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。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動軌跡跟蹤兩大類?，F(xiàn)有技術(shù)中有一種基于的單軸跟蹤系統(tǒng)，采用光敏電阻光強比較法，利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理來控制電機的轉(zhuǎn)動，從而帶動集熱器跟蹤太陽，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，只能在一個方位上對太陽進行跟蹤。還有一種基于二維太陽跟蹤裝置的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用視日運動軌跡跟蹤方法計算出太陽高度角和方位角，進而通過PC機控制步進電機，從而帶動集熱器實現(xiàn)對太陽的跟蹤。該方法成本低，但是采用視日運動軌跡跟蹤存在累計誤差，而且自身不能消除。
[0004]此外，以上光電跟蹤和視日運動軌跡跟蹤中沒有設(shè)計時間顯示調(diào)整模塊，無法顯示實時時間和對時間進行調(diào)整。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(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)計方案-混合跟蹤方法，當太陽輻射光線達到一定閾值時，首先通過視日運動軌跡跟蹤，然后采用光電傳感器跟蹤校正，同時本系統(tǒng)中還設(shè)計時間顯示調(diào)整模塊，能夠顯示實時時間，同時也可以對時間進行實時調(diào)整，并設(shè)計了伺服驅(qū)動器及電機與PLC的連接電路。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、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:包括光電檢測模塊、PLC控制器、數(shù)碼管顯示電路、第一伺服驅(qū)動器、第二伺服驅(qū)動器、第一伺服電機、第二伺服電機、方位角運動裝置、高度角運動裝置，所述光電檢測模塊輸出端與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)動器、第二伺服驅(qū)動器分別相連，所述第一伺服驅(qū)動器、第二伺服驅(qū)動器輸出端與第一伺服電機、第二伺服電機分別相連，所述第一伺服電機、第二伺服電機輸出端與方位角運動裝置、高度角運動裝置分別相連。
[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)部包括時鐘模塊和與時鐘模塊相連的太陽軌跡運算模塊、光電檢測運算模塊。
[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:所述光電檢測模塊由4個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個完全相同的光敏電阻置于一個高壁圓筒內(nèi)，均勻分布在東南西北4個方位處。
[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為⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動器。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0012]本實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)計方案-混合跟蹤方法，當太陽輻射光線達到一定閾值時，首先通過視日運動軌跡跟蹤，然后采用光電傳感器跟蹤校正，同時本系統(tǒng)中還設(shè)計時間顯示調(diào)整模塊，能夠顯示實時時間，同時也可以對時間進行實時調(diào)整，并設(shè)計了伺服驅(qū)動器及電機與PLC的連接電路。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、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]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的跟蹤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實用新型的光電檢測模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實用新型的光電檢測模塊電壓采樣電路原理圖；
[0017]圖4為本實用新型的數(shù)碼管顯示電路與PLC控制器連接電路原理圖；
[0018]圖5為本實用新型的伺服驅(qū)動器和伺服電機與PLC控制器連接電路原理圖。
【具體實施方式】
[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:包括光電檢測模塊1、PLC控制器2、數(shù)碼管顯示電路4、第一伺服驅(qū)動器5、第二伺服驅(qū)動器3、第一伺服電機7、第二伺服電機6、方位角運動裝置9、高度角運動裝置8，所述光電檢測模塊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)動器5、第二伺服驅(qū)動器3分別相連，所述第一伺服驅(qū)動器5、第二伺服驅(qū)動器3輸出端與第一伺服電機
7、第二伺服電機6分別相連，所述第一伺服電機7、第二伺服電機6輸出端與方位角運動裝置9、高度角運動裝置8分別相連。
[0020]如圖2所示，本實施例中，所述PLC控制器2內(nèi)部包括時鐘模塊和與時鐘模塊相連的太陽軌跡運算模塊、光電檢測運算模塊。所述光電檢測模塊I由4個完全相同的光敏電阻組成。所述4個完全相同的光敏電阻置于一個高壁圓筒內(nèi)，均勻分布在東南西北4個方位處，接收來自不同角度的入射光。當東西方位或南北方位的兩個光敏電阻感受到的光強差值小于某個限定值時，PLC不發(fā)出讓電機動作的信號；當光強差值超過一定范圍時，PLC控制電機轉(zhuǎn)動。圖中，CDSl和CDS2兩個光敏電阻用于檢測東西方向光線變化，調(diào)整太陽能集熱器東西方向角，即方位角；CDS3和CDS4兩個光敏電阻用于檢測南北方向光線變化，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，經(jīng)過運放及相應(yīng)保護電路，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送到PLC處理，最后PLC驅(qū)動電機動作。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。本實施例中，所述數(shù)碼管顯示電路4采用型號為⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動器。數(shù)碼顯示調(diào)整模塊主要用于顯示PL采集到的時間，以方便對時間進行調(diào)整。由于PLC的I/O 口有限，采用直接驅(qū)動方式占用大量I/O 口，因此本文采用⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動器。通過譯碼來驅(qū)動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。由于計算程序所需采集的時間有年、月、日、時、分、秒，若一次全部顯示則需要12位LED數(shù)碼管，超出⑶4543驅(qū)動能力，因此，本文的設(shè)計中只顯示時和分。
[0023]如圖5所示，為伺服驅(qū)動器及電機與PLC的連接電路示意圖。執(zhí)行機構(gòu)主要包括伺服驅(qū)動器、伺服電機和雙軸跟蹤裝置，其中雙軸跟蹤裝置有高度角運動裝置和方位角運動裝置。伺服驅(qū)動器接收控制器的輸出脈沖，根據(jù)輸出脈沖的個數(shù)和脈沖頻率來決定伺服電機應(yīng)轉(zhuǎn)動的角度以及伺服電機的轉(zhuǎn)速，從而通過電機來驅(qū)動雙軸跟蹤裝置調(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，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于PLC的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光電檢測模塊(I)、PLC控制器(2)、數(shù)碼管顯示電路(4)、第一伺服驅(qū)動器(5)、第二伺服驅(qū)動器(3)、第一伺服電機(7)、第二伺服電機(6)、方位角運動裝置(9)、高度角運動裝置(8)，所述光電檢測模塊(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)動器(5)、第二伺服驅(qū)動器(3)分別相連，所述第一伺服驅(qū)動器(5)、第二伺服驅(qū)動器(3)輸出端與第一伺服電機(7)、第二伺服電機(6)分別相連，所述第一伺服電機(7)、第二伺服電機(6)輸出端與方位角運動裝置(9)、高度角運動裝置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)部包括時鐘模塊和與時鐘模塊相連的太陽軌跡運算模塊、光電檢測運算模塊。
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:所述光電檢測模塊(I)由4個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個完全相同的光敏電阻置于一個高壁圓筒內(nèi)，均勻分布在東南西北4個方位處。
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)采用型號為⑶4543B⑶的七段譯碼驅(qū)動器。
【專利摘要】本實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：包括光電檢測模塊、PLC控制器、數(shù)碼管顯示電路、第一伺服驅(qū)動器、第二伺服驅(qū)動器、第一伺服電機、第二伺服電機、方位角運動裝置、高度角運動裝置，光電檢測模塊輸出端與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)動器、第二伺服驅(qū)動器分別相連，第一伺服驅(qū)動器、第二伺服驅(qū)動器輸出端與第一伺服電機、第二伺服電機分別相連，第一伺服電機、第二伺服電機輸出端與方位角運動裝置、高度角運動裝置分別相連。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、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】CN204331475
【申請?zhí)枴緾N201420739609
【發(fā)明人】陳一鳴
【申請人】陳一鳴
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月2日