發明證書第US 8,853,875 B2號。期限:2014~2034.
[6] 日本發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“風力発電システム及びその励磁同期発電機の制御方法”，發明證書特許第5636412號。期限:2014~2034.
[7] 日本發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“風力発電の励磁同期発電システム及びその制御方法”，發明證書特許第5712124號。期限:2015~2035.
[8] 中國發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“励磁同步发电机最大功率追踪控制方法”，發明專利證書第1633667號。期限:2015~2035.
[9] 中國發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“风力发电系统的励磁式同步发电机的控制方法”，發明專利證書第1934047號。期限:2016~2036.
[10] 美國發明專利，發明人：陳遵立及其研究團隊“Wind Power Excitation Synchronous Generation System Having Maximum Power Determining Unit and Control Method thereof ”，發明證書第: US 9,444,379 B2，期限:2012~2033。
[11] Tzuen-Lih Chern, Ping-Lung Pan, Yu-Lun Chern, Wei-Ting Chern, Whei-Min Lin, Member, IEEE,Chih-Chiang Cheng, Jyh-Horng Chou, Senior Member, IEEE, and Long-Chen Chen,” Excitation Synchronous Wind Power Generators With Maximum Power Tracking Scheme “, IEEE Transactions on sustainable energy. October. 2014.
[12] Tzuen-Lih Chern, Ping-Lung Pan, Yu-Hsiang Chern, Ji-Xian Huang, Jyh-Horng Chou, Whei-Min Lin, Chih-Chiang Cheng, “Stand-alone Excitation Synchronous Wind Power Generators with Power Flow Management Strategy”, The Journal of Engineering. August 2014.
[13] 蔡文龍，“Visual C# 2013程式設計經典”，中華民國103年2月。
[14] 台灣電力公司, “經營資訊之電價成本”。
https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=196
[15] 黃靜宜，“應用非同步傳輸原理在遠端輸出入之控制”，工業技術研究院
機電控制整合部，中華民國98年3月。
[16] 陳立元、范逸之、廖錦棋，“Visual Basic 2010 與自動化系統監控-RS232串列通訊篇”，中華民國100年5月。
[17] TCP/IP協定族. Wikipedia. 2015年12月 11日.
https://zh.wikipedia.org/wiki/TCP/IP协议族
[18] Texas Instrument,“TMS320x2806x Piccolo Technical Reference Manual”, December 2011
[19] 張睿恩，“直接併網型勵磁式同步風力發電機組之功因修正及即時監控系統”，國立中山大學電機工程學系碩士論文，中華民國106年7月。
[20] µA7800 SERIES POSITIVE-VOLTAGE REGULATORS.
https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LM7805.pdf
[21] LM1117 800-mA Low-Dropout Linear Regulator
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf
[22] INTEGRAL, “Hex Non-Inverted Buffers with Open-Collector Outputs”, http://www.integral.by/sites/default/files/pdf/in74ls07.pdf.
[23] FAIRCHILD, “Single-Channel High Speed-10 MBit/s Logic Gate Optocouplers”. https://www.fairchildsemi.com/products/optoelectronics/high-performance-optocouplers/high-speed-logic-gate/6N137.html.
[24] Intersil, “+5V Powered RS-232 Transmitters/Receivers”, http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/hin2/hin232-36-37-38-39-40-41.pdf.
[25] Texas Instruments, “Quadruple Differential Line Driver”, http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/am26ls31.pdf.
[26] Texas Instruments, “Quadruple Differential Line Receivers”, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/am26c32-ep.pdf.
[27] EXAR, ”Low Power Half-Duplex RS-485 Transceivers”, https://www.exar.com/content/document.ashx?id=20179
[28] Texas Instruments, “SNx5HVD251 Industrial CAN Bus Transceiver”, http://www.ti.com/product/SN65HVD251
[29] Modicon, “Modbus Protocol Reference Guide”. http://modbus.org/docs/PI_MBUS_300.pdf
[30] JSON簡介與應用
https://xnfood.com.tw/android-json-gson
[31] C#. Wikipedia. 2017年3月27日.
https://zh.wikipedia.org/wiki/C♯
[32] Microsoft SQL Server. Wikipedia. 2017年5月15日.
https://zh.wikipedia.org/wiki/Microsoft_SQL_Server
[33] ADO.NET. Wikipedia. 2017年1月26日.
https://zh.wikipedia.org/wiki/ADO.NET
[34] Language Integrated Query(LINQ), 2016年11月30日.
https://docs.microsoft.com/zh-tw/dotnet/articles/csharp/linq
[35] 陳俊嘉，“具伺服馬達控制直接併網型勵磁式同步風力發電機組之併網控制策略”，國立中山大學電機工程學系碩士論文，中華民國107年7月。