基于LM PLC控制的太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統
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摘 要 為了更好的利用太陽(yáng)能，自動(dòng)跟蹤系統越來(lái)越多的應用于太陽(yáng)能行業(yè)中。基于可編程邏輯控制器(PLC)的太陽(yáng)能電池板自動(dòng)跟蹤系統，包括硬件和軟件兩部分，其中硬件包括PLC輸入輸出端口、信號處理單元、驅動(dòng)部分;軟件包括PLC的控制和監控程序兩部分。太陽(yáng)能電池板自動(dòng)跟蹤系統使光伏電池板能實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)關(guān)照，從而最大限度的獲得太陽(yáng)能，有效地提高太陽(yáng)能的利用率和光伏發(fā)電系統的效率，降低了光伏并網(wǎng)發(fā)電成本，具有理論研究意義和應用推廣價(jià)值。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161528.htm 1 引言
據測試，在太陽(yáng)能電池板陣列中，相同條件下采用自動(dòng)跟蹤系統發(fā)電設備要比固定發(fā)電設備的發(fā)電量提高35%左右。
所謂太陽(yáng)能跟蹤系統是能讓太陽(yáng)能電池板隨時(shí)正對太陽(yáng)，讓太陽(yáng)光的光線(xiàn)隨時(shí)垂直照射太陽(yáng)能電池板的動(dòng)力裝置，能顯著(zhù)提高太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電效率。目前市場(chǎng)上所使用的跟蹤系統按照驅動(dòng)裝置分為單軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統和雙軸太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統。
從制手段上系統可分為傳感器跟蹤和視日運動(dòng)軌跡跟蹤(程序跟蹤)。傳感器跟蹤是利用光電傳感器檢測太陽(yáng)光線(xiàn)是否偏離電池板法線(xiàn)，當太陽(yáng)光線(xiàn)偏離電池板法線(xiàn)時(shí)，傳感器發(fā)出偏差信號，經(jīng)放大運算后控制執行機構，使跟蹤裝置從新對準太陽(yáng)。這種跟蹤裝置，靈敏度高，但是遇到長(cháng)時(shí)間烏云遮日則會(huì )影響運行。視日運動(dòng)軌跡跟蹤，是根據太陽(yáng)的實(shí)際運行軌跡，按照預定的程序調整跟蹤裝置。這種跟蹤方式能夠全天候實(shí)時(shí)跟蹤，其精度不是很高，但是符合運行情況，應用較廣泛。
從主控單元類(lèi)型上可以分為PLC控制和單片機控制。單片機控制程序在出廠(chǎng)時(shí)由專(zhuān)業(yè)人員編寫(xiě)開(kāi)發(fā)，一般設備廠(chǎng)家不易再次進(jìn)行開(kāi)發(fā)和參數設定。而學(xué)習使用PLC比較容易，通過(guò)PLC廠(chǎng)家技術(shù)人員的培訓，設備使用廠(chǎng)家的技術(shù)人員可以很方便的學(xué)會(huì )簡(jiǎn)單的調試和編寫(xiě)，并且PLC能夠提供多種通訊接口，通訊組網(wǎng)也比較方便簡(jiǎn)單。
2 系統硬件設計
本系統是以PLC主控單元的視日運動(dòng)軌跡控制(程序控制)雙軸自動(dòng)跟蹤系統，視日運動(dòng)軌跡跟蹤就是利用PLC控制單元相應的公式和算法，計算出太陽(yáng)的實(shí)時(shí)位置：太陽(yáng)方位角和太陽(yáng)高度角，然后發(fā)出指令給執行機構，從而驅動(dòng)太陽(yáng)能跟蹤裝，以達到對太陽(yáng)實(shí)時(shí)跟蹤的目的。
太陽(yáng)在天空中的位置可以由太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角來(lái)確定。太陽(yáng)高度角又稱(chēng)太陽(yáng)高度、太陽(yáng)俯仰角，是指太陽(yáng)光線(xiàn)與地表水平面得之間的夾角。太陽(yáng)方位角即太陽(yáng)所在的方位，是指太陽(yáng)光線(xiàn)在地平面上的投影與當地子午線(xiàn)的夾角，可以近似看作是樹(shù)立在地面上的直線(xiàn)在陽(yáng)光下的陰影與正南方向的夾角。太陽(yáng)方位角和高度角的實(shí)時(shí)數值可以通過(guò)地理經(jīng)緯度、時(shí)區參數利用公式計算出來(lái)。
主控單元是太陽(yáng)能跟蹤系統的核心部件，系統選用結構緊湊。配置靈活、指令豐富的和利時(shí)LM PLC。選用的配置包括LM 3108CPU模塊和LM 3310擴展模塊。LM3108集成為數字量24DI和16DO，能滿(mǎn)足要求，通訊集成有RS232和RS485兩個(gè)通訊接口，RS232用于與上位文本顯示器通訊，RS485可用于組網(wǎng)使用。LM 3310為四通AI模塊，可用于采集風(fēng)速等保護數據。配合和利時(shí)HD2400L文本顯示器使用，能夠監視運行狀態(tài)、改變參數設置，以達到控制目的。
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