一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统，包括有PLC主机模块、模拟量转换模块、光强智能传感器模块、风力检测传感器模块、触摸屏人机界面显示模块以及电机拖动模块；其特征是所述光强智能传感器模块和风力检测传感器模块分别经旁路继电器模块接入模拟量转换模块，所述模拟量转换模块与PLC主机模块连接；所述触摸屏人机界面显示模块与PLC主机模块连接，提供编程输入；所述PLC主机模块输出接电机拖动模块。本实用新型专利技术采用程序控制和传感器控制相结合的结构，合理使用PLC主机模块进行程序控制下的粗追踪，并配合智能传感器模块的精确追踪两种模式，实现对太阳光线的精确追踪。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统，包括有PLC主机模块、模拟量转换模块、光强智能传感器模块、风力检测传感器模块、触摸屏人机界面显示模块以及电机拖动模块；其特征是所述光强智能传感器模块和风力检测传感器模块分别经旁路继电器模块接入模拟量转换模块，所述模拟量转换模块与PLC主机模块连接；所述触摸屏人机界面显示模块与PLC主机模块连接，提供编程输入；所述PLC主机模块输出接电机拖动模块。本技术采用程序控制和传感器控制相结合的结构，合理使用PLC主机模块进行程序控制下的粗追踪，并配合智能传感器模块的精确追踪两种模式，实现对太阳光线的精确追踪。【专利说明】一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统
: 本技术属于太阳能利用领域，特别涉及一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统。
技术介绍
: 太阳能光伏聚光发电，具有资源丰富、无污染等独特的优势，是可持续发展理想特征的可再生能源技术之一，得到了广泛的应用。因此，如何实现对太阳的精确定位与追踪，最大限度地提升发电效率，成为当今世界关注的热点。现有的太阳光自动追踪系统大致可分为传感器控制和程序控制两种。传感器追踪为被动追踪，是利用光电传感器检测太阳光是否偏离电池板法线，当太阳光偏离电池板法线时，传感器发出偏差信号，经放大、运算后控制执行机构，使追踪装置重新对准太阳光。这种追踪方式的优点是灵敏度高；缺点是受天气影响大。尤其在多云或阴天时无法对准太阳，以及楼宇窗户的反光干扰而引起执行机构的误动作，同时也经常会在稳定点附近来回振荡运行，造成不必要的能量耗损。程序控制方法是根据太阳的实际运行轨迹，计算出太阳在一天中的位置，并通过电机驱动装置运动到目标位置。该方法可克服传感器控制的缺点，但精度不高自身存在累积误差。
技术实现思路
: 本技术的目的是设计一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统，其由程序控制与传感器控制相结合，利用程序粗定位，再由传感器检测精确追踪，从而精确对太阳光的追踪。 本技术技术方案是这样实现的:一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统，包括有PLC主机模块、模拟量转换模块、光强智能传感器模块、风力检测传感器模块、触摸屏人机界面显示模块以及电机拖动模块；其特征是所述光强智能传感器模块和风力检测传感器模块分别经旁路继电器模块接入模拟量转换模块，所述模拟量转换模块与PLC主机模块连接；所述触摸屏人机界面显示模块与PLC主机模块连接，提供编程输入；所述PLC主机模块输出接电机拖动模块。 所述光强智能传感器模块包括光强传感器、光线传感器和雨量传感器三部分；所述光强传感器由四块完全相同的单晶硅太阳能电池板和矩形柱组成，所述四块单晶硅太阳能电池板，分别成人字形固定在矩形柱的四个棱面上，且保持与棱面的夹角一致；所述光线传感器及雨量传感器安装在矩形柱的顶面上。 本技术采用程序控制和传感器控制相结合的结构，合理使用PLC主机模块进行程序控制下的粗追踪，并配合智能传感器模块的精确追踪两种模式，实现对太阳光线的精确追踪。因为PLC控制器具有较好的稳定性，且运算速度快，能够实现各种条件下大范围追踪，并具有以下特点: (I)粗追踪采用查表方式实现，避免在PLC内部进行复杂的数学三角函数运算以及浮点运算等； (2)采用导纳增量法实现对光伏聚光系统的输出最大功率点的精确追踪，该方式不受外界环境的影响，系统稳态误差小，追踪精度误差在1%以内； (3)系统具有良好可扩展性，可以根据用户需求增加额功能；任何情况下可以随时开关系统，不影响追踪精确度。 【专利附图】【附图说明】 : 下面结合具体图例对本技术做进一步说明: 图1PLC控制系统原理框图 图2太阳能光伏聚光发电设备示意图 图3系统主程序流程图 图4粗追踪子程序实现流程图 图5太阳能电池P — U特性曲线图 图6采用导纳增量法(IncCond)进行精确追踪的流程图 其中 I一PLC主机模块11一GPRS模块2—模拟量转换模块3—光强智能传感器模块 31 一光强传感器311—单晶娃太阳能电池板312—矩形柱 32—光线传感器33—雨量传感器4一风力检测传感器模块 5—触摸屏人机界面显示模块6 —电机拖动模块61—太阳能电池板阵列 7—旁路继电器模块8—太阳能电池板81—底座82—光强的反光板 【具体实施方式】 : 参照图1，基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统，包括有PLC主机模块1、模拟量转换模块2、光强智能传感器模块3、风力检测传感器模块4、触摸屏人机界面显示模块5以及电机拖动模块6 ;其中光强智能传感器模块3和风力检测传感器模块4分别经旁路继电器模块7接入模拟量转换模块2，所述模拟量转换模块2与PLC主机模块I连接；触摸屏人机界面显示模块5与PLC主机模块I连接，提供编程输入；所述PLC主机模块I输出接电机拖动模块6，驱动太阳能电池板阵列61两个自由度的调整，也即对高度角和方位角两个方向进行调整。必要时，还可在PLC主机模块I接入GPRS模块11，提供通信扩展。 参照图2，太阳能光伏聚光发电设备，包括太阳能电池板8、自由度可调整的底座81和可增加光强的反光板82 ;所述光强智能传感器模块3包括光强传感器31、光线传感器32和雨量传感器33三部分；所述光强传感器31由四块完全相同的单晶硅太阳能电池板311和矩形柱312组成，四块单晶硅太阳能电池板311，分别成人字形固定在矩形柱312的四个棱面上，且保持与棱面的夹角一致；所述光线传感器32及雨量传感器33安装在矩形柱312的顶面上。而风力检测传感器模块4安装在不影响光照角度的位置上，也可安装设备的底座81上。 系统实现总体原理: 本系统的机械结构采用二维极轴追踪，实现高度角一方位角的全程式追踪；自动追踪策略采用的是程序与传感器混合控制的方法。首先进行粗追踪，通过计算太阳的位置，分别驱动高度角轴电机与方位角轴电机运动。在整个粗追踪过程中传感器不断检测光线强度是否达到传感器追踪阈值；若满足则追踪装置进入传感器精确追踪；否则仍处于粗追踪状态。 若晴天出现短时间云遮，追踪装置根据粗追踪程序计算结果运行，云过后且检测光线强度达到阈值后，再利用传感器精确追踪。在阴雨或者大风天气，可直接发出停止追踪命令，太阳能电池板自动运行到复位状态。这种控制方法结合了程序控制与传感器控制的优点:粗定位由程序控制，不存在追踪死区，追踪范围广；精确追踪采用传感器检测，无累积误差，系统能够稳定、可靠地对光线进行精确追踪，从而提高了太阳能装置的效率。 本追踪系统由粗追踪和精确追踪两种模式构成。在正常工作情况下时(晴天、无雨、风速小于13m/s2)，先进行粗追踪阶段，其依据程序控制算法方法进行调节。只有先完成粗追踪阶段后，系统才会自动进入精确追踪阶段。 该光强传感器31，主要起光敏器件的作用，判断太阳光线追踪传感器模块的法线是否正对太阳。太阳光垂直照射传感器模块时，东西两个方向上的电池板得到的太阳光的能流密度完全相等，产生的光电流大小相等，此时控制它们方位角的电动机不工作。若太阳光入射角与传感器模块非垂直时，两块电池板就会产生的光电流强度差，利用这一信号驱动电动机转动，直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC的太阳光跟踪随动控制系统，包括有PLC主机模块、模拟量转换模块、光强智能传感器模块、风力检测传感器模块、触摸屏人机界面显示模块以及电机拖动模块；其特征是所述光强智能传感器模块和风力检测传感器模块分别经旁路继电器模块接入模拟量转换模块，所述模拟量转换模块与PLC主机模块连接；所述触摸屏人机界面显示模块与PLC主机模块连接，提供编程输入；所述PLC主机模块输出接电机拖动模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓斌，张琼，林立生，兰春树，
申请(专利权)人：郑晓斌，
类型：新型
国别省市：福建;35