【太阳能跟踪控制系统的硬件和软件设计案例4600字（论文）】

太阳能跟踪控制系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16175太阳能跟踪控制系统的硬件和软件设计案例 太阳能跟踪控制系统的软件实现2.1程序整体功能设计在该控制系统中，PLC需要完成数据采集、数据处理、驱动步进电机和数据通信等功能。系统设计思想是跟踪控制系统有两种跟踪模式分别是手动跟踪模式和自动跟踪模式，首先检测系统是否在自动跟踪模式下，若是则通过光强传感器收集左右两侧太阳光照强度，通过CP1H-XA40DT-D的内置模拟量输入端口，将两个信号输入PLC中进行比较处理，当任一信号的值大于规定光照强度时，则进行太阳跟踪，比较两者的差值是否大于规定值，若是则控制步进电机转动，转动角度为15度，左大于右时，控制步进电机正转，否则控制步进电机反转，最后当检测到两输入信号都为0时，则说明此时无光照，跟踪控制系统处于夜晚状态下，将反射镜场复位，使系统待定，在白天时再进行跟踪。其中系统整体流程图如图10所示。图10系统整体流程图本跟踪控制系统采用了主程序与子程序相配合的方法，考虑到了系统失灵等现象的发生，为提高系统运行稳定性而提出的主程序和子程序相配合的设计。其中主程序包含了三部分，分别为跟踪子程序、报警子程序和复位子程序。跟踪子程序是当太阳光强在适合跟踪的范围时，对太阳进行跟踪，以提高太阳利用率；报警子程序是为提高系统的跟踪精度而设计的，考虑到了当系统出错时，镜场背对太阳的情况；复位子程序是为太阳次日的跟踪而服务，以及夜间对镜场的保护。2.2数据采集及处理PLC控制步进电机应主要从输入信号、脉冲输出个数、旋转方向和运动距离四方面进行考虑。PLC的输入信号经分析处理后确定系统需转动的距离及方向，PLC的输出脉冲数则直接控制步进电机的旋转角度。本设计的太阳能跟踪控制系统主要有两种运行模式，即自动跟踪和手动跟踪。在进行跟踪控制之前首先需要对太阳光信号进行采集，因为系统采用的是单轴跟踪，只需对太阳方位角进行跟踪，所以在反射镜面安装一光强传感器，用于检测左右两个区域的光强信号，将两个信号通过欧姆龙PLC的CP1H-XA40DT-D的内置模拟量输入端口进行传输，通过CX-Programmer软件对PLC的内建AD端口进行设定，其中内置模拟量分辨率设为6000，选用AD0CH通道和AD1CH通道，进行模拟电压信号输入，电压范围为0-10V。对采集的数据进行换算将结果保存到PLC存储器中，通过PLC内部的数据分析及处理，确定太阳光线与垂直位置的偏移量，控制步进电机的正反转，以实时跟踪太阳，最大限度的获取太阳辐射能。其中当太阳光照强度大于规定光照强度时，跟踪控制系统才进行跟踪太阳，因为太阳辐射到地表的能量受天气的影响，在多云或雨天时，太阳辐射相对分散，并不适合跟踪，因为太阳能热发电原理是通过集热器采集太阳辐射能用于加热工质水，以产生高温高压的水蒸汽，用于驱动汽轮机转动，而汽轮机与发电机同轴，因此发电机才被带动发电。阴雨天时太阳辐射能相对分散明显不足以加热工质水，使其沸腾产生高温高压的水蒸气。当左右两侧采集到的数据为0时，说明此时无太阳照射，进入夜晚，系统停止跟踪。数据处理时，检测两个信号的偏差量是否大于规定值，当大于规定值时，控制步进电机转动，使反射镜面转动以跟踪太阳，其中跟踪转动角度最小设置为15°，根据差值的大小控制步进电机所需转动角度。2.3PLC控制步进电机线性菲涅尔镜场跟踪控制系统是采用光敏传感器检测太阳光照强度。当两信号有偏差发生时，通过PLC主控单元，采用模拟压差比较原理，对信号进行运算分析，驱动步进电机动作，带动镜场转动，调整偏差保证太阳入射光线垂直照射在镜面上，以达到跟踪太阳的目的。整个系统的控制流程是先对数据进行采集，输入到控制器中，将模拟信号转换为电信号，通过条件设定，对输入信号进行处理，将处理获得的偏移量进行角度转换，通过PLC的高速脉冲输出端口，将旋转角度转换成脉冲数，输入到步进驱动器的脉冲输入端口，控制步进电机旋转角度，通过比较控制器的两个输入信号的大小，确定步进电机的旋转方向，控制器的高速脉冲输出端口与步进驱动器的方向输入端口相连，控制旋转方向。当采集到的左右两个信号，左大于右时，控制步进电机正向转动，否则，控制步进电机反向转动。其跟踪控制流程图如图11所示。图11跟踪子程序流程图2.4报警及复位跟踪控制系统除了可以正常的跟踪太阳外，还应设置报警和复位功能，提高系统的跟踪精度和抗干扰性。报警是当反射镜面背对太阳时，系统应能及时发现这类不正常现象，并进行反馈。报警子程序如图所示。图13报警子程序流程图复位是当日落时，无太阳辐射能，系统应停止跟踪，将镜场恢复至初始位置。初始位置设置为与地面平行，在夜间时，当遇到大风等天气时还可起保护作用，复位子程序如图所示