一種基于plc的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及PLC控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如何提高太陽能的利用率一直是國內(nèi)外學(xué)者的研宄熱點(diǎn)。太陽能跟蹤系統(tǒng)使集熱器裝置始終保持與太陽光垂直，就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能，精確地跟蹤太陽，可以大大提尚集熱器的接收率，進(jìn)而提尚太陽能的利用率。
[0003]目前，太陽能跟蹤方法有光電跟蹤和視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤兩大類?，F(xiàn)有技術(shù)中有一種基于的單軸跟蹤系統(tǒng)，采用光敏電阻光強(qiáng)比較法，利用光敏電阻在光照時(shí)阻值發(fā)生變化的原理來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)集熱器跟蹤太陽，但該跟蹤方法受天氣影響大，無法在陰雨天氣正常工作，而且該跟蹤系統(tǒng)采用單軸跟蹤，只能在一個(gè)方位上對(duì)太陽進(jìn)行跟蹤。還有一種基于二維太陽跟蹤裝置的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法計(jì)算出太陽高度角和方位角，進(jìn)而通過PC機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，從而帶動(dòng)集熱器實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的跟蹤。該方法成本低，但是采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤存在累計(jì)誤差，而且自身不能消除。
[0004]此外，以上光電跟蹤和視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤中沒有設(shè)計(jì)時(shí)間顯示調(diào)整模塊，無法顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，本實(shí)用新型提出了一種基于PLC的碟式太陽能熱發(fā)電的跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-混合跟蹤方法，當(dāng)太陽輻射光線達(dá)到一定閾值時(shí)，首先通過視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，然后采用光電傳感器跟蹤校正，同時(shí)本系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)時(shí)間顯示調(diào)整模塊，能夠顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，同時(shí)也可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并設(shè)計(jì)了伺服驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)與PLC的連接電路。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、精確度高、靈活性好、可靠性好、性能優(yōu)越、成本較低，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光電檢測(cè)模塊、PLC控制器、數(shù)碼管顯示電路、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、方位角運(yùn)動(dòng)裝置、高度角運(yùn)動(dòng)裝置，所述光電檢測(cè)模塊輸出端與PLC控制器連接，所述PLC控制器輸出端與數(shù)碼管顯示電路、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器分別相連，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器輸出端與第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)分別相連，所述第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)輸出端與方位角運(yùn)動(dòng)裝置、高度角運(yùn)動(dòng)裝置分別相連。
[0007]上述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器內(nèi)部包括時(shí)鐘模塊和與時(shí)鐘模塊相連的太陽軌跡運(yùn)算模塊、光電檢測(cè)運(yùn)算模塊。
[0008]上述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述光電檢測(cè)模塊由4個(gè)完全相同的光敏電阻組成。
[0009]上述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述4個(gè)完全相同的光敏電阻置于一個(gè)高壁圓筒內(nèi)，均勻分布在東南西北4個(gè)方位處。
[0010]上述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)碼管顯示電路采用型號(hào)為⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]本實(shí)用新型提出了一種基于PLC的碟式太陽能熱發(fā)電的跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-混合跟蹤方法，當(dāng)太陽輻射光線達(dá)到一定閾值時(shí)，首先通過視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，然后采用光電傳感器跟蹤校正，同時(shí)本系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)時(shí)間顯示調(diào)整模塊，能夠顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，同時(shí)也可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，并設(shè)計(jì)了伺服驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)與PLC的連接電路。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、精確度高、靈活性好、可靠性好、性能優(yōu)越、成本較低，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0013]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的跟蹤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的光電檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的光電檢測(cè)模塊電壓采樣電路原理圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的數(shù)碼管顯示電路與PLC控制器連接電路原理圖；
[0018]圖5為本實(shí)用新型的伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)與PLC控制器連接電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光電檢測(cè)模塊1、PLC控制器2、數(shù)碼管顯示電路4、第一伺服驅(qū)動(dòng)器5、第二伺服驅(qū)動(dòng)器3、第一伺服電機(jī)7、第二伺服電機(jī)6、方位角運(yùn)動(dòng)裝置9、高度角運(yùn)動(dòng)裝置8，所述光電檢測(cè)模塊I輸出端與PLC控制器2連接，所述PLC控制器2輸出端與數(shù)碼管顯示電路4、第一伺服驅(qū)動(dòng)器5、第二伺服驅(qū)動(dòng)器3分別相連，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器5、第二伺服驅(qū)動(dòng)器3輸出端與第一伺服電機(jī)
7、第二伺服電機(jī)6分別相連，所述第一伺服電機(jī)7、第二伺服電機(jī)6輸出端與方位角運(yùn)動(dòng)裝置9、高度角運(yùn)動(dòng)裝置8分別相連。
[0020]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述PLC控制器2內(nèi)部包括時(shí)鐘模塊和與時(shí)鐘模塊相連的太陽軌跡運(yùn)算模塊、光電檢測(cè)運(yùn)算模塊。所述光電檢測(cè)模塊I由4個(gè)完全相同的光敏電阻組成。所述4個(gè)完全相同的光敏電阻置于一個(gè)高壁圓筒內(nèi)，均勻分布在東南西北4個(gè)方位處，接收來自不同角度的入射光。當(dāng)東西方位或南北方位的兩個(gè)光敏電阻感受到的光強(qiáng)差值小于某個(gè)限定值時(shí)，PLC不發(fā)出讓電機(jī)動(dòng)作的信號(hào)；當(dāng)光強(qiáng)差值超過一定范圍時(shí)，PLC控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖中，CDSl和CDS2兩個(gè)光敏電阻用于檢測(cè)東西方向光線變化，調(diào)整太陽能集熱器東西方向角，即方位角；CDS3和CDS4兩個(gè)光敏電阻用于檢測(cè)南北方向光線變化，調(diào)整太陽能集熱器南北方向角，即高度角。采樣不同光敏電阻上的模擬信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)放及相應(yīng)保護(hù)電路，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送到PLC處理，最后PLC驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作。PLC采樣輸入端口選擇 X4、X5、X6、X7 端口。
[0021]如圖3所示，為采樣光敏電阻⑶SI電壓、進(jìn)入PLC端口 X4D的采樣電路，其他三路電路原理相同。
[0022]如圖4所示，是數(shù)碼管顯示電路與PLC外部接線圖。本實(shí)施例中，所述數(shù)碼管顯示電路4采用型號(hào)為⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。數(shù)碼顯示調(diào)整模塊主要用于顯示PL采集到的時(shí)間，以方便對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。由于PLC的I/O 口有限，采用直接驅(qū)動(dòng)方式占用大量I/O 口，因此本文采用⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。通過譯碼來驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管的顯示，PLC通過Y10-Y3輸出B⑶碼，將B⑶碼送到七段譯碼鎖存器⑶4543進(jìn)行譯碼后再送到數(shù)碼管上顯示。而4位數(shù)碼管的接通分別由Y14-Y17來控制。由于計(jì)算程序所需采集的時(shí)間有年、月、日、時(shí)、分、秒，若一次全部顯示則需要12位LED數(shù)碼管，超出⑶4543驅(qū)動(dòng)能力，因此，本文的設(shè)計(jì)中只顯示時(shí)和分。
[0023]如圖5所示，為伺服驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)與PLC的連接電路示意圖。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和雙軸跟蹤裝置，其中雙軸跟蹤裝置有高度角運(yùn)動(dòng)裝置和方位角運(yùn)動(dòng)裝置。伺服驅(qū)動(dòng)器接收控制器的輸出脈沖，根據(jù)輸出脈沖的個(gè)數(shù)和脈沖頻率來決定伺服電機(jī)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度以及伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而通過電機(jī)來驅(qū)動(dòng)雙軸跟蹤裝置調(diào)節(jié)太陽能聚光器在方位角方向的偏差和高度角方向的偏差，使太陽能聚光器始終與太陽光線垂直。
[0024]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光電檢測(cè)模塊(I)、PLC控制器(2)、數(shù)碼管顯示電路(4)、第一伺服驅(qū)動(dòng)器(5)、第二伺服驅(qū)動(dòng)器(3)、第一伺服電機(jī)(7)、第二伺服電機(jī)(6)、方位角運(yùn)動(dòng)裝置(9)、高度角運(yùn)動(dòng)裝置(8)，所述光電檢測(cè)模塊(I)輸出端與PLC控制器(2)連接，所述PLC控制器(2)輸出端與數(shù)碼管顯示電路(4)、第一伺服驅(qū)動(dòng)器(5)、第二伺服驅(qū)動(dòng)器(3)分別相連，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器(5)、第二伺服驅(qū)動(dòng)器(3)輸出端與第一伺服電機(jī)(7)、第二伺服電機(jī)(6)分別相連，所述第一伺服電機(jī)(7)、第二伺服電機(jī)(6)輸出端與方位角運(yùn)動(dòng)裝置(9)、高度角運(yùn)動(dòng)裝置⑶分別相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC控制器(2)內(nèi)部包括時(shí)鐘模塊和與時(shí)鐘模塊相連的太陽軌跡運(yùn)算模塊、光電檢測(cè)運(yùn)算模塊。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述光電檢測(cè)模塊(I)由4個(gè)完全相同的光敏電阻組成。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述4個(gè)完全相同的光敏電阻置于一個(gè)高壁圓筒內(nèi)，均勻分布在東南西北4個(gè)方位處。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)碼管顯示電路(4)采用型號(hào)為⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于：包括光電檢測(cè)模塊、PLC控制器、數(shù)碼管顯示電路、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、方位角運(yùn)動(dòng)裝置、高度角運(yùn)動(dòng)裝置，光電檢測(cè)模塊輸出端與PLC控制器連接，PLC控制器輸出端與數(shù)碼管顯示電路、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器分別相連，第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器輸出端與第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)分別相連，第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)輸出端與方位角運(yùn)動(dòng)裝置、高度角運(yùn)動(dòng)裝置分別相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、精確度高、靈活性好、可靠性好、性能優(yōu)越、成本較低，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
【IPC分類】G05D3-12
【公開號(hào)】CN204331475
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420739609
【發(fā)明人】陳一鳴
【申請(qǐng)人】陳一鳴
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日